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Rund um die Materialprüfung

Prinzip der Wirbelstromprüfung (ET)

Das Wirbelstromverfahren kann vielseitig eingesetzt werden. Vor allem in der Serienprüfung von mittleren, bis hohen Stückzahlen lassen sich hier kostengünstige Ergebnisse erzielen. Für die Wirbelstromrissprüfung ist eine entsprechend aufwendige Zuführungstechnik nötig, welche sich schnell amortisieren kann. Für die Verwechslungsprüfung fällt der Aufwand, der Anlagentechnik, bedeutend geringer aus. Aufgrund dem einfacheren Vorrichtungsbau, kann hier bereits bei geringer Stückzahl kostengünstig geprüft werden.

Beschreibung

Ein verwirbelter Strom durchläuft das Werkstück mit dem für den Werkstoff charakteristischen Stromimpuls. Dabei kommt es zu einer Wechselwirkung mit der Struktur des Werkstückes. Die Auswertung der empfangenen Signale (Amplitude und Laufzeit) lässt dabei Rückschlüsse auf die innere Beschaffenheit des Prüfobjekts zu, ohne es zu zerstören.

Verwechslungsprüfung

Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Wirbelstromprüfung ist die Bestimmung von Werkstoffeigenschaften. Verbreitet in der Praxis sind hier:

  • Verwechslungsprüfung (Legierungs- und Gefügeunterschied)
  • Bestimmung von Materialgrößen (gehärtet und ungehärteter Bauteile)
  • Leitfähigkeitsmessung
  • Ferritgehaltmessung

Anwendung
Aufgabenstellung in der Praxis ist häufig die Trennung unterschiedlicher Zustände:

  • Wärmebehandlung:
    Unbehandelt - Weichgeglüht - Gehärtet - vergütet - unbehandelt
  • Oberflächenbehandlung:
    Oberflächenhärte - Einhärttiefe - Einsatzhärttiefe - Nitriertiefe - Aufkohlungstiefe
  • Gefügeunterschiede:
    Unbehandelt - Weichgeglüht - Gehärtet - vergütet - unbehandelt

Anwendung
Störeinflüsse, die Sicherheit der Trennung unterschiedlicher Werkstoffe / Gefügezustände werden durch störende Einflüsse beeinträchtigt. Dies können sein, Schwankungen in der chemischen Analyse (Leitfähigkeitsunterschiede), Unterschiedliche Abmessung der Prüfteile (Geometrieeffekte), Chargeneinflüsse (Rohmaterial– bzw. Wärmebehandlungscharge), Schwankungen während der Wärmebehandlung oder Kaltumformung bei ferritischen Werkstoffen (Permeabilitätseffekte) oder Temperaturunterschiede.

Verwechslungsprüfung ist die Trennung unterschiedlicher Werkstoffe bzw. Legierungen oder die Trennung unterschiedlicher Gefügezustände und Härtewerte.

Werkstoffeigenschaften

Leitfähigkeit

Permeabilität

Chemische Analyse

++

+

Gefügezustände (Härte, Korngröße)

-

++

Ausscheidungen

+

++

Innere Spannungen

+

++

Deltaferrit in Austenit

+

+++

- Kein Einfluss

+ Einfluss vorhanden

++ starker Einfluss

+++ sehr starker Einfluss

Hierbei wird insbesondere bei ferromagnetischen Massenteilen eine Prüfung auf Legierungs- Gefüge- oder Härteunterschiede vorgenommen. In vielen Fällen ist es auch möglich, Teile mit unterschiedlichen Eigenschaften an der Oberfläche (sog. Randeigenschaften, z.B. Randentkohlung, Einsatzhärtetiefe, Weichfläckigkeit) zu sortieren. Materialverwechslungen, durch falsche Wärmebehandlungen resultierende Gefüge- und Härteunterschiede können schwerwiegende Folgen, z.B. Ausfall funktionswichtiger Bauteile, Gefährdung von Menschenleben oder Rückrufaktionen bei Fahrzeugen, haben.

  • Auswertung der Wirbelstromsignale (z.B. Amplitude, Phase).
  • Sortierung unterschiedlicher Teilgruppen (mit relativ geringer Stückzahl) auf Grundlage unterschiedlicher Wirbelstromsignale.
  • Ermittlung der Analysewerte (z.B. chemische Analyse, Spektrometeranalyse).
  • Festlegung von Sortiergrenzen für die Großzahluntersuchung.

Einsatzgebiete

  • Metallhalbzeugindustrie
  • Automobil- und Fahrzeugindustrie
  • Wartungsindustrie
  • Gießerei, Schmieden
  • Flugzeugindustrie
  • Schifffahrtindustrie
  • Chemie-, Kraftwerk- und Kesselbauindustrie
  • Maschinenbau

Prüf- und Messaufgaben

  • Sortierung nach Materialeigenschaften
  • Prüfung auf Materialrisse
  • Korrosionsnachweis
  • Schichtdickenmessung
  • Leitfähigkeitsmessung
  • Ferritgehaltmessung
  • Verwechslungsprüfung
  • Härteprüfung
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