EMAT-Ultraschallprüfung

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EMAT verbindet alle Vorzüge der normalen Ultraschalltechnologie mit besonderen Vorteilen: Kein Koppelmedium notwendig, Untersuchungen an rauen, schmutzigen, oxidierten oder unebenen Oberflächen, Inspektionen selbst bei dünnen Materialien machbar

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EMAT-Ultraschallprüfung

  1. 1. OPTIMESS Engineering GmbH Tel. +49 (0) 365 / 4319459 Gewerbepark Keplerstr. 12 Fax +49 (0) 365 / 4319458 D-07549 Gera info@optimess.net Germany www.optimess.net EMAT – Technologie
  2. 2. EMAT – Prinzip Was ist ein EMAT? Ein Magnet, eine Draht, ein Luftspalt und eine metallische Oberfläche. • ist einem Wirbelstromsensor ähnlich • Senden einer Schallwelle: Ein Stromimpuls J durch den Leiter induziert über den Luftspalt G einen Wirbelstrom I in der Metalloberfläche. Dieser Wirbelstrom I erzeugt mit dem statischen Magnetfeld eine Kraft F und dadurch entsteht eine gerichtete Schallwelle in der Metalloberfläche. • Empfang einer Schallwelle: Eine Schallwelle bewegt die Oberfläche im Magnetfeld und generiert einen Wirbelstrom, welcher einen Strom J im Leiter induziert.
  3. 3. EMAT verbindet alle Vorzüge der normalen UT mit weiteren besonderen Vorteilen Ultraschall wird im zu untersuchenden Bauteil generiert trockene Untersuchung (kein Koppelmedium) - einfache Automatisierung und Integration in die Produktion - keine Koppelmittel induzierte Fehler - hohe Untersuchungsge- schwindigkeiten (ca. 60 m/ s) - einsetzbar bei hohen und tiefenTemperaturen unempfindlich gegenüber dem Oberflächenzustand Untersuchungen an rauen, schmutzigen (fettig / nass), oxidiert oder unebenen Oberflächen möglich einfacher Einsatz der Sensoren - keine Signaländerungen beim Austausch der Sonden - kleine Änderungen im Einschallwinkel beeinflussen nicht die Ergebnisse (z.B. Teilkrümmung ) einzigartige Wellentypen - Erzeugung von horizontal polarisierten Scherwellen - hocheffiziente, geführte Wellen EMAT – UT Prüfung
  4. 4. Die EMAT Technologie kann bei den meisten Metallen als Standard UT Anwendung verwendet werden Untersuchungsart Material Geometrie • Fehlerprüfung - Punkte (1D) - Nähte (2D) - Oberflächen (2D) - Volumen (3D) • Dicke & Entfernungen • Materialeigenschaften - Stress - R-Wert (senkrechte Anisotropie) • elektrische Leiter - Eisen-Metalle: Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Nickel, Kobalt - Nichteisen-Metalle: Aluminium, Kupfer, Messing, Uran und den meisten anderen Metallen • diskrete und kontinuierliche Geometrien - Platten (dünne und dicke) - Zylinder, Stäbchen Rohre (rund, quadratisch oder andere) - Strukturelemente EMAT – UT Prüfung
  5. 5. EMAT Sensoren können die gleichen Wellenmoden wie piezoelektrische Wandler und zusätzlich einige einzigartige Moden erzeugen Welle Beam Orientation Wellenmode Technik Hauptanwendung Bulk Normal Longitudinal Piezo EMAT • Dicken- und Geschwindigkeitsmessung • Fehlerprüfung • Bestimmung von EigenschaftenHorizontale Scherwelle EMAT1 Winkel Vertikale Scherwelle Piezo EMAT • Fehlerprüfung Horizontale Scherwelle EMAT • Fehlerprüfung, einschließlich austenitischen Werkstoffen geführt Oberfläche Rayleigh Piezo EMAT • Fehlerprüfung(Oberfläche) Volumen Lamb Piezo EMAT • Fehlerprüfung (einschließlich Korrosion) • Geschwindigkeits- und Eigenschaftsbestimmung Horizontale Scherwelle EMAT • Fehlerprüfung (einschließlich Korrosion) • Geschwindigkeits- und Eigenschaftsbestimmung EMAT – UT Prüfung
