Correnti parassite: (Eddy Current)

Presentazione sul tema: "Correnti parassite: (Eddy Current)"— Transcript della presentazione:

1 Correnti parassite: (Eddy Current)
Basato sul principio dell’induzione elettromagnetica Non richiede il contatto diretto con il pezzo Consiste nell'indurre nel materiale dei campi magnetici alternati, creati attraverso apposite bobine (o sonde). Tali campi generano nella zona di intervento, delle correnti indotte (correnti di Focault) che sono deviate da eventuali discontinuità presenti all'interno del pezzo.

2 Correnti parassite: (Eddy Current) Corrente indotta nella bobina
Campo primario: campo magnetico variabile prodotto dalle sonde. Campo secondario: campo magnetico variabile generato dalle correnti indotte. Corrente nella bobina: di eccitazione (alternata) Bobina Corrente sul componente: correnti parassite (per induzione elettromagnetica) Corrente indotta nella bobina Pezzo in esame

3 Correnti parassite: (Eddy Current)
I fattori di accoppiamento magnetico, l'ampiezza e la fase delle correnti indotte variano continuamente dando luogo ad un ampio spettro di segnali; dipendono dal campo magnetico primario indotto, dalle proprietà elettriche del pezzo, dai campi elettromagnetici creati dalle correnti all’interno del pezzo. Pezzo in esame Bobina Corrente nella bobina Corrente sul componente Corrente indotta Cricca o difetto

4 Correnti parassite: (Eddy Current)
La fase delle correnti indotte, varia in dipendenza di: Materiale analizzato (conducibilità elettrica e permeabilità magnetica) Modalità di eccitazione (frequenza) e delle caratteristiche geometriche del componente (compreso il difetto). Di conseguenza anche il campo magnetico secondario, associato a tali correnti, varia in maniera analoga e viene analizzato valutando i suoi effetti sulla corrente o sulla tensione dell'avvolgimento primario, oppure sulla corrente o sulla tensione indotta in un avvolgimento secondario (in base alle loro variazioni).

5 Correnti parassite: (Eddy Current)
Ad ogni campo magnetico compete un flusso di spostamento magnetico, espresso in Weber (Wb) e quantitativamente misurabile in base al valore dei volt-secondi indotti in una spira concatenata a tale flusso, quando questo la taglia completamente nel tempo. La quantità di flusso magnetico, riferita all'unità di area trasversale normale alla direzione del flusso stesso, viene denominata "induzione magnetica", indicata con il simbolo B ed espressa in Wb/m. Nell'attuale sistema di misura S.I. l'unità Wb/m viene denominata Tesla; inoltre nel sistema elettromagnetico viene misurata in Gauss. L'intensità del campo magnetico è indicata, nel S.I., con il simbolo H e misurata in Ampere/metro; nel sistema elettromagnetico l'unità di misura H è l'Oersted.

6 Utilizzo Misura della conduttività elettrica e magnetica
Misura della grandezza dei grani cristallini Tipo di trattamento termico Durezza e dimensioni geometriche Cricche, vuoti, inclusioni Individua il tipo di metallo Rileva le differenze di microstruttura e composizione

7 Correnti parassite: (Eddy Current)
Grazie al rapporto di reciprocità tra i due circuiti che generano il campo primario ed il campo secondario, un unico strumento risulta in grado di evidenziare un mutamento delle condizioni iniziali in uno qualsiasi dei due circuiti, per il fatto che essi si influenzano a vicenda. Ne consegue che, dati due circuiti elettricamente separati, uno solo dei quali risulta alimentato direttamente con tensione alternata, risulta possibile individuare con opportuna strumentazione le eventuali variazioni di resistenza verificatesi nell'altro circuito.

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9 Correnti parassite: (Eddy Current)
Due tipi di tecniche Dipendono dalla metodologia utilizzata per generare le correnti parassite: TECNICA A BOBINA PASSANTE: dove la bobina di eccitazione ha la sola funzione di produrre il campo magnetico, mentre l'avvolgimento secondario ha la sola funzione di ricevere la tensione indotta dal flusso prodotto dalle correnti parassite. TECNICA A TESTINA (PICK-UP): dove una sonda viene fatta scorrere sulla superficie del componente in esame alla ricerca di eventuali difetti.

