Evaluación de la sensibilización de señales mediante técnicas no destructivas de corrientes inducidas y ultrasonido en la detección de defectos en componentes ferroviarios = Sensitivity of eddy current signals applied to the detection of defects and microstructural states in railway material

Abstract

Este estudio presenta una evaluación experimental en laboratorio de la sensibilidad de la técnica de Corrientes Inducidas (Eddy Current Testing, ECT) para la detección de defectos superficiales y variaciones microestructurales en acero de riel R260. Se utilizaron sondas estandarizadas sometidas a tratamientos térmicos de normalizado y temple, con el propósito de obtener microestructuras representativas de tipo perlítico y martensítico, respectivamente. Además, se mecanizaron ranuras calibradas con profundidades entre 0,1 y 2 mm para simular discontinuidad. La caracterización microestructural se realizó mediante microscopía óptica, mientras que los ensayos de microdureza evidenciaron un incremento significativo desde 334 HV en condición normalizada hasta 956 HV en condición templada. Las mediciones por ECT se efectuaron en un rango de frecuencias de excitación entre 100 y 1000 kHz, empleando un sistema OmniScan MX equipado con una sonda tipo arreglo (MagnaFORM). Los resultados mostraron que la amplitud de la señal aumenta tanto con la profundidad de las ranuras como con la frecuencia de excitación, confirmando la alta sensibilidad del método frente a discontinuidades geométricas. Asimismo, se observará una relación inversa entre la dureza del material y la respuesta de impedancia. Las muestras normalizadas presentaron señales más estables y homogéneas, mientras que las plantillas evidenciaron mayor atenuación y dispersión. Estos hallazgos respaldan el uso del ECT como herramienta para la evaluación de integridad estructural y monitoreo microestructural.

Abstract This study presents an experimental laboratory evaluation of the signal sensitivity of Eddy Current Testing (ECT) for detecting surface defects and microstructural variations in R260 rail steel. Standardized specimens were subjected to normalizing and quenching heat treatments to obtain representative pearlitic and martensitic microstructures, respectively. Additionally, calibrated slots with depths ranging from 0.1 to 2 mm wer Microstructural characterization was carried out using optical microscopy, while microhardness measurements revealed a significant increase from 334 HV in the normalized condition to 956 HV in the quenched condition. ECT measurements were performed over an excitation frequency range of 100 to 1000 kHz using an OmniScan MX system equipped with a MagnaFORM array probe. A factorial experimental design was implemented to evaluate the influence of excitation frequency and microstructure The results showed that signal amplitude increases with both slot depth and excitation frequency, confirming the high sensitivity of the method to geometric discontinuities. Furthermore, an inverse relationship between material hardness and impedance response was observed. Normalized samples exhibited more stable and homogeneous signals, whereas quenched samples showed greater attenuation and dispersion. These findings support the use of ECT not only for surface crack detection but also as an indirect tool for assessing microstructural changes in railway steels, contributing to improve.