Magnetische Legierungen machen komplette Bauteile zu Sensoren

Anbieter zum Thema

GGB Heilbronn GmbH

item Industrietechnik GmbH

trivid GmbH

Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde

Nahezu lineare Abhängigkeit zwischen Messwerten und Last

Für den Nachweis werden sinusförmige Erregersignale generiert, die über die Erregerspule ein magnetisches Wechselfeld erzeugen. Dieses Wechselfeld wird als Primärfeld bezeichnet. Das Primärfeld verursacht in Abhängigkeit von der Gefügeausbildung und der anliegenden mechanischen Belastung Ummagnetisierungsvorgänge und Wirbelströme im Werkstoff, die ein Sekundärfeld erzeugen.

Mithilfe einer Fast-Fourier-Transformation werden die Oberwellen (Harmonische) und die Phasenverschiebung des Wirbelstromsignals aus der Differenz zwischen Primär- und Sekundärfeld berechnet. Die 1. Harmonische hängt dabei stark von der elektrischen Leitfähigkeit des Probenwerkstoffs ab, die 3. Harmonische ist für die Bestimmung der magnetischen Eigenschaften des Werkstoffs maßgeblich.

In Bild 4 sind gemessene Belastungsprofile der magnetischen Magnesiumlegierungen ZEK100 + SmCo sowie MgCo dargestellt. Zur Verdeutlichung der geringen Messwertänderungen wurde die Skalierung der vertikalen Diagrammachsen unterschiedlich gewählt. Die Prüfung erfolgte an normierten Zugproben (DIN 50125 B 6 × 30) bei einer Wirbelstrom-Erregerfrequenz von 1,6 kHz. Die Messwerte der 3. Harmonischen zeigen bei beiden Legierungen eine nahezu lineare Abhängigkeit von der anliegenden mechanischen Last.

Binäre Legierung weist höhere Sensitivität für die Belastungsmessung auf

Nach jedem Belastungsschritt wird die Probe entlastet. Die Konstanz der Messwerte bei Wiederholmessungen mit gleicher Prüfkraft zeigt die Reproduzierbarkeit des magnetischen Werkstoffverhaltens. Bei Entlastung der Probe sinken die Messwerte auf ein Niveau nahe dem Ausgangszustand ab, allerdings kann eine bleibende Erhöhung der Messwerte im entlasteten Zustand nach der Beaufschlagung mit höheren Prüfkräften beobachtet werden.

Zurzeit wird untersucht, ob dieser Effekt infolge einer lokalen Überschreitung der Dehngrenze des Werkstoffs eintritt. In diesem Fall könnte er genutzt werden, um lokale Überbeanspruchungen des Werkstoffs im Anschluss an die Nutzungsphase des Bauteils festzustellen.

Es fällt auf, dass die Amplituden von MgCo ein deutlich höheres Niveau erreichen als die Werte der Legierung ZEK100 + SmCo. Die Zunahme zwischen dem unbelasteten Zustand und der höchsten Belastung ist bei MgCo mit 0,84 mV ebenfalls größer als bei ZEK100 + SmCo mit 0,44 mV. Die binäre Legierung weist folglich eine höhere Sensitivität für die Belastungsmessung auf.

(ID:34926710)