10 Correnti parassite: (Eddy Current)
TECNICA A BOBINA PASSANTE: Materiale di base 10 V Variazione del flusso 1 V Totale letto 11 V Materiale di base = 0 V Variazione del flusso 1 V Totale letto 1 V

11 Correnti parassite: (Eddy Current)
TECNICA A TESTINA (PICK-UP):

12 Ispezione con correnti parassite: (Eddy Current)
In entrambi i casi il risultato dipende da: Metodologia di analisi (assoluta o differenziale); Filtro adottato Frequenza impiegata Dimensioni della bobina (tipo di sonda impiegata) Fase del segnale (rotazione imposta al segnale)

13 Ispezione con correnti parassite: (Eddy Current)
Assoluta Minore sensibilità dello strumento Migliore sensibilità ai difetti lunghi e uniformi Differenziale Maggiore sensibilità dello strumento Migliore rapporto segnale rumore Migliore sensibilità ai difetti piccoli Nel caso di difetti di grosse dimensioni è in grado di segnalare solo l’inizio e la fine del difetto

14 Correnti parassite: (Eddy Current)
Filtro Possibilità di indagare l’effetto solo su determinate frequenze, e quindi su determinate tipologie di difetti Correnti indotte I armonica (60 Hz) II e III armonica (120 e 180 Hz) Corrente eccitante (60 Hz)

15 Correnti parassite: (Eddy Current)
Frequenza impiegata Determina la penetrazione delle correnti (effetto pelle) Determina la fase del segnale indotto in funzione anche del difetto In alcuni casi è necessario impiegare più valori di frequenza proprio per evitare il difetto possa essere mascherato dal rumore

16 Fase del segnale

17 Ispezione con correnti parassite: (Eddy Current)
L'esame ET risulta essere essenzialmente un metodo di controllo superficiale in quanto a causa "dell’effetto pelle" in un conduttore piano la corrente cade esponenzialmente con la penetrazione e, in generale, maggiore sarà la frequenza, la permeabilità e la conducibilità, minore sarà la profondità di penetrazione. Nonostante tale limitazione, il metodo delle correnti indotte risulta estremamente versatile in quanto consente ogni tipo di applicazione che possa essere proficuamente correlata alle variabili delle caratteristiche fisico-chimiche di un qualsiasi materiale conduttore. Tale metodo risulta una valida alternativa del controllo magnetoscopico per l'esame dei componenti realizzati con materiali non magnetizzabili (Al, Ti, Cu...). Particolare importanza assume il fatto che, non essendo necessario il contatto fisico tra sonda e superficie in esame, risulta possibile il controllo di manufatti in movimento e di componenti caratterizzati da particolari geometrie o temperature superficiali molto elevate (controllo in process).

18 Correnti parassite: (Eddy Current)
Il metodo risulta particolarmente idoneo per rilevare discontinuità associate alla geometria del componente, quali: Cricche, Deformazioni; Inclusioni; Variazioni di spessore Misura dello spessore dei rivestimenti (vernici, ossidi …..). Analisi di qualsiasi variazione associata alla conduttività del materiale (disomogeneità delle leghe, surriscaldamenti localizzati, errori di trattamento termico, etc.) sulla superficie del componente in esame alla ricerca di eventuali difetti.

19 Problematiche dell’analisi con Eddy Current
Difficoltà nell’interpretazione dei segnali (esige personale esperto) Cattivo accoppiamento sonda materiale (necessità di sonde con geometria particolare). Il rapporto segnale-rumore dovrebbe risultare almeno di 3/1; Anche variabili esterne possono influenzare il risultato, ad esempio: condizioni ambientali; fluttuazioni di tensione di rete; vibrazioni e/o vicinanze di campi magnetici.

20 Impiego dei blocchi di riferimento
Realizzazione di standards di riferimento Sono oggetti simili a quelli da analizzare ma presentano una serie di discontinuità con dimensioni e geometrie note. Gli standard di riferimento servono per definire e registrare i parametri significativi del segnale strumentale che risulterà di riferimento durante l'ispezione.

21 Problematiche dell’analisi con Eddy Current
Esempio: Nel caso del primo stadio "fan" viene utilizzata una paletta del compressore anteriore con una incrinatura sulla radice ottenuta per elettroerosione (questo componente costituisce lo standard di riferimento); tutte le palette che sulla radice presentano segnali inferiori al 33% della traccia di riferimento sono accettabili, a meno della presenza di particolari indicazioni che richiedano una più approfondita interpretazione. Nei casi in cui sia la strumentazione che la metodologia siano state ottimizzate per un determinato tipo di ispezione, può risultare particolarmente utile l'automatizzazione dell'intero processo di controllo riducendo il fattore umano e svincolando i risultati dalla soggettività dell'operatore.

22 Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Particolare da analizzare Sonde impiegate

23 Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Sistema completo

24 Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Componenti per il settore medicale (STENT)

25 Esempio di applicazione dell’analisi con Eddy Current in process
Tubi saldati