Wervelstroomtesten is een veelzijdige niet-destructieve testmethode die in staat is om oppervlaktedefecten voor geleidend metaal op te sporen, zelfs zonder de coating van dat materiaal te verwijderen. Een elektromagnetische spoel wordt gebruikt om een magnetisch veld te produceren. maar voordat we dit onderwerp bespreken, moeten we de basiskenmerken van wervelstroom kennen en weten hoe deze kan worden geproduceerd.
Kenmerken van Wervelstroom
- wervelstroom is stroom die circuleert in een metalen geleider die eruitziet als een wervelende werveling in een stroom, daarom staat het bekend als wervelstroom. Het werkt in de verticale richting naar het vlak van het magnetische veld en stroomt in gesloten lussen binnen de geleider. De wervelstroom kan worden gemaakt en geobserveerd als het magnetische veld rond een statische geleider veranderlijk is, dwz alles wat ertoe leidt dat de geleider de richting of intensiteit van een magnetisch veld verandert, kan wervelstromen veroorzaken.
“De waarde van de wervelstroom is evenredig aan de verandering van het magnetisch veld en daarom is het een fenomeen van veranderend magnetisch veld en wordt het vaak beschouwd als een secundair veld.”
- Zowel elektromagneet als permanente magneten kunnen een wervelstroom maken, naast transformatoren en door de relatieve beweging die wordt gemaakt wanneer een magneet zich naast een geleidende substantie of plaat bevindt. Wervelstromen worden gebruikt in bepaalde toepassingen, zoals niet-destructief testen, bekend als wervelstroomtesten in NDT.
- Het is omgekeerd evenredig met de soortelijke weerstand van de stof waarmee het werd gegenereerd. Daarom kunnen veel dingen invloed hebben op een wervelstroom, wat ook betekent dat er veel methoden zijn waarmee ze kunnen worden afgesteld.
- Wervelstromen ontstaan doordat er een secundair magnetisch veld wordt gemaakt dat het eerste magnetische veld tegenwerkt. hierdoor ontstaat een elektrisch gebied met een cirkelvormig veld. Magnetische veldgebieden worden meestal weergegeven als cirkelvormige lijnen waarin het magnetische veld is gericht. De elektrische veldlijnen bewegen tegen de klok in naar de magnetische veldlijnen.
- Bij wervelstroomremmen, gebruikt als remsysteemontwerp voor het roteerbare elektrische gereedschap en de achtbaan, waarin wervelstroom (de tegengestelde magnetische velden creëren deze weerstand) is benut bij die toepassing van het genereren van remkracht.
Wat is wervelstroomtesten in NDO?
Wervelstroomtesten is een veelzijdige niet-destructieve testmethode die oppervlaktedefecten van geleidend metaal kan detecteren, zelfs zonder de coating van dat materiaal te verwijderen. Een elektromagnetische spoel wordt gebruikt om een magnetisch veld te produceren.
De meest voorkomende industriële toepassingen zijn in NDO-niet-destructieve testdoeleinden en in de toepassingen die elektromagnetische dempingsprincipes gebruiken.
Research Training Group Lorentz Force Velocimetry en Lorentz Force Eddy Current Testing, LAAT, CC BY-SA 3.0
Wervelstromen bij niet-destructief onderzoek (NDT)
- De wervelstromen kunnen worden gebruikt om gebreken (scheuren of spleetjes) of defecte onderdelen in materialen te ontdekken. Dit staat bekend als niet-destructieve wervelstroomtests en wordt vaak gebruikt bij het ontwerpen en testen van subsystemen van vliegtuigen. Het magnetische veld dat wordt veroorzaakt door de wervelstromen wordt gekwantificeerd, waarbij een wijziging in het gebied het bestaan van een onregelmatigheid aantoont; een fout zal deze wervelstroom minimaliseren, wat vervolgens de sterkte van het magnetische veld vermindert.
- Wervelstromen worden gebruikt in enkele van de meest gebruikelijke elektromagnetische NDO-benaderingen om te bepalen of een stof of oppervlak enkele discontinuïteiten, defecten of scheuren heeft zonder de stof zelf te beschadigen. NDO-benaderingen worden op grote schaal gebruikt in het bouwgebouw en civiel materiaal om verschillende stoffen te onderzoeken. Toch hebben wervelstromen ontdekt die meestal worden gebruikt om buisvormige en staafvormige stoffen te testen. Maar structurele problemen die perifeer georiënteerd zijn, zijn moeilijk te detecteren met deze wervelstroomtestmethode, omdat het moeilijker is om op te sporen.
