BR112018008464B1

BR112018008464B1 - Método e dispositivos para observar um campo magnético de um volume de material, e uso do dispositivo

Info

Publication number: BR112018008464B1
Application number: BR112018008464-6A
Authority: BR
Inventors: Ulrich Seuthe
Original assignee: Qass Gmbh
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2023-04-25
Also published as: AU2016345432A1; US11320400B2; BR112018008464A2; EP3368890A1; IL258874B; AU2016345432B2; RU2018119103A3; CA3003345A1; US20210072183A1; RU2018119103A; JP2018536155A; US10928359B2; US20180306748A1; RU2759507C2; IL258874A; CN108351325A; DE202016006620U1; KR20180111771A; JP6968791B2; MX2018005219A

Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVOS PARA OBSERVAR UM CAMPO MAGNÉTICO DE UM VOLUME DE MATERIAL, E USO DO DISPOSITIVO. A invenção refere-se a um método para observar um campo magnético de um volume de material, em particular, para determinar as propriedades de uma peça de operação, sob excitação magnética, mecânica, térmica, e/ou elétrica, em particular, de um volume de material da peça de operação, no qual o campo magnético do volume de material é detectado como uma função do tempo e da frequência com uma resolução de alta-frequência.

Description

Campo da Invenção

[0001] A invenção refere-se a um método e a um dispositivo para observação de um campo magnético de um volume de material, bem como ao uso do dispositivo, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, 10 ou 13.

Antecedentes da Invenção

[0002] Indutâncias, ou sensores de Hall, ou similares, são usados para observar um campo magnético de um volume de material para determinar as propriedades de uma peça de operação. Neste caso, a variação de tempo do campo magnético em resposta a uma excitação magnética, é registrada. As conclusões nas propriedades da peça de operação podem ser tiradas a partir da variação de tempo do campo magnético resultante.

[0003] Os métodos e dispositivos conhecidos da técnica anterior se focalizam nos efeitos macromagnéticos como uma função do tempo.

[0004] Por exemplo, é conhecido do US 4634976 A identificar defeitos do material por excitação magnética de uma peça de operação por avaliação do ruído de Barkhausen. A técnica anterior comparável é conhecida do US 4977373 A e US 20130276546 A1.

[0005] Nos métodos conhecidos, os efeitos macromagnéticos são somente registrados, e a avaliação na faixa de amplitude-tempo.

[0006] Todos os métodos e dispositivos conhecidos têm a desvantagem que a peça de operação pode somente ser avaliada inadequadamente.

Sumário da Invenção

[0007] Partindo disto, é o objetivo da invenção proporcionar um método e um dispositivo para observação de um campo magnético de um volume de material, e o uso do dispositivo, de acordo com o preâmbulo das reivindicações 1, 10 ou 13, que são mais precisos.

[0008] Este objetivo é solucionado de acordo com as características da reivindicação 1, 10 ou 13.

[0009] Consequentemente, um método para observar um campo magnético de um volume de material, em particular, para determinar as propriedades de uma peça de operação sob excitação magnética, mecânica, térmica, e/ou elétrica, em particular, ou similares, de um volume de material da peça de operação, é proporcionado em que o campo magnético do volume de material é registrado como uma função do tempo e da frequência com uma resolução de alta-frequência. Como um resultado da resolução de alta-frequência no eixo de tempo e/ou de frequência, um registro preciso de efeitos micro magnéticos é possível, que permite conclusões qualitativas mais precisas nas propriedades do material.

[0010] De preferência, a resposta micromagnética à excitação é registrada.

[0011] Além disso, a velocidade da resposta à excitação pode ser registrada.

[0012] A resolução de frequência e/ou de tempo da excitação, e/ou o registro é, de preferência, selecionado de acordo com os efeitos macromagnéticos no volume de material.

