FOERSTER ▪ Globale Präsenz: ▪ Mitarbeiter: 530 weltweit ▪ Gruppenumsatz: 100 Mio. EUR ▪ ▪ ▪ Export: 80% in 60 Länder 10 Tochterunternehmen Vertretungen in über 50 Ländern K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 1 AKTIVITÄTEN Entwicklung Produktion Vertrieb und Marketing Projektmanagement Schulung Service K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 2 ZERSTÖRUNGSFREIE MATERIALPRÜFUNG MIT MAGNETISCHEN MESSVERFAHREN Halbzeug Komponenten Qualitätsstandards und Prüfungen werden bei sicherheitsrelevanten Anwendungen gefordert. Normen zwingen Hersteller zu Qualitätsprüfung Sicherheit Wartung Prüfverfahren ermöglichen auch Prozesskontrolle und senken Herstellkosten. Aus Kostengründen wird die Wanddicke von Rohren und Komponenten immer dünner, dies zwingt bei gleichen Qualitätsanforderungen zu Materialprüfungen. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau Z.B. Materialprüfung wird als Ersatz für Wasserdruckprüfung bei Stahlrohren akzeptiert. 3 PRÜFTECHNOLOGIEN Wirbelstromverfahren Prüfung metallischer Teile auf riss- und lochartige Fehler Magnetinduktive Verfahren Ermittlung der Materialeigenschaft von Bauteilen und Komponenten Wärmefluss Thermographie Prüfung von Stahlknüppeln Und -rohren mit InfrarotKameras Streuflussverfahren Prüfung von metallischem Halbzeug mit walzrauer Oberfläche EMAT Verfahren Wanddickenmessung von Rohren mit Ultraschallwellen, die auf elektromagnetischer Weise erzeugt werden Ultraschall Verfahren Materialprüfung von Grobblechen mittels klassischem Ultraschall mit Wasserankopplung Magnetometer Verfahren Magnetische Dipolmomentmessung Messung kleinster magnetischer Felder auf der Erde oder im Weltall Bestimmung des magnetischer Materialanteils von Proben K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 4 APPLIKATIONEN WIRBELSTROMPRÜFUNG Prüfung von Materialoberflächen Anwendung für alle leitfähigen Materialien z.B. Cu, Fe, Wolfram und Speziallegierungen. Abhängig von der Materialoberfläche sind Fehlertiefen bis 30µm detektierbar. Berührungslose Online-Prüfung bei Drähten mit maximalen Prüfgeschwindigkeiten bis 150m/s. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 5 PRINZIP WIRBELSTROMVERFAHREN MIT DURCHLAUFSPULE - DEFECTOMAT • Hohe Prüfgeschwindigkeit bis 150m/s • Prüffrequenzen 1 bis 100 kHz Eindringtiefe des Wirbelstromes bis ca. 4 mm Wanddicke. • Innenfehlerdetektion bei Rohren • Nachweis von kurzen, lokalen oder quer orientierten Oberflächenfehlern K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 6 DURCHLAUFSPULEN FÜR WIRBELSROMVERFAHREN Einfache und preiswerte Lösungen mit Durchlaufspulen • Sensorsysteme für ferritische Stähle und für NFe Metalle •Bei Anwendung mit FeMaterialien, muss das Material zum Ausblenden von µrSchwankungen in die magnetische Sättigung gebracht werden. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau Gehäuse ohne DC-Magnet In den Durchlaufspulen befindet sich die Erregerund Messspule. Gehäuse mit DCElektromagnet Gehäuse mit Permanentmagnet 7 Prinzip WIRBELSTROMVERFAHREN MIT ROTIERKÖPFEN – CIRCOGRAPH • Höhere Prüffrequenzen, z.B. 100 kHz bis 3 MHz kleine Wirbelstrom Eindringtiefe • Die Prüfgeschwindigkeit bei lückenloser Abtastung ist abhängig von Drehzahl, Sondenzahl und deren Spurbreite • Nachweis von längsorientierten Oberflächenfehlern •Info über Umfangsposition und Länge der