- Wervelstroomtesten is een populair NDT-niet-destructief testdoel met een eenvoudige techniek. Wervelstroomtesten gebruiken een spoel om een elektromagnetisch veld te produceren op het te analyseren materiaaloppervlak, een monster van geleidend materiaal. Een wervelstroom zal worden gegenereerd op het oppervlak van het testmateriaal tegen de klok in op de oorspronkelijke stroomrichting.
- Eventuele discontinuïteiten, hetzij holtes of onvolkomenheden (tenzij in de omtrek), zullen waarschijnlijk binnenkort worden opgepikt omdat de wervelstroomdichtheid waarschijnlijk kan veranderen. Dit kan ook meetbaar en detecteerbaar zijn door de significante veranderingen. Hoewel het vaak wordt gebruikt op ronde stoffen, kunnen de spoelen ook worden aangepast om de problemen van sommige horizontale stoffen te ontdekken. Er zijn geen problemen met specifieke discontinuïteiten die niet waarneembaar zijn vanwege de geometrie van deze stof.
Hoe vaak moeten wervelstroomtesten worden uitgevoerd?
- Wervelstroomtesten worden periodiek aanbevolen; preventief testen voor alle buizenbundels wordt elke drie jaar aanbevolen.
- Wervelstroomtestresultaten zijn vergeleken met de eerdere test om de mate van slijtage van de buis te helpen bepalen en de toekomstige levensduur van de buis te voorspellen, vandaar de duurzaamheid van de leidingen.
Doel van wervelstroomtesten?
Dit kan worden gebruikt voor
- foutdetectie, materiaal identificatie
- warmtebehandelingsanalyse van bepaalde metalen.
- materiaal oppervlaktecoating dikte metingen etc.
Beeldkrediet: Research Training Group Lorentz Force Velocimetry en Lorentz Force Eddy Current Testing, trans longit, CC BY-SA 3.0
De voordelen van wervelstroomtesten zijn:
- Gevoeligheid voor oppervlaktedefecten (kan tot 0.5 mm detecteren)
- wervelstroomtesten die door talrijke lagen kunnen meten.
- in staat om zelfs door oppervlaktecoatings te detecteren.
- Automatisch - Relatief uniforme componenten kunnen snel en betrouwbaar worden geïnspecteerd met automatische of halfautomatische versnellingen, zoals remmen, ketelbuizen en motorschijven van vliegtuigen.
- Minimale voorreiniging is vereist bij de wervelstroomtestmethode. Alleen belangrijke onregelmatige oppervlaktecoatings moeten worden verwijderd, waardoor de voorbereidingstijd wordt verkort.
- Mobiele testapparatuur is vrij klein en licht, een aantal van de meest recente apparatuur lijkt een beetje op een videobanddoos en weegt meer dan twee kg.
De nadelen van wervelstroomtesten zijn:
- Kwetsbaar voor veranderingen in magnetische permeabiliteit: Kleine veranderingen in permeabiliteit kunnen invloed hebben gehad op de opwekking van wervelstromen, met name in ferromagnetische stoffen. Dit maakt het testen van lassen en andere ferromagnetische materialen een uitdaging; Met moderne digitale detectoren en een geavanceerd ontwerp kan het echter mogelijk zijn om de nauwkeurigheid te verbeteren.
- Alleen voor geleidende stoffen: De stof moet de elektrische stroom kunnen laten stromen, dus geleidend. Dit maakt het analyseren van vezelversterkte kunststoffen met behulp van wervelstroomtesten hiermee gecompliceerder.
- Defecten niet parallel aan het oppervlak kunnen detecteren: in het geval dat een vlak defect het heden niet kruist of verstoort, wordt de fout niet gedetecteerd.
- Ingewikkeld voor grote regio's en / of ingewikkelde geometrieën: Misschien niet acceptabel voor grote regio's en / of ingewikkelde geometrieën. Scannen van grote oppervlakken kan worden bereikt, maar vereist de hulp van een soort apparaat voor het scannen van gebieden, doorgaans aangemoedigd door een computer, die niet allemaal goedkoop zijn. Hoe gecompliceerder de geometrie wordt, hoe moeilijker het is om foutsignalen te onderscheiden van geometrie-invloedsborden. Vanwege de talrijke factoren die wervelstromen beïnvloeden, is een voorzichtige interpretatie van tekens vereist om onderscheid te maken tussen relevante en niet-relevante signalen.
Welke factoren kunnen van invloed zijn op wervelstroomtesten?
Meerdere factoren zijn van invloed op de nauwkeurigheid van bijvoorbeeld wervelstroominspecties
- Testfrequentie
- Afstemming van gebreken
- Opstijgen
- Geometrie van het oppervlak.
