Automatic, high-speed conductivity measurement by eddy current

High Performance Industrietechnik GmbH

Có trụ sở chính tại Ranshofen, Áo, HPI phát triển, sản xuất và cung cấp thiết bị cho ngành công nghiệp kim loại. Các đơn vị sản xuất thuộc lĩnh vực luyện kim thường sử dụng kim loại như nhôm và magiê, để sản xuất hợp kim nhẹ.

Đối với một trong những khách hàng có yêu cầu đặc biệt, HPI đã cải tiến và phát triển hệ thống đo độ dẫn điện tự động để kiểm tra vật liệu. Hệ thống đo độ dẫn điện HPI xây dựng tích hợp thiết bị kiểm tra dòng điện xoáy NORTEC ™ 600 nhằm mục đích đo lường và kiểm tra.

Thách thức: Một hệ thống xác thực độ dẫn điện đáp ứng được tốc độ sản xuất

Theo một bài báo đăng trên Aluminium Times , HPI đã tạo ra hệ thống thực hiện các bài kiểm tra độ dẫn điện để đánh giá trạng thái xử lý nhiệt của các tấm nhôm. Các tấm này rộng tới 4.200 mm (~ 14 ft), dài tới 33.000 mm (~ 108 ft) và dày từ 1 mm đến 210 mm (~ 0,039 in. Đến 8,3 in.). Những tấm này được chuyển thành các sản phẩm hợp kim nhôm và magiê bán thành phẩm, sẽ được cung cấp cho ngành hàng không.

Công ty luyện kim này cần hệ thống cho tổ hợp nhà máy cán mới, bao gồm nhà máy cán nguội, nhà máy cán nóng và xử lý nhiệt các tấm nguyên liệu. Quá trình sản xuất yêu cầu một giải pháp kiểm tra NDT đáng tin cậy được tích hợp trong dây truyền sản xuất để tăng năng suất và có khả năng xác nhận vật liệu tuân thủ các tiêu chuẩn được quốc tế công nhận.

Thách thức đối với HPI là phát triển một hệ thống cung đo tốc độ cao giá trị độ dẫn điện của tấm nhôm trong khi vẫn duy trì hiệu suất sản xuất ở tốc độ nhanh.

Tại sao cần đo độ dẫn điện của kim loại khi sản xuất

Phép đo độ dẫn điện được sử dụng để xác định mức độ một vật liệu cho phép dòng điện chạy qua, hay nói cách khác, vật liệu có thể dẫn điện tốt như thế nào. Thử nghiệm cho phép các nhà sản xuất thu thập thông tin về thành phần của một vật liệu. Với dữ liệu này, có thể xác định liệu vật liệu có phù hợp với mục đích sử dụng hay không.

Nhiều ngành công nghiệp kết hợp kiểm tra độ dẫn điện vào quá trình sản xuất và kiểm soát chất lượng của sản phẩm. Điều này được thực hiện để xác minh tính toàn vẹn cấu trúc của kim loại để có thể đạt được độ bền và hiệu suất mong muốn của sản phẩm cuối cùng.

Đo độ dẫn điện của nhôm được sử dụng trong chế tạo máy bay để biết khả năng chịu phóng điện của nó, đảm bảo khả năng chịu đựng của nhôm dưới các sự kiện như máy bay bị sét đánh. Bằng cách phát hiện những thay đổi về độ cứng của hợp kim, kiểm tra độ dẫn điện có thể xác nhận xem vật liệu có bị hư hỏng do xử lý nhiệt hay không, khiến nó trở nên giòn hơn.

Điểm mạnh, điểm yếu và đường cong điển hình của vật liệu nhôm

Aluminum là vật liệu có tỷ trọng thấp hơn so với các kim loại thông thường khác. Ví dụ, steel đặc hơn nhôm khoảng một phần ba. Vì trọng lượng nhẹ và bền nên nhôm rất lý tưởng để sản xuất máy bay. Một chiếc máy bay hiện đại có 75 – 80% nhôm. Vì được làm chủ yếu từ nhôm, máy bay có thể mang trọng lượng lớn hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Một lợi ích chính khác của hợp kim nhôm là khả năng chống ăn mòn, giúp tăng độ bền của máy bay. Máy bay thường xuyên chịu các tác động của các yếu tố và khí hậu khắc nghiệt, từ nhiệt độ đóng băng ở độ cao lớn đến lượng mưa bao gồm tuyết và mưa bão. Mặc dù nhôm có khả năng chống ăn mòn cao nhưng nó là kim loại hoạt động hóa học nên có thể xảy ra hiện tượng ăn mòn.