[0013] A excitação pode ser efetuada com um campo alternado magnético e/ou elétrico, e/ou campo estático, e/ou por meio de indução de corrente parasite, e/ou por um processamento de material, tal como possivelmente endurecimento por indução, e/ou por aplicação de uma corrente alternada ou direta, e/ou por aplicação de uma tensão alternada e/ou direta.

[0014] O material pode estar em uma posição fixa relativa a um sensor durante a excitação e/ou o registro, ou o material pode ser movido relativo a um sensor, e/ou um dispositivo de excitação.

[0015] A frequência da fonte de excitação pode ser variada, em particular, pode ser operada através de uma faixa de frequência.

[0016] Uma pluralidade de dispositivos de excitação e/ou uma pluralidade de sensores de campo magnético podem ser usados.

[0017] A invenção proporciona adicionalmente um dispositivo para observação de um campo magnético de um volume de material, em particular, para determinar as propriedades de uma peça de operação sob excitação magnética, mecânica, térmica e/ou elétrica, de um volume de material da peça de operação, no qual um sensor é provido para registro do campo magnético do volume de material como uma função do tempo e da frequência com a resolução de alta-frequência.

[0018] De preferência, um dispositivo de excitação para excitação elétrica e/ou excitação magnética do volume de material da peça de operação, é proporcionado.

[0019] A invenção proporciona, se relaciona, e/ou capacita adicionalmente:

[0020] - detecção de rachaduras em materiais ferríticos;

[0021] - detecção de espiráculos ou inclusões de material estranho em materiais ferríticos;

[0022] - avaliação de formação de cristal durante resfriamento de materiais ferríticos;

[0023] - aplicação de um mapa de magnetização de um componente;

[0024] - comparação do mapa de magnetização de um componente de amostra com outros componentes para avaliação da qualidade;

[0025] - detecção de defeitos de dureza ou mudanças de dureza nos materiais;

[0026] - detecção de profundidade de endurecimento e o gradiente de endurecimento nos materiais ferríticos;

[0027] - detecção do grão ou estrutura cristalina em ferro e outros materiais ferríticos;

[0028] - geração da magnetização de materiais ferríticos por um campo alternante magnético que é otimizado em seu perfil de tempo a uma sequência de reorientação uniforme dos domínios individuais de Weiss;

[0029] - geração da magnetização por passagem do material em um campo magnético estático, de modo que todos os cristalitos experimentam o mesmo gradiente de um campo magnético externo;

[0030] - calibração de uma medição rápida da magnetização de materiais ferríticos com uma medição de resolução de tempo alta mais baixa para o registro;

[0031] - descrição do comportamento de magnetização de um volume de material após uma magnetização única;

[0032] - descrição das propriedades mecânicas de um volume de material após uma magnetização única;

[0033] - descrição do comportamento de magnetização de um volume de material sem ter alcançado saturação magnética no volume total;

[0034] - determinação de componentes de liga de material ferrítico por meio das propriedades de magnetização de cristalitos indivi-duais;

[0035] - aplicação de uma combinação de FFTs de tempo curto e a avaliação temporal destes para a análise das propriedades de magnetização de todos os domínios de Weiss localizados em um volume de material

[0036] - aplicação de uma combinação de FFTs de tempo curto e a avaliação temporal destes para a análise das propriedades de magnetização de todos os domínios de Weiss localizados em um volume de material que são combinados em grupos específicos ordenados de acordo com o tamanho e posição do campo magnético externo;

[0037] - aplicação de uma combinação de FFTs de tempo curto e a avaliação temporal destes para gerar um mapa de magnetização de uma região de material ou um componente;

Descrição das Figuras

[0038] A Figura 1 ilustra um registro do comportamento de campo magnético temporal após uma excitação magnética de acordo com a técnica anterior.

[0039] A Figura 2 ilustra um registro multidimensional do comportamento de campo magnético de acordo com a invenção no diagrama de frequência-tempo.