Fehler K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 8 ROTIERKOPF FÜR WIRBELSTROMVERFAHREN Lösung mit Rotierkopf Ro 65 für 5-65 mm MaterialDurchmesser mit 2 Hebelsonden Ro 130 für 10-130 mm MaterialDurchmesser mit 2 ( 4 ) Hebelsonden Kompletter Sondenaufbau mit Feld-, Abstands- und Messspule im Prüfkopf Rotierende Prüfung von d=2mm…130mm K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 9 APPLIKATIONEN STREUFLUSS Prüfung von: • Rohren für Ölbzw. Gaspipelines • Bohrgestängen für Öl- bzw. Gasbohrungen • Kühlrohren in Kraftwerken K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 10 STREUFLUSSVERFAHREN MIT ROTIERENDEM PRÜFKOPF - ROTOMAT Detektion von Außen- und Innenfehlern DC- Magnetisierung in Umfangsrichtung Sensor Arrays abhängig von der Anwendung als - induktive Spule oder - Hall Sensoren K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 11 STREUFLUSSVERFAHREN MIT UMSPULEN - TRANSOMAT Detektion von Außen- und Innenfehlern DCMagnetisierungs in Längsrichtung Sensor Arrays - induktive Spulen K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 12 STREUFLUSSVERFAHREN SENSORSYSTEME ▪ ROTOMAT Rotierende Prüfköpfe Rohrdurchmesser 20…500mm ▪ Prüfdurchmesser 20 ... 520 mm ▪ TRANSOMAT SENSOR SYSTEM Diameter 26 ... 440 mm TRANSOMAT SENSOR SYSTEM Rohrdurchmesser 26 ... 440 mm DCMagnetisierungsspulen Prüfköpfe schleifen auf Material K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 13 APPLIKATIONEN MAGNETINDUKTIVES VERFAHREN Komponentenprüfung in der Automobilindustrie Bremsscheibe Ventilstössel Pleuel Antriebsglocke Kugelzapfen Kurbelwelle K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 14 PRINZIP MAGNETINDUKTIVE VERFAHREN – MAGNATEST Bei diesem Verfahren werden über verschiedene magnetische Aussteuerungen (Hystereseeffekte) und über Frequenzvariationen (Wirbelströme) Materialeigenschaften von Komponenten ermittelt. Die Auswertung findet in der Impedanzebene statt. Materialeigenschaften: - Legierungsbestandteile - Härte - Vergütung der Oberfläche - Wärmebehandlung - etc. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 15 OBERWELLENAUSWERTUNG DURCH NICHTLINEARITÄTEN DER HYSTERESEKURVE Spannungsachse Durch die Nichtlinearität der Hysteresekurve erhält man Oberwellen bei Aussteuerung des Materials bis in die Sättigung. Durch eine Multiregressionsanalyse erhält man Informationen über die Materialeigenschaften aus diesen Oberwellen. Zeitachse K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 16 MEHRPARAMETERANSATZ MULTIFREQUENZANALYSE Durch die Kombination mehrerer Magnetisierungsamplituden und Frequenzen, können gleichzeitig unterschiedliche Materialeigenschaften bewertet und Störgrößen gezielt unterdrückt werden. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 17 KOMPLEXE EBENE FILTER TECHNIK –MEHRPARAMETER AUSWERTUNG Impedanzebene – Abbild der Messkurve in der komplexen Ebene abhängig von • Elektr. Leitfähigkeit σ • Magnet. Permeabilität µr • Geometrie K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 18 EMAT (ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC TRANSDUCERS) Wanddickenmessung von Rohren mit Ultraschallwellen, die auf elektromagnetischer Weise erzeugt werden Puls-Echo Methode Wanddicke: 2w = c * t c: Schallgeschwindigkeit t: Gemessene Zeit K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 19 PRÜFSYSTEM EMAT FÜR