Évaliation of stress states and mechanical properties of rolled products using electromagnetic and ultrasonic methods

Évaliation des contraintes et des propriétés mécaniques des produits laminée par les méthodes électromagnétiques et ultrasonores.

Fraunhofer Institut Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Saarbrücken, Allemagne

Résumé

La physique fondamentale des technologies électromagnétiques / magnétoélastiques et ultrasonores pour l'évaluation des états de contraintes dans les pièces mécaniques est établie. La stratégie pour établir l'étalonnage des différents paramètres électro-magnétiques / magnétoélastiques afin d'effectuer l'analyse des contraintes est connue et vérifiée. Les constantes élastiques et acoustoélastiques, requises pour l'analyse quantitative des contraintes par ultrasons, ont été évaluées pour un nombre important de nuances d'acier et d'alliages d'aluminium. Les études relatives à l'influence de l'état microstructurel et de la texture sur les paramètres électromagnétiques / magnétoélastiques et ultrasonores ont abouti à des méthodes permettant de minimiser ces influences dans le cas d'une analyse des contraintes ou bien d'utiliser les paramètres mesurés pour caractériser la texture et évaluer des propriétés de matériaux telles que la résistance ou l'emboutissabilité. Des capteurs et des instruments de mesure sont développés pour les cas d'application spéciaux. Cependant, ni les instruments de mesure par ultrasons, ni ceux par technique électromagnétique / magnétoélastique ne sont standardisés au point de permettre une application directe. La technique de mesure et le dessin du capteur doivent être adaptés à chaque application individuelle.

Abstract

There is a profound understanding of the physical background of the electromagnetic / magnetoelastic and ultrasonic techniques to evaluate stress states in components. The strategy towards the appropriate calibration of different electromagnetic / magneto-elastic quantities for stress analysis is known and proven. The elastic and acoustoelastic constants, needed for the quantitative ultrasonic stress analysis have been evaluated for large number of steel grades and Al-alloys. The investigations of the influences of microstructural states and textures on the electromagnetic / magnetoelastic and ultrasonic quantities resulted in methods to minimize these influences in case of a stress analysis or to use the measured data to characterize texture and to evaluate material properties like strength and drawability. Sensors and set-ups are developed for particular cases of application. But, neither the ultrasonic nor the electromagnetic / magnetoelastic set-ups can just be taken from the shelf and applied. The measuring technique and the lay-out of the sensor have to be adapted to the individual case of application.