Thermoelektrisches Prufverfahren mit magnetischer Auslesung (TEM) unter Verwendung klassischer Magnetometer

摘要

Hersteller hochreiner Legierungen sind an der zerstorungsfreien Prufung ihrer Werkstoffe im Hinblick auf Inhomogenitaten wie z.B. Seigerungen interessiert. Dieses gilt auch fur Anwender wie Flugtriebwerkhersteller und Betreiber von Teilchenbeschleunigern. Das TEM-Verfahren gehort zu den kontaktlosen magnetischen Pruftechniken. Bei der TEM-Methode wird der thermoelektrische Effekt, auch bekannt als Seebeck- Effekt, ausgenutzt. Aufgrund einer bei Metallunterschieden auftretenden primaren Thermospannung fliesst in metallischen Werkstucken ein Strom, der ein Magnetfeld auch ausserhalb des Werkstucks hervorruft. Dadurch ist es moglich, eine Materialinhomogenitat auf die Weise zu detektieren, dass an der Oberflache des Werkstucks das Magnetfeld abgetastet wird. Da es sich bei diesen Anderungen um sehr kleine Magnetfelder handelt, die in ihrer Starke weit unter dem Erdmagnetfeld liegen, muss sowohl ein Magnetometer mit hoher Ansprechempfindlichkeit als auch eine abgeschirmte Prufeinrichtung oder ein Gradiometeraufbau (Differenzmessung) verwendet werden. Fruhere Arbeiten zu diesem Thema unter Verwendung supraleitender SQUID-Sensoren sind bekannt. Hier wird nun eine Machbarkeitsstudie mit einfacher zu handhabenden normal leitenden Magnetometern beschrieben. Es wurden Fluxgate-Sensoren und GMR- (Giant Magneto Resistance) Sensoren getestet, um einen Versuchsaufbau hinsichtlich Empfindlichkeit und detektierbarer Defektgrosse zu optimieren. GMR-Gradiometer haben hierbei mehrere entscheidende Vorteile gegenuber den Fluxgate-Gradiometern. Sie sind kleiner und leichter zu handhaben, und damit ist der industrielle Einsatz leichter zu realisieren. Mit unserem Versuchsaufbau war es moglich, verschiedene kunstliche Defekte zu finden, wie z.B. Waspaloy-Schweissnahte in Udimet-720-Grundmaterial.