[0040] A Figura 3 mostra as emissões principais da Figura 2 com comportamento de frequência, tempo e amplitude.

[0041] A Figura 4 mostra as emissões principais da Figura 3 com projeção no eixo do tempo.

[0042] A Figura 5 mostra as emissões principais da Figura 3 com projeção no eixo de frequência.

[0043] As Figuras 6 a 9 mostram concretizações adicionais.

Descrição das Concretizações Análise de campos magnéticos

[0044] Flutuações de campos magnéticos são analisadas.

[0045] Os campos são medidos usando sensores adequados, indutâncias, sensores Hall, etc. A largura de banda da frequência dos sensores deve ser tão alta quanto possível. Uma frequência de até 1 MHz, 3 MHz, 50 MHz, 100 MHz, 1 GHz, 10 GHz, é preferida. A frequência de limitação superior se correlaciona com a resolução qualitativa, isto é, quanto mais alta a frequência de limitação, menor as estruturas magnéticas que podem ser registradas. Na faixa de GHz, a variação do campo magnético de dipolos individuais pode ser registrada. Neste particular, existe uma correlação entre a frequência de limitação superior e a estrutura cristalina do material.

[0046] Os sinais de medição são, de preferência, submetidos a muitos FFTs de curto tempo, de modo que a dependência de frequência de banda ampla pode ser descrita em qualquer tempo e também em sua sequência de tempo.

[0047] As transformações adicionais que descrevem as variações de campo magnético temporal e de campo magnético quantitativo em detalhe são viáveis. Um algoritmo para a análise de pulso gera a informação requerida.

[0048] Expedientemente ao redor de 64 milhões de valores medidos são avaliados para uma medição. Contudo, os conjuntos de dados dez vezes mais altos podem também ser interessantes.

Análise da microestrutura de materiais ferrosos

[0049] O ferro como material ferromagnético forma dipolos magnéticos em cada domínio de Weiss.

[0050] Estes dipolos podem ser reorientados por aplicação de um campo magnético externo na direção destes. Com o giro dos microdipolos na direção do campo magnético externo, sua intensidade é aumentada até que por último todos os micro-dipolos se encontram na direção do campo externo.

[0051] De modo a superar o momento magnético presente no micro dipolo, uma certa resistência de campo magnético diretamente oposta é requerida. Os dipolos mais próximos à fonte do campo experimentam a força maior. Quanto mais micro-dipolos são reorientados, maior é a resistência de campo resultante na direção do campo externo.

[0052] Desse modo, micro-dipolos removidos adicionais podem também ser reorientados.

[0053] A variação do campo magnético gera uma corrente elétrica cuja variação gera um campo magnético oposto. Quanto maior a taxa de variação do campo magnético externo, maior é a força contadora induzida que diminui a reorientação dos micro-dipolos a uma maior distância.

[0054] Os efeitos da reorientação dos micro-dipolos podem ser resolvidos com uma medição muito sensível das variações do campo magnético.

[0055] Como um resultado de uma limitação do campo magnético externo a um volume de material específico, previsões podem então serem feitas relacionadas à estrutura e às propriedades deste volume de material. Os efeitos disparados por estruturas remotas adicionais podem ser negligenciados como um resultado de seu pequeno número. Desde que os domínios de Weiss, isto é, os volumes de material que cada tem uma orientação uniforme da rotação do elétron de FE, e, portanto, constituem dipolos magnéticos, ao mesmo tempo também tem propriedades mecanicamente interessantes, algumas propriedades mecânicas podem ser concluídas a partir das propriedades magnéticas.

[0056] As distribuições de tamanho de microcristais no material ferroso também descrevem resistências à tensão e compressivas.

[0057] Se o tamanho preciso e extensão espacial dos cristalitos de ferro são conhecidos, previsões precisas relacionadas às propriedades mecânicas do material podem ser feitas.