Wat is wervelstroomtesten van buizen?
- Wervelstroomtesten worden gebruikt om defecten of lekken in de metalen holle buizen te detecteren.
- In dat proces wordt een kleine magnetische sonde ingebracht in de buis of buis. Deze sonde kan door de lengte van de detectiebuis bewegen.
- Wervelstroom zal in die sonde worden geproduceerd vanwege magnetische inductie.
- Wijkt het signaal af van de normen, dan detecteert het de fouten met behulp van deze wervelstroomtestmethode.
Kan wervelstroom scheuren detecteren?
Ja, de wervelstroomscheurdetectiemethode is erg gevoelig om een kleine scheur te detecteren. Deze standaardtechniek voor oppervlakte-inspectie wordt ook veel gebruikt in de petrochemische industrie en de ruimtevaart, voornamelijk bij de inspectie van buizen en metalen oppervlakken. Het is een van de belangrijkste toepassingen van wervelstroomtesten.
De elektromagnetische dempingstoepassing:
In real-life toepassingen is het een principe dat wordt gebruikt op spoorwegremmen die hogesnelheidstreinwagons helpen om op specifieke punten te stoppen, aangezien de interactie tussen de wervelstroom en geleidende stoffen de beweging van de trein vertraagt zonder dat lichamelijke remmen nodig zijn. Een ander gebruik is in het plan van galvanometers. Deze apparaten meten kleine elektrische stromen, waarbij wervelstromen kunnen worden gebruikt om de afbuigingen van de galvanometer op te heffen, zodat de spoel die van de galvanometer wordt gebruikt, evenwicht bereikt.
Wie heeft de wervelstroom uitgevonden?
Wervelstromen werden in 1824 waargenomen door wetenschappers en premier van Frankrijk, François Arago. Hij erkende dat het waarschijnlijk de meeste geleider had gemagnetiseerd en was de eerste die roterend magnetisme zag.
Na tien jaar, rond 1834, werd de wet van Lenz gepostuleerd door Heinrich Lenz.
Pas in 1855 ontdekte de Franse natuurkundige Léon Foucault formeel wervelstromen.
Afbeelding tegoed: Zátonyi Sándor, (ifj.) Gebruisd, Foucault portre gewas, CC BY 3.0
Wat is de formule van wervelstroom?
Het wervelstroomverlies of (I2R) verlies, kan standaard worden berekend waarbij I de waarde van de stroom is en R de weerstand van het wervelstroompad.
Hoewel wervelstroommetingen voor grote complexe geometrieën ingewikkeld zijn en moeten worden berekend door middel van een elliptische integrale oplossing, waarbij ook rekening moet worden gehouden met de impedantie en de wederzijdse inductie tussen interfererende en bijdragende spoelen.
Nadelen van wervelstromen:
Er is een groot warmteverlies tijdens de circulatie van wervelstromen als gevolg van wrijving in het magnetische circuit.
De nadelen van de wervelstroom kunnen worden verminderd door dunne stroken te maken in plaats van een blok van de inductiekern, omdat omdat de blokken zijn gemaakt van dunne stroken het aantal mogelijke lussen vermindert.
Voor meer informatie over Wervelstroom klik Wervelstroomrem en Wervelstroomsensor.
Lees ook:
- Quotiënt regel
- Hebben eukaryoten introns?
- Is een koolhydraat een monomeer of polymeer?
- Draagbare zonnepanelen
- Gedetailleerd overzicht van de windtunnel
- Osmose versus diffusie
- Tsunami de meest verwoestende ramp
- Parallelle lijn
- Dampcondensatie
- Overgedempt versus kritisch gedempt
Ik ben Subrata, Ph.D. in Engineering, meer specifiek geïnteresseerd in domeinen die verband houden met kern- en energiewetenschappen. Ik heb ervaring in meerdere domeinen, van Service Engineer voor elektronische aandrijvingen en microcontrollers tot gespecialiseerd R&D-werk. Ik heb aan verschillende projecten gewerkt, waaronder kernsplijting, fusie met fotovoltaïsche zonne-energie, het ontwerp van verwarmingselementen en andere projecten. Ik heb een grote interesse in het wetenschapsdomein, energie, elektronica en instrumentatie, en industriële automatisering, vooral vanwege het brede scala aan stimulerende problemen die dit vakgebied met zich meebrengt, en dat verandert elke dag door de industriële vraag. Ons doel hier is om deze onconventionele, complexe wetenschappelijke onderwerpen op een eenvoudige en begrijpelijke, to-the-point manier toe te lichten.