Tipi di sonde eddy current
Le sonde eddy current standard di Olympus sono disponibili nelle seguenti configurazioni:
- Sonde lineari
- Sonde puntuali superficiali
- Sonde anulari
- Sonde per fori di fissaggi
- Sonde per scanner rotante per ampi diametri
- Sonde speciali
In questo articolo saranno trattate singolarmente in dettaglio. Si intende fornire informazioni per supportare gli utenti nella scelta ottimale della sonda eddy current per una determinata ispezione.
Sonde superficiali lineari
Queste sono le sonde in genere usate per il rilevamento delle cricche superficiali e sono conosciute anche come Sonde a alta frequenza eddy current (HFEC - high frequency eddy current. Possiedono una bobina di ridotte dimensioni che possono essere schermate o non schermate. La maggior parte sono di tipo assoluto, sebbene possano integrare la bobina di bilanciamento nella sonda per assicurare un bilanciamento ottimale e un allargamento dell'intervallo di frequenza. Sono disponibili in diverse tipologie, dalle versioni dritte a quelle angolate, in modo da soddisfare le diverse esigenze. Esiste anche la versione con canna flessibile che può essere sagomata in diverse forme.
Le sonde lineari possono essere progettate per operare a diverse frequenze, principalmente in funzione del materiale da ispezionare. Per l'alluminio, 100 kHz è la frequenza più applicata, permettendo un innalzamento fino a 200 kHz o a un valore superiore, in funzione della bobina di bilanciamento e dello strumento usati. Le frequenze maggiori assicurano un angolo di liftoff migliore, tuttavia avvicinandosi a 500 kHz la sonda diventa più sensibile al liftoff e non penetrerà molto nel materiale. Per questo motivo è in genere preferibile operare con frequenze minori.
In genere si usano sonde lineari inferiori a 100 kHz quando si cercano cricche nel primo strato che si originano sul lato opposto dello strato, si sviluppano ma non appaiono ancora in superficie, come nel caso di un rivestimento. Una frequenza compresa tra 20 kHz e 50 kHz permetterà di penetrare il rivestimento e rilevare un difetto a metà dello spessore. Alcune sonde standard da 100 kHz possono operare a 50 kHz se si applica una compensazione usando dei guadagni più elevati. Tuttavia è meglio usare sonde progettate per frequenze minori, anche se si deve accettare l'uso di un diametro leggermente superiore.
Per i materiali a bassa conduttività, come il titanio o l'acciaio inossidabile, è necessario scegliere una frequenza compresa tra 1 MHz e 2 MHz per migliorare la sensibilità e l'angolo di fase per le cricche superficiali. Per gli acciai magnetici, la frequenza non rappresenta un fattore critico, sebbene, per minimizzare le variazioni di permeabilità, risultati ottimali si ottengono spesso a 1 MHz o a 2 MHz. Quando il materiale è rivestito in cadmio, sono necessarie delle frequenze minori per minimizzare il suo effetto. Alcune volte risulta ottimale una frequenza compresa tra 25 kHz e 50 kHz, sebbene sia necessario l'uso di una sonda di maggior diametro.
Sonde puntuali superficiali
Conosciute anche come Sonde a bassa frequenza eddy current (LFEC - low-frequency eddy current), le sonde puntuali sono usate a basse frequenze per il rilevamento sotto-superficiale di cricche e/o corrosione. Sono disponibili con frequenze a partire da 100 Hz, in modo da penetrare le componenti più spesse, in versioni con schermatura e senza schermatura. Le sonde con schermatura sono più diffuse visto che concentrano il campo magnetico sotto la sonda e evitano la generazione di interferenze provenienti dai bordi e da altre strutture. Tuttavia sono più sensibili per difetti di dimensioni più ridotte. Anche le sonde Reflection sono ampiamente usate in quanto offrono una minore deriva e, frequentemente, per il maggior guadagno nelle applicazioni più complesse. I telai con meccanismo a molla sono usati per mantenere una pressione costante quando risulta necessario, come ad esempio nel caso di ispezioni puntuali per differenze di conduttività.