[0058] Os elementos introduzidos intencionalmente ou inintencionalmente no ferro variam as propriedades mecânicas, elétricas, e também as propriedades magnéticas do material.

[0059] Aços contendo carbono são amplamente usados quando materiais ferrosos endurecidos são para ser usados. A distribuição específica do carbono no ferro, as distribuições de tamanho dos cristalitos, a incorporação completa ou incompleta de todos os átomos de carbono disponíveis em treliças de ferro, a presença de carbono elementar no material, etc., também afeta as propriedades do material.

[0060] O mesmo se aplica a outros elementos de liga importantes, ou elementos de interferência que inintencionalmente entram no material.

[0061] Muitos métodos diferentes são usados para a análise.

[0062] Testes compressivos e de tensão de seções transversais definidas ou áreas, bem como testes de carga de componentes acabados.

[0063] O exame de microscópio de amostras de material para descrever as estruturas de cristal e as incorporações de vários componentes de liga.

[0064] Medições de corrente parasite, raio X, como exemplos de investigações não destrutivas.

[0065] É conhecido aplicar campos alternados magnéticos e determinar características magnéticas individuais durante passagem repetida através da curva de histereses magnética, isto é, durante polaridade reversa repetida de um campo magnético externo. As características são determinadas como valores médios de estados constantes.

[0066] Em contraste a isto, a avaliação de acordo com a invenção é, de preferência, baseada na amplitude, distribuição de tempo e de frequência de uma magnetização única. A passagem através de uma metade de uma curva de histerese na análise de frequência-tempo, de acordo com a invenção, já produz informação relacionada ao material estudado. Se a curva de histerese é passada através completamente, ver Figura 2, para o exemplo de uma excitação magnética sinusoidal, ou passagens severas são registrada, o nível de confidência dos resultados de medição aumenta.

[0067] A excitação pode ser otimizada de tal maneira que a curva de histerese é a mais plana possível. Como um resultado, o processo de magnetização dura mais tempo, e é mais informativo. A invenção, portanto, de preferência, proporciona otimizar as curvas de excitação, em particular, adaptadas ao material.

[0068] O nível de confidência dos resultados da medição pode ser aumentado por repetições, mas aqui é uma questão de redução do erro de medição.

[0069] De acordo com a invenção, a distribuição de frequência da variação do campo magnético e os saltos de amplitude pertencentes às frequências podem ser analisados, e a distribuição de tamanho dos domínios de Weiss pode ser determinada destes.

[0070] Se a velocidade de escaneamento das variações do campo magnético é maior do que a taxa média de reorientação dos domínios individuais de Weiss, uma atribuição dos domínios individuais e seu tamanho para a localização da resistência do campo magnético podem ser feitos, desde que os domínios são inicialmente reorientados na região de resistências de campo mais altas.

[0071] A resistência de campo magnético, ou a taxa de variação da resistência de campo, pode ser variada de modo a adicionar informação sucessiva relacionada às camadas de material de assentamento mais baixo e, desse modo, obtém um perfil de profundidade dos tamanhos médios dos domínios de Weiss.

[0072] Desse modo, nós geramos uma descrição dos perfis de dureza e de resistência do material, e uma descrição da distribuição de material falha, a menos que ela afeta a característica dos micro-dipolos.

[0073] Exemplo:

[0074] O tamanho de cristalito médio é 10 μm3. O tamanho do campo relevante é 4 x 8 2 mm, isto é, 64 mm3. Então, um total de cerca de 64 * 106 micro-dipolos são influenciados.

[0075] Em uma taxa de escaneamento de 100 MHz e um tempo até magnetização de saturação de um segundo, o aumento do campo magnético dos dipolos individuais pode ser descrito.

[0076] A variação da orientação do eixo de rotação do elétron de um elétron individual pode somente ser efetuada em certas quantizações.