FERROMAGNETISCHE NAHTLOSE ROHRE OBERFLÄCHE BLANK ▪ CIRCOSON WT RO310 / RO440 ▪ ▪ ▪ Durchmesser 310mm …440mm 16 Kanäle 2 x 32kHz ▪ Sensorsystem Ro80 (1000 U/min) ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau Wanddickenmessung d=20..180mm, d/w>3 Ultraschallanregungsfrequenz 5MHz Pulsfolgefrequenz 16kHz für 8 Prüfkanäle Wanddickenmessung Reproduzierbarkeit +-50µm Puls 1kV (10kVA) 20 INDUKTIVE WÄRMEFLUSSTHERMOGRAPHIE - ANWENDUNG Oberflächenprüfung von runden und quadratischen Stahlknüppeln mit warmgewalzter Oberfläche auf Längsfehler. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 21 INDUKTIVE WÄRMEFLUSSTHERMOGRAPHIE (ZERSTÖRUNGSFREIE OBERFLÄCHENPRÜFUNG) Umrichter erzeugt Wechselfeld mit f=100kHz und 150kVA Temperaturerhöhung ca. 20°C K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 4 Infrarotkameras gekühlt mit Sterlingkühler auf 80 Kelvin Prüfmaterial : Runde und quadratische Stahlknüppel /-rohre d=50 ..300mm, v=1,5m/s Risstiefe >0,3mm 22 INDUKTIVE WÄRMEFLUSSTHERMOGRAPHIE - MESSSYSTEM K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 23 MULTIPRÜFBLOCK MEHRERE PRÜFVERFAHREN SIND IN EINEM SYSTEM ZUSAMMENGEFÜHRT Querfehler TRANSOMAT/ DEFECTOMAT Längsfehler ROTOMAT Wanddicken- Entmagnetisierung messung Farbmarkierung Durchmesser MaterialMessung eigenschaften MAGNATEST K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 24 FLUXGATE MAGNETFELDSENSOR Prinzip Fluxgatesensor B Iexi H~ B0 1 H0 H0 Usec 2 Hochper meabler Kern H~ H 1 2 K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau t 25 SIGNALE ERREGUNG UND 2. HARMONISCHE Magnetischer Fluss in den Sondenkernen (B0) S 1 2 Usec hat die doppelte Frequenz der Erregerfrequenz (second d dt harmonic detector) t t Und ist proportional zum Magnetfeld Bo usec t K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 26 BLOCKSCHALTBILD MAGNETOMETER • Verbesserte Eigenschaften durch phasenselektive Gleichrichtung. Ungeradzahlige Oberwellen werden unterdrückt und nur die 2. Oberwelle verstärkt. • Bessere Linearität über den Messbereich durch magnetische Rückkopplung (DC-Feld im Kern ist immer Null). URF ist proportional zu Bo und wird ausgewertet. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 27 FOERSTER-SONDEN DIFFERENZANORDNUNGEN Differenzsonde Felddifferenzmessung magnetisches Moment von Störkörpern Messung von Störfeldern 1nT - 100µT Sensorschema : Feld- und Gradientensonde 1nT - 100µT in Anordnung zur Differenzmessung Anwendungen: z.B. Polsuche, Geophysik Wandstärkemessung, Härtebestimmung, Eisensuche FEREX CON-Sonden Altlastenerkundung Archäologie 10nT - 1mT Punktpolsonde vertikal aus Messstücken austretende Felder Permeabilitätstaster Werkstoffpermeabilitäten 1,00001 < µ < 2,0 K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 28 FOERSTER-SONDEN ABSOLUTANORDNUNGEN Allgemeine Feldstärkemessung Sensorschema : 1nT - 100µT Restfeld-Prüfsonde magnetische Rest- und Störfelder Anwendungen: z.B. Geophysik, Schiffsvermessung Feld- und Gradientensonde statische und langsame dynamische Felder Mikro-Feldsonde statische und langsame dynamische Felder 1nT - 100µT 10nT - 1mT K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 29 ANWENDUNG FOERSTER-SONDE - HCJ-MESSGERÄT Vorteile KOERZIMAT HcJ-Messsystem: •Geometrieunabhängige Messung auch bei komplexgeformten Prüfteilen •Abschirmung des Erdfeldes und magnetischer Störfelder •Großer HcJ-Messbereich von 0,5A/m bis 100kA/m •Großer Magnetisierungsfeld 40kA/m bis 450kA/m •Abbau des Magnetisierungsfeldes im Zeitbereich von 0,2s bis 40s, damit kein Entmagnetisierung durch Wirbelströme •Große Geometrievarianz von 0,8mm bis 170mm der Prüfteile K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 30 KOERZIMAT HCJ-MESSBEREICH K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 31 ANWENDUNG FOERSTERSONDE SCHIFFSVERMESSUNG Aufnahme der eigenmagnetischen Signatur eines Schiffes mit einem Array aus Magnetfeldsensoren auf dem Meeresboden. Einzelne Schiffskomponenten werden mit Permanentmagneten kompensiert. Die Feinkompensation wird über Kompensationsspulen im Schiffskörper realisiert. Dazu wird ein Dreiachsmagnetfeldsensor auf dem Mast befestigt, der dann die Ströme in den Spulen , abhängig von der Lage des Schiffes im Erdmagnetfeld , regelt. Ziel ist, das Schiff gegen magnetische Zünder von Seeminen zu immunisieren. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 32 ANWENDUNG FOERSTERSONDE SATELLITEN LAGESTABILISIERUNG Das Erdmagnetfeld ist für Satelliten eine wichtige Orientierungshilfe im Orbit. Seit 1962 stattet FOERSTER Satelliten, die in Erdumlaufbahnen positioniert werden, mit Dreiachsmagnetfeldsensoren aus. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 33 ANWENDUNG FOERSTER-SONDE PERMEABILITÄTSMESSUNG µ = 1….2 Messprinzip: Magnetfeldsonde Permanentmagnet Permtaster Anwendung: Wartung an Flugzeugturbinen Prüfkörper Ein Permanentmagnet erzeugt ein magnetisches Feld . Ohne Prüfkörper stehen die Feldlinien senkrecht zur Sonde und zeigen null an. Wird der Taster auf schwachmagnetisches Material aufgesetzt, werden die Feldlinien verzerrt und die Sonden messen einen Restfeld-Anteil. Dieser Feldwert wird über Korrektur/KalibrierKurven auf einen Permeabiltätswert umgerechnet. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 34 ANWENDUNG FOERSTERSONDE RESTFELDMESSUNG Ferritische Einschlüsse verschlechtern die Eigenschaften von recycelnden hochwertigen Rohstoffen (hier Kupfer). Die Kupferpakete werden durch einen starken Permanentmagneten (NdFeB) aufmagnetisiert. Eiseneinschlüsse werden durch Magnetfeldsensoren erkannt und aussortiert. K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 35 ANWENDUNG FOERSTERSONDE ALTLASTENDETEKTION K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 36 ANWENDUNG WIRBELSTROM MINENDETEKTION Minendetektor METEX: • Großschleife Impulsgerät •Suchtiefe bis 2m Minendetektor MINEX: •2-Frequenzverfahren •BodenLernProgramm •Gradiometerspule •Suchtiefe bis 35cm K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau 37 MAGNETISCHE DIPOL-MOMENTMESSUNG – ABZIEHMETHODE (MESSUNG IST UNABHÄNGIG VON DER PROBENGEOMETRIE, DA DIE PROBE MAGN. GESÄTTIGT IST) Induzierte Spannung messen Prüfteil aus dem Sättigungsmagnet ziehen U U t t NdFeB- Magnet Magnetisches Moment j [Vsm] Messspannung integrieren mit Flxmeter s = Magnetische Moment j Masse m Abschirmung Anwendungen •Messung der Sättigungspolarisation Js Prüfteilhalter Prüfteil NdFeB Dauermagnet Halbachs= Helmholtzspule Anordnung (eisenlos) H=1,2T im 30mm Luftspalt K. Ausländer Mai 2015 Reinhold Würth Hochschule Künzelsau •Co-, Ni-, und Fe-Anteil in Hartmetallen, Rein-Fe und -Ni •Martensitbestimmung in hochlegierten Stählen 38
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