5 datos fascinantes sobre las pruebas de corrientes de Foucault

Cosas que debe saber y factores a considerar

Como una empresa que realiza una cantidad significativa de trabajo con metales especiales, Metal Cutting Corporation a menudo emplea pruebas de corrientes de Foucault (ECT) para inspeccionar materiales en busca de defectos como grietas o huecos. Este método utiliza la inducción electromagnética para detectar y caracterizar fallas en la superficie o debajo de la superficie de materiales conductores, incluidos los metales. Además de detectar defectos, el procedimiento de prueba de corrientes de Foucault se puede utilizar para medir el espesor y la conductividad.

A continuación hay 5 cosas interesantes que debe saber sobre las pruebas de corrientes de Foucault.

Las pruebas de corrientes de Foucault son pruebas no destructivas

Las pruebas de corrientes de Foucault son un método importante de pruebas no destructivas (NDT), una de las técnicas utilizadas en la ciencia y la industria para realizar inspecciones y tomar medidas para garantizar que:

• Los componentes y sistemas estructurales funcionan de manera confiable, segura y rentable
• La prueba en sí se realiza de manera que no dañe las piezas ni los materiales, y no afecte su uso y función futuros

De hecho, existe una variedad de técnicas de END, y se desarrollan nuevas todo el tiempo. El método más básico es un examen visual, que puede significar simplemente observar una pieza en busca de imperfecciones superficiales visibles o usar sistemas ópticos controlados por computadora para detectar y medir las características de un componente.

Algunas de las tecnologías utilizadas en NDT son familiares porque también se utilizan en medicina, como la radiografía (RT), que utiliza radiación gamma o rayos X para buscar defectos o ver características internas. Otro ejemplo son las pruebas ultrasónicas (UT), que utilizan ondas de sonido de alta frecuencia para detectar imperfecciones o cambios en las propiedades del material.

La prueba de partículas magnéticas (MT) utiliza un campo magnético en un material ferromagnético y una capa de partículas de hierro para producir un indicador visible de los defectos de la superficie. La prueba de fugas (LT) encuentra fugas en piezas presurizadas mediante el uso de varios métodos que van desde dispositivos de escucha electrónicos hasta manómetros y pruebas simples con burbujas de jabón.

Otro método es la prueba de emisión acústica (AE), que encuentra imperfecciones al detectar ráfagas de energía acústica. A menudo nos encontramos con pruebas de fugas de helio, que utilizan el segundo elemento más ligero para encontrar una vía de fuga, con o sin el uso de pruebas de penetración (PT), que utilizan un tinte visible o fluorescente.

En las pruebas de corrientes de Foucault, la técnica NDT en la que nos enfocamos aquí en Metal Cutting, las corrientes eléctricas (corrientes de Foucault) se generan en un material conductor al exponerlo a un campo magnético que se expande y colapsa. La fuerza de estas corrientes de Foucault se puede medir; los defectos o cambios en el material provocan interrupciones en el flujo de las corrientes, lo que nos alerta sobre problemas en el material o la pieza que se está probando.

Es de vital importancia en la vida diaria

Si bien no todos han oído hablar de las pruebas de corrientes de Foucault y NDT, estos métodos tocan todas nuestras vidas, quizás incluso a diario. Esto se debe a que estas técnicas se utilizan en una amplia gama de industrias, sobre todo en aquellas en las que la falla de los componentes podría causar daños y pérdidas devastadores.

Por ejemplo, las pruebas de corrientes de Foucault se utilizan para inspeccionar tuberías y otras estructuras para aplicaciones tales como oleoductos y gasoductos, reactores nucleares, fabricación de productos químicos y sistemas de agua municipales. El equipo portátil de prueba de corrientes de Foucault se utiliza para inspecciones in situ en el campo, como buscar grietas en puentes y en componentes de aviones, desde las alas hasta el tren de aterrizaje. Eso hace que ECT, así como otros métodos de pruebas no destructivas, sean de vital importancia para la seguridad pública, ya que desempeñan un papel para ayudar a prevenir eventos catastróficos como roturas de tuberías, colapsos de puentes y accidentes aéreos.

Incluso en un mundo de piezas pequeñas, como los componentes metálicos que producimos aquí en Metal Cutting, las pruebas de corrientes de Foucault tienen un impacto en la seguridad, de formas menos visibles pero igualmente importantes. Por ejemplo, usamos este método para inspeccionar sellos de vidrio a metal en piezas para gafas de visión nocturna que finalmente usa el personal militar, que puede necesitarlas mucho después de la fabricación y lejos de casa.

Hay diferentes sondas para diferentes modos

El equipo de prueba de corrientes de Foucault incluye sondas de prueba, que están disponibles en una variedad de formas, tamaños y configuraciones. Estas sondas también tienen diferentes modos de funcionamiento, según cómo estén conectadas las bobinas de prueba y cómo interactúen con la muestra de prueba.

Por ejemplo, una sonda de medición absoluta utiliza una sola bobina para generar corrientes de Foucault, detectar cambios en el campo actual y proporcionar una lectura desde un solo punto en la muestra de prueba. Una sonda diferencial utiliza dos bobinas para proporcionar una base de comparación para detectar fallas, incluso en materiales que pueden tener inconsistencias; cuando una bobina está sobre un defecto y la otra sobre un buen material, se produce una señal diferencial. También hay modos de sonda de reflexión e híbridos.