[0077] Os elétrons vizinhos no interior de um domínio de Weiss são magneticamente alinhados entre si; portanto, todos têm direções de eixo de rotação coordenados. Quando a rotação abrupta do eixo de rotação de alguns elétrons começa, isto resulta em uma pivotação acelerada de todos os elétrons vizinhos que, em qualquer caso, experimentam uma resistência de campo magnético externo similar. Desse modo, quando a taxa deste processo de Umklapp tem um máximo, isto resulta em um aumento similar de quase-impulso no campo magnético na ordem de grandeza do campo magnético do domínio de Weiss equiparado relativo à direção do campo magnético externo. Especificamente, estas variações rápidas de um domínio de Weiss que são superpostas no campo magnético total são registradas por nossa avaliação.

[0078] Com um número aumentado de micro-dipolos equiparados ou grandemente equiparados, o campo magnético total resultante aumenta cada vez mais rápido.

[0079] Como um resultado de uma variação habilidosa do campo magnético externo, este efeito de avalanche que é então refletido no comportamento da curva de histerese do campo magnético total pode ser compensado de modo que foi alcançado um comportamento o mais linear possível do aumento da resistência de campo.

[0080] Além disso, a intenção preferida é alcançar a melhor resolução possível do comportamento de Umklapp de todos os cristalitos contidos no volume sendo observados.

[0081] Os cristalitos que têm uma diferença de ângulo sólido idêntica entre sua orientação de campo magnético interno e o campo magnético externo, e que se encontram nas regiões de resistência de campo idêntica do campo externo, não podem ser distinguidos em seu comportamento de rotação. Em adição, eles são também submetidos aos efeitos de seus cristalitos circundantes que também variam o campo magnético total, mas também na microfaixa. Não obstante, podem existir cristalitos cujo comportamento não pode ser separado. Neste particular, também parece apropriado usar resultados de medição que não descrevem a resolução completa, mas preferivelmente somam os efeitos das variações do campo magnético.

[0082] A invenção pode usar esta abordagem para efetuar uma medição em um tempo significantemente mais curto. Um compromisso é alcançado entre registro completo de todas influências de cristalito, e uma medição muito rápida.

[0083] É também provável que a medição de alta resolução seja efetuada com novos materiais, e estes resultados são então usados para calibrar medições de resolução mais baixa significantemente mais rápidas.

[0084] O método requer um campo magnético que varie no volume de material. Isto pode ser alcançado, por exemplo, por aplicação de um campo magnético cuja resistência é variada no interior do intervalo de tempo desejado, e/ou movendo o material através de um campo magnético estático.

[0085] Se a estrutura cristalina (por exemplo, com o um resultado de estados de dureza diferentes) do material deve variar, isto é, refletido em uma distribuição mudada do aumento do campo magnético. A invenção, portanto, proporciona a possibilidade de também realizar medições nos materiais em movimento, por exemplo, no interior dos processos de produção.

[0086] As sondas de medição podem ser acomodadas em uma trefilagem, ou outra planta de formação de suporte de modo a analisar o material sobre seu comprimento total para desvios durante a formação, e obtém informação relacionada às resistências reais, e outras propriedades mecânicas.

[0087] Pela aplicação de medições repetidas, elementos de volume diferentes de um material podem ser analisados, também variações de tempo, por exemplo, durante resfriamento em um processo de endurecimento, podem ser investigados.

[0088] Desse modo, a queda abaixo da temperatura de Curie e a sequência dos efeitos de cristalização no material, podem ser observados.

[0089] As sondas de medição podem ser inseridas diretamente em uma ferramenta de formação para formação e endurecimento a quente de chapas de aço e o processo de cristalização e, portanto, endurecimento pode ser observado in situ.

[0090] Em adição à análise da estrutura cristalina do material, defeitos macroscópicos, tais como rachaduras ou espiráculos, podem ser detectados quando estes estão localizados na região da análise do campo magnético.