Các thành phần nhôm dễ bị ăn mòn, bao gồm:

• Rỗ bề mặt
• Intergranular
• Mòn bề mặt
• Vết nứt ăn mòn do ứng suất (SCC)
• Nứt mỏi

Các quy trình sản xuất, chẳng hạn như gia công, tạo hình, hàn hoặc xử lý nhiệt, có thể để lại ứng suất trong các tấm nhôm (và là các bộ phận của máy bay). Ứng suất dư này có thể gây nứt trong môi trường ăn mòn khi vượt quá ngưỡng ăn mòn ứng suất.

Dòng điện xoáy cho các ứng dụng hàng không và vũ trụ

Thử nghiệm không phá hủy dòng điện xoáy (NDT) là một phương pháp không tiếp xúc để kiểm tra các bộ phận bằng kim loại. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hàng không và vũ trụ cũng như các môi trường sản xuất và dịch vụ khác yêu cầu kiểm tra kim loại mỏng để tìm các vấn đề tiềm ẩn liên quan đến chất lượng hoặc an toàn.

Vì thử nghiệm dòng điện xoáy (ECT) sử dụng tín hiệu điện từ và không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt cần kiểm tra.

ECT có thể được sử dụng để thực hiện:

• Surface inspection
• Kiểm tra dưới bề mặt (thường là 3–4 mm)

Tham khảo thêm về nguyên lý hoạt động của kiểm tra đòng điện xoáy.

Giải pháp đo độ dẫn điện của tấm nhôm từ HPI

Video này trình diễn giải pháp HPI sử dụng, là một hệ thống tự động để đo độ dẫn điện tốc độ cao của các tấm nhôm. Như bạn có thể thấy, thiết bị NORTEC 600 được tích hợp vào hệ thống HPI trên một máy quét di chuyển đầu dò ECT qua trạm hiệu chuẩn và qua các tấm nhôm sau khi nó được đưa tới vị trí các con lăn để đo.

Các chương trình đo lường có thể được xác định trước cho từng tấm, lấy tham chiếu tới các tiêu chuẩn được quốc tế công nhận như ASTME 1004-02, MIL STD1537C, EN2004-1 và AMS 2772F và các thông số kỹ thuật thử nghiệm dành riêng cho khách hàng của ngành hàng không vũ trụ.”

Aluminium Times

Trước đây HPI sử dụng các thiết bị thủ công để kiểm tra trong dây chuyền sản xuất; tuy nhiên, với yêu cầu về tốc độ và chất lượng ngày càng tăng, đặc biệt là đối với lĩnh vực kinh doanh hàng không và vũ trụ, việc thử nghiệm thủ công đã trở nên lỗi thời. Sự kết hợp giữa máy kiểm tra khuyết tật dòng xoáy NORTEC 600 của Olympus và hệ thống kiểm tra hoàn toàn tự động của HPI cung cấp một giải pháp chính xác, đáng tin cậy, tiết kiệm thời gian và chi phí.

HPI đã xây dựng cấu hình phần mềm ứng dụng của riêng mình cho giải pháp này, về cơ bản tích hợp NORTEC 600 làm cảm biến. Thiết bị NORTEC 600 đã được HPI lựa chọn vì thiết bị này cung cấp giao diện giao tiếp với bộ điều khiển logic lập trình được (PLC).

Hệ thống tự động thực hiện kiểm tra hiệu chuẩn cho từng tấm trước và sau khi đo độ dẫn điện. Vì có tốc độ cao, hàng trăm điểm đo vốn sẽ mất nhiều giờ để đo theo cách thủ công chỉ cần thực hiện trong vài phút.

Khách hàng của HPI sử dụng hai trong số các hệ thống này với hai máy NORTEC 600 trên mỗi hệ thống. Là quy trình kiểm soát chất lượng, kiểm tra độ dẫn điện đã giúp cải thiện quy trình xử lý nhiệt của HPI và tăng sự hài lòng của khách hàng.

Thiết bị sử dụng