Se pasa una corriente alterna (CA) a través de la bobina o bobinas para crear un campo magnético que se expande y colapsa dentro y alrededor de la(s) bobina(s). Cuando la sonda se coloca junto a un material conductor, la muestra de prueba, este campo magnético cambiante es lo que genera las corrientes de Foucault dentro de la muestra. A través de la interacción del campo magnético de la bobina y las corrientes de Foucault, podemos observar y medir cambios en frecuencia, amplitud, sensibilidad, impedancia y otras características que indican la presencia de grietas, vacíos u otros defectos en la muestra de prueba.

Muchos factores afectan las pruebas de corrientes de Foucault

Además de los ajustes como la frecuencia, la amplitud, la sensibilidad, etc., que constituyen la "receta" para la prueba de corrientes de Foucault, existen otros factores que se deben tener en cuenta:cosas que pueden afectar el flujo de las corrientes de Foucault, incluidas las propiedades de la material o pieza que se está probando. Algunos son beneficiosos, mientras que otros pueden requerir realizar ajustes en la configuración o utilizar otras técnicas para compensar los efectos.

Obviamente, la conductividad eléctrica del material que se está probando, o lo que podemos considerar como la facilidad con la que los electrones fluyen en el material, tiene un efecto sobre el flujo de corrientes de Foucault que produce, al igual que la permeabilidad magnética. Si bien la medición de la permeabilidad puede ser útil para clasificar materiales, esta propiedad puede plantear problemas. Por ejemplo, el llamado "ruido" creado por los cambios en la permeabilidad cuando se prueban materiales ferrosos dificulta el uso de pruebas de corrientes parásitas en soldaduras de acero al carbono. Sin embargo, los problemas se pueden solucionar mediante el uso de saturación magnética, inspección multifrecuencia o arreglos de bobina diferencial.

Hablando de ruido, el ruido real de la habitación es un factor ambiental físico que puede tener un impacto en las pruebas de corrientes parásitas. Sin embargo, el ruido a menudo se puede filtrar para producir una señal más clara. Cuando una muestra de prueba es una pieza con borde o cambios bruscos en la geometría, puede haber lo que se llama un "efecto de borde" en las corrientes de Foucault; colocar y equilibrar la sonda cerca del borde y escanear a esa distancia puede evitar este efecto. De manera similar, una muestra con una geometría compleja podría generar señales falsas, provocadas por cambios en la geometría en lugar de un defecto en el material en sí.

Otra consideración importante es el factor de llenado del serpentín, que se utiliza para establecer cuánto espacio debe ocupar un tubo o varilla inspeccionados dentro del serpentín de inspección. Al determinar la asignación correcta entre la bobina y la muestra de prueba, puede asegurarse de que la muestra podrá moverse libremente durante el escaneo y, al mismo tiempo, asegurarse de que la bobina esté lo suficientemente cerca de la muestra para generar corrientes de Foucault y realizar la inspección correctamente.

La frecuencia de CA que pasa a través de una bobina de prueba de corriente de Foucault afecta la profundidad de penetración del campo de corriente de Foucault en un material de prueba; a medida que aumenta la profundidad en el material, disminuye la intensidad del flujo de corrientes de Foucault. La profundidad de una grieta no se puede medir con precisión mediante el uso de pruebas de corrientes de Foucault, y el método tampoco detectará fallas como laminaciones, que corren paralelas al flujo de corrientes de Foucault. Sin embargo, se detectarán grietas, falta de fusiones de soldadura y otras discontinuidades planas que son perpendiculares al flujo de corrientes de Foucault.

El corte de metales es experto en ECT

Aquí en Metal Cutting, usamos con frecuencia el procedimiento de prueba de corrientes de Foucault para inspeccionar varillas de tungsteno y molibdeno y otras piezas metálicas en busca de problemas potenciales como grietas, picaduras y fracturas. También utilizamos ECT para buscar fallas en la superficie de la varilla redonda, la cinta plana y los tubos capilares utilizados en los sellos de vidrio a metal. (Puede leer más sobre esto en nuestro blog Problems with the Glass to Metal Seal in Electronics .)

Ya sea que hayamos comprado un material en nombre de un cliente o que el cliente nos haya proporcionado el material para que lo procesemos, hablamos con el proveedor o el cliente para averiguar qué configuraciones utilizan en su propio equipo de prueba de corrientes de Foucault. Esto nos permite crear nuestra receta mutua y compartida para una ECT exitosa, ajustando la configuración según sea necesario, utilizando medidas absolutas o diferenciales, y eligiendo entre una variedad de tamaños de bobina y opciones de herramientas. Para pasar varillas a través de una bobina ECT, también prestamos mucha atención al factor de llenado y usamos un buje para colocar la varilla de modo que quede centrada dentro pero nunca tocando la bobina.

Además, a menudo buscamos una muestra de referencia como base para la comparación, especialmente cuando estamos inspeccionando defectos internos que no se pueden ver. Una muestra de referencia nos permite verificar si es probable que encontremos los defectos que buscaremos utilizando nuestra configuración de ECT establecida. Usando una muestra con un defecto conocido, podemos ajustar la configuración de nuestro equipo según sea necesario para encontrar ese defecto verificado específico.

Puede ser difícil encontrar una buena muestra de referencia. Después de todo, no desea abrir una muestra para verificar un defecto interno y, por lo tanto, destruir la muestra para cualquier uso futuro de ECT. Sin embargo, podemos usar una muestra que nuestro proveedor o cliente crea que tiene un defecto debajo de la superficie según sus pruebas y corroborada por una inspección ECT fallida anterior. Para fallas externas, podemos trabajar con un proveedor o cliente para intentar crear un defecto de superficie específico en una pieza, y luego ambos podemos usar eso como nuestra muestra de referencia.