[0091] Como um resultado de medições rápidas, a invenção capacita um escaneamento completo de superfícies de componente, ou camadas de componente.

[0092] Em particular, para aços endurecidos de camada limítrofe, uma análise na profundidade da dureza é muito proveitosa. Especificamente estas regiões de material são particularmente estressadas ambos devido ao processo de endurecimento, e também subsequentemente durante uso do componente.

[0093] Para componentes fabricados em série, um mapa de variação de campo magnético pode ser criado em cada caso, que é obtido durante escaneamento das camadas relevantes de material. O comportamento de cada componente adicional pode então ser comparado com este mapa, e os desvios registrados imediatamente.

[0094] O método, de acordo com a invenção, é adequado, por exemplo, para a detecção de novas zonas de dureza em superfícies polidas, tal como ocorrem na produção de mancais ou rodas dentadas.

Exemplos

[0095] A Figura 1 ilustra o comportamento do tempo do campo magnético H após uma excitação magnética por aplicação de um campo magnético externo sinusoidalmente modulado para uma amostra de material ferromagnética. Os componentes AC das variações do campo magnético resultante são mostrados. (Alta passagem com cerca de 1000 Hz de frequência limitante, taxa de escaneamento de 50 MHz, amostragem inferior para 6 MHz). O período de seno pode ser identificado como 50 Hz. Uma passagem completa através da característica de histerese é mostrada. Os métodos da técnica anterior são restritos à esta avaliação.

[0096] A Figura 2 é um diagrama no tempo-faixa de frequência, de acordo com a invenção, com uma resolução de alta-frequência na faixa de frequência, de modo que efeitos micro magnéticos podem ser identificados. Em adição aos dois campos de emissão principal, cada um do qual aqui podem ser atribuídos a um pulso de excitação magnética, muitas emissões auxiliares típicas são visíveis. O diagrama de frequência-tempo forma uma impressão digital da qual conclusões podem ser tiradas nos processos micro magnéticos.

[0097] A Figura 3 mostra as emissões principais da Figura 2 com comportamento da frequência, tempo e amplitude.

[0098] A Figura 4A mostra as emissões principais com projeção no eixo do tempo. As Figuras 4B a 4D mostram formas alternativas de sinal. Desse modo, no caso de qualquer mesmo excitação não-magnética, uma conclusão na propriedade do material pode ser tirada a partir da forma de sinal. Se a forma do sinal tende a aumentar mais escalonadamente do que ela aumenta, a Figura 4B, ou aumenta mais plana do que ela diminui, a Figura 4C, ou tem uma oscilação dupla (Figura 4D, 4E) ou múltipla, é informativa para caracterização do material, ferramenta, ou propriedades do processo. Em particular, informação pode ser obtida a partir da forma do sinal, se projetada como na Figura 4, ou na seção na Figura 2, ou avaliada multidimensionalmente como nas Figuras 2, 3, relacionada à dureza do material, a tensão interna, à microestrutura, componentes de liga, etc.

[0099] A Figura 5 mostra as emissões principais com projeção no eixo de frequência.

[00100] Expedientemente a frequência da excitação é variada ou selecionada diferentemente de acordo com a proposta da avaliação. Em alta-frequência, a profundidade de penetração no material é mais baixa do que em baixa frequência. Neste particular, pode ser expediente atravessar uma faixa de frequência durante a excitação de modo a registrar propriedades do material, dependendo da profundidade do material.

[00101] Por exemplo, na concretização exemplar mostrada na Figura 6, a superfície de uma roda giratória 2, por exemplo, um pneu da roda de um trator ou um material plano 3, por exemplo, uma placa, pode ser escaneado por meio de um sensor de campo magnético 1, enquanto que criando um perfil de propriedades do material, em particular, perfil de dureza ou de resistência da respectiva superfície, no qual vantajosamente a propriedade do material pode ser registrada como uma função da distância a partir da superfície.

