創新！利用渦流探傷儀進行高速自動化電導率測量

HPI (High Performance Industrietechnik GmbH)總部位于奧地利蘭斯霍芬，為輕金屬行業開發、設計、制造和交付交鑰匙設備。冶金制造商通常使用輕金屬（如鋁和鎂）來生產輕型合金類產品。

HPI為它的其中一個冶金客戶創新并開發了一種用于無損材料檢測的自動化電導率測量系統。HPI制造的電導率測量系統集成了我們的NORTEC™ 600渦流探傷儀，將我們的渦流探傷儀用于測量和測試以滿足質量需求。

制造一款以生產線速度驗證電導率的系統

HPI制造了一款系統來進行電導率測試，用于評估鋁板的熱處理狀態。這些鋁板最寬4,200 mm，最長33,000 mm，厚度范圍為1 mm到210 mm 。這些鋁板會被加工成鋁鎂合金半成品，供應給航空工業。

這家冶金公司需要為其新的軋鋼機組配備該系統，其中包括冷軋機、熱軋機和板材熱處理。其制造工藝要求采用內置的可靠NDT檢驗解決方案，在提高生產率的同時確保其材料符合標準。

HPI面臨的挑戰是開發這樣一款系統：在保持一致的測試性能的同時，還需要實現高速測量鋁板電導率。

正在生產線輥道上運輸的大型鋁板

為什么制造商需要測量金屬電導率

通過測量電導率能夠確定材料允許電流通過的程度，即能夠確定材料的電流傳導性能。此測試使制造商能夠收集有關物質成分的信息。通過這些測試數據，用戶可以確定材料是否適合其預期用途。

許多行業都在其質量控制和制造工藝中引入電導率測試。其目的是為了驗證金屬結構是否完整性，以便能夠實現最終產品所需的耐用性和性能。

必須測量飛機建造中使用的鋁材電導率以了解其放電能力，從而確保鋁材承受雷擊等事件時的材料應力承受能力。電導率測試通過檢測合金硬度的變化可以確認材料是否因熱處理而受損，令其脆性增加。

鋁材的優點、缺點和典型缺陷

鋁材的密度低于其他常見金屬。例如，鋼材的密度大約比鋁材高三分之一。由于重量輕、強度高，鋁材是飛機制造的理想材料，一些統計數據估計，現代飛機制造中鋁材占比為75–80%。因為主要由鋁材制成，飛機可以承載更大的重量，并且更省燃油。

鋁合金的另一大優點是耐腐蝕性，這增加了飛機的耐用性。飛機經常受到惡劣天氣和氣候的影響，需要耐受從高空的冰凍溫度到包括雪和暴雨在內的降水等因素。盡管鋁材具有高度耐腐蝕性，但它也是一種化學活性金屬，因此某些情況下也會發生腐蝕。

鋁制組件容易受到各種類型腐蝕，其中包括：

• 表面點蝕

• 晶間腐蝕

• 剝離腐蝕

• 應力腐蝕開裂（SCC）

• 疲勞開裂

• 微振磨損

制造工藝（如機加工、成型、焊接或熱處理）可能會在鋁板（并因此在飛機零件上）留下應力。超過應力腐蝕閾值時，這種殘余應力可能會在腐蝕性環境中導致開裂。

渦流NDT技術在航空航天應用中的優勢

渦流無損檢測(NDT)技術是一種非接觸式金屬零件檢驗方法。此技術廣泛應用于航空和航天工業以及其他制造和維修環境中用于檢驗薄金屬材料是否存在潛在的安全相關或質量相關問題。由于渦流檢測(ECT)使用電磁耦合，不需要與零件直接接觸，因此不需要耦合劑。

EDT可用于執行以下檢驗：

• 表面檢驗

• 次表層檢驗（通常3-4 mm）

渦流技術的優點：

• 保留漆層和涂層進行檢驗（無需除漆）

• 較少的表面處理（可以保留污垢進行檢驗）

• 易于使用，只需較少的培訓

• 提供快速結果，適合高速檢驗和大型零件檢驗

• 適用于任何導電材料，包括飛機上常用的金屬，如鋁、不銹鋼和鋼

渦流檢測設備的工作原理

(A) 流入線圈的交流電產生磁場（藍色）。(b) 當線圈置于導電材料附近時，會引發材料中產生渦流（紅色）。(c) 零件中的缺陷會干擾渦流的路徑。這種干擾可以用儀器測量。

當交流電通過ECT探頭總成中的一個或多個線圈，且探頭靠近由導電材料制成的零件時，會產生交變磁場，將渦流引入零件。這個磁場會產生耦合效應。

測試部件中的間斷點或特性變化會改變渦流的流動，這會影響探頭的工作感抗。探頭可檢測到材料厚度的變化或缺陷，如受檢零件中的裂紋和腐蝕。這些變化以信號的相位和振幅反映在儀器屏幕上，然后由操作員進行解讀。

HPI的鋁板電導率測量解決方案

本視頻展示了HPI解決方案的演示，該解決方案是用于鋁板高速電導率測量的自動化系統。如您所見，NORTEC 600裝置集成在掃描儀上的HPI系統中，該掃描儀在檢測完軋輥將信息輸入測量站之后將ECT探頭在校準站和鋁板上快速移動。

（可參考標準ASTME 1004-02、MIL STD1537C、EN2004-1和AMS 2772F，以及航空航天行業的客戶定制測試規范，為每個金屬板預定義測量程序。”—《鋁業時報》）

集成NORTEC 600 ECT裝置的鋁板電導率測量系統

HPI過去曾使用手動設備進行此類生產線測試；但隨著速度和質量要求的提高，尤其是對于航空和航天行業，手動測試變得過時。 奧林巴斯的NORTEC 600渦流探傷儀通過與HPI的全自動檢驗系統相結合，以此提供了一個較為可靠并具有時間和成本效率的解決方案。

HPI為此解決方案配置了自己的應用軟件，基本上就是將NORTEC 600裝置作為傳感器集成到系統中。HPI之所以特別選擇了NORTEC 600設備而不是其他渦流探傷儀，是因為該儀器提供了與可編程邏輯控制器(PLC)通信的接口。在電導率測量前后，系統會自動對每個金屬板進行校準檢查。由于其檢測速度很快，手動測量需要花費數小時的數百個檢測點僅需幾分鐘即可完成測量。

HPI的客戶使用其中兩個系統，每個系統上配備兩個NORTEC 600探傷儀。作為質量控制流程，電導率質量檢查有助于改進HPI的熱處理工藝和提高客戶滿意度。

關于NORTEC 600渦流探傷儀

NORTEC 600渦流探傷儀是一種便攜式設備，采用了先進的數字電路。

NORTEC 600裝置可輕松無縫地集成到檢驗系統中。此裝置的宗旨是讓工業環境中的性能保持一致性。NORTEC 600規格和功能在設計時考慮到了HPI等集成商。

• 設計滿足IP66要求

• ?10°C至50°C工作溫度范圍

• 持續平衡濾波器

• 帶有掃頻報警的帶狀圖視圖

• 6 kHz測量速率

• 通過NORTEC PC軟件進行遠程控制

• 報警輸出

• 模擬輸出

• 數字輸入

質量控制用NDT設備

HPI選擇將奧林巴斯NORTEC 600渦流探傷儀集成到其自動化NDT解決方案中，是因為該探傷儀可以在不接觸材料表面的情況下實現快速可靠的電導率測量。