Sonde anulari
Sono simili alle sonde puntuali superficiali, tuttavia la parte centrale risulta più ampia e provvista di foro per coprire il diametro della testa o del foro del fissaggio da ispezionare. Assicurano una maggiore sensibilità per le cricche visto che l'interfaccia fissaggio-foro facilita la penetrazione. Questo aspetto è perfino più evidente con i fissaggi ferrosi, tuttavia anche le variazioni di permeabilità possono risultare problematiche. Il diametro interno (DI) rappresenta una dimensione importante per la scelta delle sonde. Si dovrebbe scegliere un diametro interno leggermente superiore alla testa del fissaggio. Il diametro esterno (DE) non rappresenta in genere una dimensione critica, tuttavia non dovrebbe coprire altre teste di fissaggi. L'altezza della sonda non è una dimensione critica. In caso di accessibilità limitata, sono disponibili dei modelli speciali a basso profilo, dove le parti della sonda con bobina d'ispezione e bobina di bilanciamento sono separate per ridurre ulteriormente l'altezza della sonda.
Sonde per fori di fissaggi
Le sonde per fori di fissaggi sono progettate per ispezionare i fori da bulloni in seguito alla rimozione del fissaggio. Possono essere divise in due gruppi:
Funzionamento manuale con anello regolabile — La sonda è indicizzata alla profondità corretta e ruotata manualmente. Una tipica configurazione della bobina usata con le sonde manuali per fori di fissaggi è Assoluta, Bridge e Bridge Differenziale.
Scanner rotante — Sono prodotte per essere utilizzate con diversi scanner e per assicurare la maggiore copertura e velocità d'ispezione. Le sonde per scanner rotanti in genere integrano configurazioni di bobine reflection-differenziali visto che le bobine differenziali sono meno sensibili all'interfaccia e assicurano un rilevamento di difetti più efficace. La modalità Reflection viene usata per massimizzare il guadagno, fornire un intervallo di frequenza più ampio e minimizzare la deriva che può essere causata dal calore prodotto nella sonda per un rotazione a un alto RPM.
Altre sonde per l'ispezione di fori di fissaggi
Sonde per fori di fissaggio a bassa frequenza: Usate per ispezionare i fori attraverso le boccole; le bobine a bassa frequenza sono integrate nella struttura delle sonde Queste sonde utilizzano delle bobine simili a quelle delle sonde puntuali superficiali e sono in genere limitate a un uso su fori di fissaggi di ampio diametro a causa delle dimensioni maggiori della bobina.
Sonde per bave: Sono prodotte per adattarsi a specifiche forme delle teste dei fissaggi, in modo da ispezionare l'ingresso del foro aperto. Possono essere realizzate per un'operatività con scanner rotante o manuale, adottando la stessa configurazione di bobina usata nelle ispezioni di fori di fissaggi standard. Se è necessario effettuare l'ispezione di numerosi fori, il tipo a scanner rotante assicura una copertura considerevolmente più veloce.
Sonde per scanner rotante per ampi diametri
Per lungo tempo i fori di ampio diametro sono stati ispezionati mediante le sonde manuali per fori di fissaggi. Il motivo risiedeva nel fatto che le esistenti strutture delle sonde risultavano eccessivamente pesanti e sbilanciate per ruotare liberamente per operare con gli scanner rotanti manuali standard. La scansione e l'indicizzazione manuale non rappresenta solamente una procedura lenta, ma difficilmente può garantire una completa copertura. Inoltre, gli ampi fori sono spesso presenti in componenti spesse, pertanto sono necessarie numerose scansioni per coprire lo spessore completo.
Le più recenti sonde di ampio diametro sono state progettate per minimizzare il peso e ottimizzare il bilanciamento meccanico. In questo modo, gli scanner rotanti, di relativa bassa potenza, possono azionarle senza un'eccessiva perdita di velocità e senza eccessive vibrazioni. Sono stati testati con successo diametri superiori a 50 mm (2 in.). I tipi di sonde a diametro regolabile permettono all'utente di regolare la sonda con il diametro corretto, in modo da evitare un attrito eccessivo e per non perdere sensibilità nei confronti dei difetti di ridotte dimensioni.
Sonde speciali
Esistono numerosi tipi di sonde create per esigenze specifiche dei clienti. Inviate un bozzetto o un disegno della vostra applicazione in modo da poter produrre un preventivo per una sonda eddy current speciale che possa adattarsi alla vostra componente.