[00102] O método, de acordo com a invenção, pode também ser usado para avaliação de costuras de solda. Desse modo, por esca- neamento da costura de solda, uma conclusão classificada por profundidade, em particular, relacionada à qualidade da costura de solda, a resistência, etc., pode ser obtida, e defeitos, tais como rachaduras, podem ser detectados.

[00103] O método, dispositivos e usos, de acordo com a invenção, podem ser usados particularmente vantajosamente no monitoramento do processo.

[00104] Por exemplo, no fio de trefilagem 4 que é estirado ao longo da seta 5 de uma trefilagem, o dispositivo pode ser movido ao longo de um sensor de campo magnético 6, ou uma pluralidade de sensores de campo magnético 6’, enquanto que registrando um campo magnético do volume de material registrado pelo sensor de campo magnético. A excitação é expedientemente provida por um dispositivo 7, por exemplo, na forma de uma magnetização 8. Um dispositivo a jusante 7’ na direção de estiramento 5 pode ser provido para uma desmagnetização.

[00105] Ao invés do fio 4, um material plano, por exemplo, uma chapa 4, pode ser passado pelo sensor de campo magnético 6.

[00106] Material a granel 9, possivelmente roscas, pode cair através de um dispositivo 7 ao longo de uma seta 10 seguindo gravidade e, desse modo, ser registrado por um sensor de campo magnético 6, ver Figura 8.

[00107] Dispositivo(s) 7, 7’ ... e sensor(es) de campo magnético 6, 6’ ... podem ser geralmente dispostos ao longo de quaisquer trajetórias de material.

[00108] Estas variantes de monitoramento de processo têm em comum que em um arranjo de sensor de campo magnético estacionário um fluxo de material contínuo permite um exame substancialmente completo. Dureza, flutuações de densidade do material, corrugações de superfície, diâmetro de fio, e similares, podem ser registrados.

[00109] A excitação que, de preferência, ocorre magneticamente e/ou eletricamente nos exemplos antes mencionados pode também ser efetuada de outros modos.

[00110] Desse modo, uma ação mecânica de uma peça de operação, em particular, uma deformação plástica e/ou elástica, ou uma usinagem e similares, proporciona uma variação de campo magnético detectável, em particular, em material ferro- ou paramagnético ou metálico. Como um exemplo, a Figura 9 mostra um dispositivo de trefilagem 11 com deformação plástica e, opcionalmente, deformação elástica 12, e um sensor de campo magnético 6. Como um resultado do registro e avaliação, de acordo com a invenção, do campo magnético produzido como um resultado da formação 12, a qualidade da formação pode ser registrada. Também variações de espessura, ondas ou defeitos da superfície, bem como rasgamento do fio e similares, podem também ser determinados.

[00111] Todas as concretizações da invenção podem, de preferência, ser usadas com material ferromagnético, mas também com material paramagnético, ou com material não magnético. Se por exemplo, a placa 4 na Figura 7 é produzida de plástico, via o dispositivo 7, e o sensor 6, por conta do comportamento de amortecimento da placa 4, conclusões podem ser tiradas na placa com relação à espessura, defeitos tais como furos ou inclusões de material ou variações na densidade ou rachaduras ou similares, corrugações de superfície, etc. A invenção pode também ser usada em plásticos compostos modernos, ou plásticos misturados com partículas. Aqui, por exemplo, a densidade de partícula, a uniformidade da distribuição de partícula, a qualidade do composto, podem ser monitoradas, e defeitos, tais como quaisquer juntas defeituosos e descasque, no caso de materiais compostos planos, ou inclusões, ou similares, podem ser identificados.

