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- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (1)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (1)
Eingeladener Vortrag
- nein (27)
Komposit-Druckgefäße für den Gefahrguttransport sowie für Wasserstoff-und Erdgasfahrzeuge bestehen aus einem lasttragenden Komposit und einer gasdichten, metallischen oder polymeren Barriereschicht (Liner).
Zur Untersuchung der Integrität der Druckflaschen wurde die Wirbelstromprüfung eingesetzt. Hierbei wurden verschiedene Frequenzbereiche angewendet, um so die unterschiedlichen Materialien untersuchen zu können. Ziel der Untersuchungen war es, alterungsbedingte Schädigungen rechtzeitig zu detektieren. Der Vortrag stellt diese Ergebnisse vor.
Sicherheitsrelevante und zyklisch hoch belastete Bauteile erfordern zur Vermeidung von kostenintensiven Ausfällen besonders stabile Prozessparameter. Bereits sehr kleine Randzonenfehler können unter zyklischer Bauteilbelastung zu Risswachstum und letztendlich zum Bauteilversagen führen. Die frühzeitige Erkennung von Randzonenfehler in Hochleistungsbauteilen wie z.B. Zahnräder, Ritzelwellen und Kurbelwellen erfordert daher eine leistungsfähige zerstörungsfreie Oberflächenrissprüfung, die es ermöglicht in den hochbeanspruchten Funktionsflächen auch Härterisse, Schleifrisse oder Zundereinschlüsse zu detektieren.
Hierzu sind in den letzten Jahren einige neue, innovative Oberflächenprüfverfahren wie die laserangeregte Thermografie und die Streuflussprüfung mit hochauflösenden GMR-Sensoren oder magnetooptischen Verfahren entwickelt worden. Zusätzlich zur hohen Empfindlichkeit zeichnen sich diese innovativen Verfahren durch einen schnellen und teils auch berührungslosen Einsatz aus. Da die noch relativ neu-en Verfahren naturgemäß noch nicht normativ verankert sind, wurden auch bereits erste Validierungen durchgeführt. Um die Leistungsfähigkeit der Verfahren eingehend zu untersuchen, erfolgten Testreihen an verschiedenen Testkörpern in Bezug auf Ortsauflösung, Empfindlichkeit, Automatisierung und Bewertung der Messsig-nale.
Neben den neuen Verfahren und ihren ersten Schritten hin zur Validierung kamen als Referenz auch die „klassischen“ Verfahren der Magnetpulver- und Wirbelstromprüfung zum Einsatz, deren Leistungsfähigkeit durch angepasste Sondenentwicklung auch für sehr kleine Oberflächendefekte nochmals unter Beweis gestellt wurde. Zusätzlich wurde an einigen Testkörpern eine hochauflösende CT durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Vergleiches werden vorgestellt und Möglichkeiten sowie Grenzen der einzelnen Verfahren herausgearbeitet.
Background Due to physical coupling between mechanical stress and magnetization in ferromagnetic materials, it is assumed in the literature that the distribution of the magnetic stray field corresponds to the internal (residual) stress of the specimen.
The correlation is, however, not trivial, since the magnetic stray field is also influenced by the microstructure and the geometry of component. The understanding of the correlation between residual stress and magnetic stray field could help to evaluate the integrity of welded components.
Objective This study aims at understanding the possible correlation of subsurface and bulk residual stress with magnetic stray field in a low carbon steel weld. Methods The residual stress was determined by synchrotron X-ray diffraction (SXRD, subsurface region) and by neutron diffraction (ND, bulk region). SXRD possesses a higher spatial resolution than ND. Magnetic stray fields were mapped by utilizing high-spatial-resolution giant magneto resistance (GMR) sensors.
Results The subsurface residual stress overall correlates better with the magnetic stray field distribution than the bulk stress.
This correlation is especially visible in the regions outside the heat affected zone, where the influence of the microstructural features is less pronounced but steep residual stress gradients are present.
Conclusions It was demonstrated that the localized stray field sources without any obvious microstructural variations are associated with steep stress gradients. The good correlation between subsurface residual stress and magnetic signal indicates that the source of the magnetic stray fields is to be found in the range of the penetration depth of the SXRD measurements.
Electromagnetic methods are widely used in Non-destructive Testing industries (NDT). In order to meet the requirements, safety-relevant products and structures have to be tested reliably during production or within subsequent maintenance cycles. For this purpose industrial users call for adapted testing methods which allow the detection of relevant defects such as cracks and pore in ferromagnetic or conductive materials. Automated testing systems and the application of sensor arrays are of great interest in order to enhance inspection quality and to decrease testing time and costs. Magneto resistance (MR) sensors like giant magneto resistance (GMR) or tunnel magneto resistance sensor (TMR) have proofed their suitability in many NDT-applications due to their extraordinary properties which combine high field sensitivity, a high spatial resolution and low costs. Due to their small size these sensors can be useful – in addition to the pure detection task – for a more detailed defect characterization and defect reconstruction providing defect size, orientation and geometry. This chapter gives a brief introduction of electromagnetic testing methods, i.e., magnetic particle inspection (MPI) and eddy current testing (ET), followed by two different approaches for which MR sensor arrays were successfully adapted.
Size adapted GMR arrays for the automated inspection of surface breaking cracks in roller bearings
(2014)
Their small size together with a remarkable field sensitivity are the most prominent features of present-day GMR sensors paving the way for various applications in automated non-destructive testing (NDT). This work presents a prototype for fast and automated magnetic testing of roller bearings. A local magnetization unit excites the magnetic field inside the bearing. As a result of a design study and the following wafer fabrication the probe was equipped with NDT-adapted GMR sensor arrays in which 48 elements measures the field response. The detection of artificial and 40 µm deep defects could be resolved with a SNR better than 20 dB. In addition, we report of first results of a POD (Probability of Detection) analysis using GMR sensors to investigate bearings with EDM (electronic discharge machining) notches having depths down to 10 µm. Finally, we estimate successfully the depth of a 57 µm notch from the measured data.
Micro-cracks in a magnetized ferromagnetic material cause stray fields that can be observed using giant magnetoresistive (GMR) sensors. This work investigates the applicability of GMR sensors to the non-destructive evaluation of micro-cracks via the observation of stray fields. For this purpose, our measurement setup is assessed using a fast new sensitivity analysis based on adjoint states, employing the finite-element method. A model for the GMR sensor is developed and verified. We are able to resolve micro-cracks with an opening of 3 µm and a depth of 30 µm. GMR positioning inaccuracies are analyzed.