Risoluzione di problemi di sonde eddy current
Quando si hanno delle difficoltà nell'operare con una sonda, si consiglia di effettuare alcuni semplici controlli:
- Verificare che la frequenza operativa rientri nell'intervallo di frequenza della sonda. Se la sonda non è bilanciata correttamente, lo strumento potrebbe essere entrato in una condizione di "saturazione.” Questo può essere verificato facilmente. Se i segnali prodotti dal liftoff e dal difetto (o dal bordo) si sovrappongono, non esiste angolo di saturazione e si è verificata la saturazione. La frequenza potrebbe risultare eccessivamente alta oppure la bobina della sonda e la bobina di bilanciamento non hanno lo stesso valore. Provare a abbassare la tensione della sonda. Notare che alcuni strumenti hanno la capacità di produrre valori in uscita molto alti, risultando eccessivi per alcune sonde.
- Provare a spostare il cavo in modo particolare dove si collega al connettore o al telaio della sonda, visto che sono i punti più vulnerabili. Se si verifica un funzionamento intermittente significa che è necessario sostituire il cavo. Inoltre potrebbe essere necessario pulire i contatti del connettore. Potrebbe aiutare l'uso di uno spray al silicone o di uno spray per la pulizia di contatti elettrici.
- Se il segnale è assente, debole o distorto bisogna verificare le configurazioni del filtro. Molti strumenti adesso offrono una gamma di filtri passa-alto e passa-basso. Sono molto utili ma se non sono configurati correttamente causeranno diversi effetti.
- I filtri passa-alto (HPF - high-pass filter) porteranno sempre il segnale al punto di bilanciamento e, con configurazioni elevate come nel caso degli scanner rotanti, mostreranno il segnale come statico nel punto di bilanciamento. Con un'operatività manuale, disattivare il filtro passa-alto (OFF oppure 0 Hz).
- I filtri passa-basso (LPF - low-pass filter) rendono la visualizzazione dipendente dalla velocità. La configurazione ottimale per un'operatività manuale è in genere 100 Hz, tuttavia, se il segnale è soggetto a un rumore eccessivo, potrebbe essere necessario ridurre la configurazione. In questo caso la velocità di scansione deve essere mantenuta sufficientemente bassa per non ridurre l'ampiezza dei segnali.
- Controllare la superficie di ispezione della sonda. Potrebbe essere danneggiata o usurata. Verificare la presenza di fili esposti o altri tipi di alterazioni. Usare, quando possibile, il nastro in Teflon sulla superficie della sonda. Questo permette di ridurre l'usura della sonda e inoltre evita il possibile contatto con la ferrite, la quale spesso produce rumore.
- Quando si confronta con degli alti rapporti segnale-rumore (SNR - signal-to-noise ratios), in genere riscontrati con l'uso di sonde per scanner rotanti, è buona norma inserire un pezzetto di spugna o di gommapiuma per migliorare il contatto della bobina con la superficie interna del foro. Questa tecnica può ridurre il rumore e aumentare la sensibilità in modo considerevole.
Note
Non tutti gli scanner manuali hanno la stessa potenza e le sonde a diametro maggiore necessitano maggiore potenza, altrimenti i risultati di ispezione non saranno affidabili. In caso di dubbi sullo scanner rotante, contattarci per ricevere una consulenza.
Quando si ispezionano fori di ampio diametro, la bobina opera più velocemente sul difetto. Questo modifica la durata del segnale e, di conseguenza, le configurazioni del filtro nello strumento potrebbero necessitare una reimpostazione a valori più elevati. Il filtro passa-alto (HPF), il quale in genere riduce l'effetto delle variabili a lento cambiamento come l'eccentricità (variazioni di liftoff), non risulterà efficace e non sarà necessario l'aumento della configurazione (per esempio: da 100 Hz a 200 Hz o un valore superiore). Il filtro passa-basso (LPF) può influenzare parte del segnale del difetto. Nuovamente è possibile incrementare la configurazione per evitare questo situazione (per esempio: da 20 Hz a 500 Hz o un valore superiore). I filtri passa-banda (BP - band-pass filter) sono la combinazione di entrambi i filtri e sono disponibili in alcuni strumenti. Inoltre necessitano una reimpostazione con valori maggiori. È necessario regolare i filtri per ottenere il migliore rapporto segnale-rumore. Alcuni strumenti potrebbero non integrare delle configurazioni del filtro sufficienti per utilizzare in modo ottimale le sonde a ampio diametro.