[00112] Um uso adicional é o monitoramento do processo durante endurecimento, em particular, endurecimento por prensagem. A formação e/ou aquecimento do material é usado como excitação neste caso. O campo magnético varia durante resfriamento, ou durante formação e após formação. Pelo registro do campo magnético, os processos de cristalização podem ser observados e avaliados. As conclusões do grau de cristalização e da microestrutura são possíveis, ou o tempo em que o material pode ser liberado a partir do molde porque o processo de endurecimento é terminado pode ser registrado. Além disso, a informação já mencionada é disponível como defeitos (formação de rachadura durante resfriamento, também relacionada a microrrachaduras, rupturas etc.), e uma otimização do processo é também possível por registro dos parâmetros do material durante uma variação da temperatura dos parâmetros do processo, pressão de formação, taxa de aquecimento, taxa de resfriamento, perfil de temperatura como uma função do tempo, taxa ou perfil de formação, etc.

[00113] Em termos de tecnologia de avaliação, a invenção, de preferência, proporciona operar com vetores característicos. Um vetor característico é, neste caso, um n-tuplo de valores individuais, tais como distribuição de frequência, picos únicos ou múltiplos, inclinação dos picos, campo magnético, etc. Tal vetor característico pode ser registrado como um modelo para propriedades conhecidas e, em seguida, comparado com vetores característicos registrados durante o exame de modo a determinar as propriedades do material e/ou do processo.

Claims

1. Método para observar um campo magnético de um volume de material, em particular, para determinar as propriedades de uma peça de operação, sob excitação magnética, mecânica, térmica, e/ou elétrica, em particular, de um volume de material da peça de operação, caracterizado pelo fato de um registro do campo magnético do volume de material como uma função do tempo e da frequência com uma resolução de alta-frequência, em que a excitação é selecionada de acordo com os efeitos micromagnéticos no volume de material.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma peça de operação ferromagnética é usada, e o campo magnético é registrado durante passagem através de uma metade da curva de histerese, uma curva de histerese completa, ou uma pluralidade de curvas de histerese sucessivas.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a resposta micromagnética à excitação é registrada, e/ou que a resolução de frequência e/ou de tempo da excitação.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a velocidade da resposta à excitação é registrada.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a excitação é efetuada com um campo alternado magnético e/ou elétrico, e/ou campo estático, e/ou por meio de indução de corrente parasita, e/ou por um processamento de material, tal como possivelmente endurecimento por indução, e/ou por aplicação de uma corrente alternada ou direta, e/ou aplicação de uma tensão alternada e/ou direta, e/ou por deformação do material.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o material está em uma posição fixa relativa a um sensor durante a excitação e/ou o registro.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o material é movido relativo a um sensor, e/ou a um dispositivo de excitação durante a excitação e/ou registro.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a frequência da fonte de excitação varia, em particular, opera através de uma faixa de frequência.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de dispositivos de excitação, e/ou uma pluralidade de sensores de campo magnético, são usadas.

10. Dispositivo para observar um campo magnético de um volume de material, em particular, para determinar as propriedades de uma peça de operação sob excitação magnética, mecânica, térmica e/ou elétrica, em particular, de um volume de material da peça de operação, caracterizado pelo fato de um sensor para registrar o campo magnético do volume de material como uma função do tempo e da frequência com uma resolução de alta-frequência.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de um dispositivo de excitação para excitação elétrica, mecânica, térmica, e/ou magnética da peça de operação, ou um volume de material da peça de operação.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de um dispositivo de avaliação para avaliação tridimensional do campo magnético no espectro de frequência-tempo.

13. Uso do dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que é para monitoramento de processo, em particular, para examinar um material plano ou em forma de fio continuamente fornecido e/ou produzido, ou material a granel, em particular, durante trefilagem.

14. Uso do dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que é para medir o perfil de dureza e/ou de resistência de uma superfície, em particular, uma superfície de uma peça de operação tendo um diâmetro circular ou uma costura de solda.

15. Método, dispositivo ou uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de uma correlação da forma de sinal registrada com uma propriedade do material, tal como possível dureza, estresse interno, microestrutura, componentes de liga.