Estudio de la distorsión de la tensión medida en la bobina de excitación magnética para el desarrollo de nuevas técnicas no destructivas

Resumen

El control de calidad es primordial en la industria del acero ya que los defectos en la producción pueden afectar al rendimiento de las piezas y provocar grandes fallos de seguridad. Tradicionalmente, la inspección de la calidad se realizaba mediante una caracterización destructiva de un grupo de componentes del lote de producción. En las últimas décadas las empresas del sector requieren un control de la calidad en el 100% de la producción mediante ensayos no destructivos. En un primer momento estas técnicas comenzaron detectando defectos, como grietas, en las piezas de producción. Debido a las exigentes especificaciones de las industrias aeronáuticas, del ferrocarril y del automóvil, las técnicas de ensayos no destructivos han evolucionado para poder controlar también la microestructura y las propiedades mecánicas de las piezas. El principal objetivo del presente trabajo de investigación ha consistido en el desarrollo de un sistema de ensayos no destructivos electromagnéticos simplificado cuya implantación en la industria no sea excesivamente compleja. Para ello se propone emplear la propia bobina de excitación magnética como sensor de las propiedades de los aceros. Esto es posible porque al aplicar una corriente alterna en la bobina de excitación se produce una distorsión en la caída de tensión debido a la presencia de la muestra ferromagnética en el circuito magnético. En base a este efecto se proponen tres técnicas que reflejan el avance realizado durante la presente investigación. Para la validación de las técnicas propuestas se ha estudiado el comportamiento de las técnicas de ensayos no destructivos electromagnéticos de referencia que son los ciclos de histéresis indirectos, por ser necesarios para comprobar la equivalencia de los ciclos obtenidos a partir de la tensión medida en la bobina de excitación, y los perfiles DAME, por ser la única técnica basada en el mismo efecto que las propuestas realizadas en el presente trabajo. Las técnicas propuestas en el presente trabajo se han evaluado tres grupos de aceros con microestructuras, y propiedades mecánicas y magnéticas muy diversas (conjunto de muestras de acero de extra bajo contenido en carbono recocidos en laboratorio hasta llegar a varios niveles de restauración, conjuntos de muestras de aceros libres de intersticiales (interstitial free) y duales (dual phase) laminados en varios niveles de deformación por skin pass y conjunto de muestras de acero de ultra alta resistencia de estampación en caliente con varios niveles de dureza) y realizando los ensayos con dos cabezales sensores con distintas características geométricas y eléctricas y con diferentes frecuencias de excitación. El análisis realizado con los tres grupos de muestras, los dos cabezales sensores y las frecuencias ha demostrado que se pueden obtener unos ciclos equivalentes a los ciclos de histéresis a partir de la distorsión de la tensión medida en la bobina de excitación mediante un sistema de medida simplificado. Además, los parámetros magnéticos indirectos obtenidos con las tres técnicas propuestas permiten caracterizar cada grupo de muestras independientemente del sensor o la frecuencia empleados, lo cual no se logra con la técnica precedente DAME.