  6. 6. geführte Wellen (guided waves) Was kann eine Welle führen? • eine Oberfläche • eine Platte • ein Stab oder Rohr • eine Schiene oder eine andere Struktur • Anders als Volumenwellen, wo Grenzen nur bei der Reflexion / Refraktion berücksichtigt werden müssen, haben Grenzen einen entscheidenden Einfluss auf die Wellenmoden der geführten Welle. • Beim Ultraschall kann die praktische Ausbreitung der geführten Wellen im Bereich von einigen Zentimetern bis zu mehreren Metern variieren. EMAT – UT Prüfung
  7. 7. geführte Wellen Teilchen- bewegung Graphische Darstellung Rayleigh oder Oberflächen elliptisch, Eindringtiefe – eine Wellenlänge Lamb asymmetrisch oder symmetrisch horizontale Scherwellen Senkrecht zur Wellenausbreitung auf einer horizontalen Ebene geführte Wellen (guided waves) EMAT – UT Prüfung
  8. 8. Horizontale Scher (SH)- und Lamb - Wellen ergeben eine geführte Welle, welche eine einzigartige Schweißnahtprüfung bis zu einer Materialstärke von 12 mm ermöglicht Eigenschaften:  im praktischen Einsatz nur mit EMAT realisierbar  die SH / Lamb-Welle füllt das Volumen des Materials unabhängig von dessen Dicke  keine Rasterbewegung oder "Phased-Array" von Sensoren erforderlich  getrennte Sender und Empfänger ermöglicht Normalisierung des Signals (Selbstkalibrierung)  wenig empfindlich auf Positionsveränderungen des Sensors EMAT - Schweißnahtprüfung
  9. 9. EMAT - Schweißnahtprüfung Normierung des Sensorsignals In der Praxis wird das Verhältnis zwischen den Signalen RT und DT für die Prüfung von Schweißnähten benutzt. Der Empfänger (R) zwischen dem Sender (T) und der Schweißnaht misst die Amplitude DT, welche ein Maß für die im Material induzierte Ultraschallstärke darstellt. In einigen Fällen kann das DT-Signal auf Grund eines größeren Abstandes zwischen Sensor und Material oder materialbedingter Abweichungen niedrig sein. Allerdings führt die Varianz im DT-Signal zu einer identischen Abweichung im RT-Signal. Deshalb ist das Verhältnis des RT-Signals zum DT-Signal ein zuverlässiges Maß für die Schweißnahtprüfung, da es bei einem gegebenen Defekt unabhängig vom induzierten Ultraschallpegel immer gleich ist.
  10. 10. EMAT - Schweißnahtprüfung Fehlererkennung mit horizontalen Scherwellen Versuchsaufbau zur Bestimmung der Nachweisgrenzen
  11. 11. EMAT - Schweißnahtprüfung Fehlererkennung mit horizontalen Scherwellen Auswertung der Messergebnisse
  12. 12. EMAT - Schweißnahtprüfung Sensoraufbau Prinzipieller Aufbau eines EMAT-Sensors zur Erzeugung horizontal polarisierter Scherwellen
  13. 13. EMAT - Schweißnahtprüfung prinzipielle Sensoranordnung für die Prüfung längsgeschweißter Stahlprofile
  14. 14. EMAT - Schweißnahtprüfung Fehlererkennung bei Stahl- bzw. Aluminiumblechen mit 0,3 bis 3,5mm Materialstärke
  15. 15. • Im oberen rechten Teil des Bildschirms werden die Meta-Daten, einschließlich der Auftragsreferenz und der Datensatznummer des untersuchten Teils angezeigt. • Im rechten unteren Teil wird das Ergebnis der Prüfung angezeigt. Dabei ist nach ca. 1/3 der Strecke ein Defekt zu erkennen. • Im linken Teil des Bildschirms wird das Ergebnis von jeweils zwei Sensorkanälen und die jeweiligen Schwellwertlinien angezeigt. Die Linien mit den höheren Amplituden sind die beiden DT Plots und die mit den niedrigeren Amplituden die beiden RT / DT Plots. Software / Auswertung EMAT - Schweißnahtprüfung
  16. 16. EMAT - Schweißnahtprüfung Prüfaufbauten zur Schweißnahtprüfung an dünnen Materialien
  17. 17. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit OPTIMESS Engineering GmbH Gewerbepark Keplerstraße 10-12 D-07549 Gera Tel +49 365 4319459 Fax. +49 365 4319458 info@optimess.net www.optimess.net

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