WSK Zerstörungsfreie Prüfung

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Author:
Anonymous
ID:
29056
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WSK Zerstörungsfreie Prüfung
Updated:
2010-08-05 14:45:45
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WSK
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WSK
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  1. Aufgaben und Ziele der zerstörungsfreien Prüfung
    • Qualitätssicherung von Bauteilen und Komponenten
    • Stichproben- oder Serienprüfung
    • Prüfung vor Inbetriebnahme des Bauteils oder während des Betriebs
    • Während des gesamten Bauteil-Lebenszyklus, insbesondere beihochbeanspruchten Bauteilen
    • Keine Ermittlung von Werkstoffkennwerten, sondern Gewährleistung derFunktionssicherheit von Bauteilen
    • Durch Prüfung darf Bauteilfunktion nicht beeinträchtigt werden, sonst ist diePrüfung nicht zerstörungsfrei
  2. Hauptgruppen der zerstörungsfreien Prüfung
  3. Kapillarverfahren
    Prüfprinzip?
    Anzeigen des Fehlers?
    Charakteristika?
    • Prüfprinzip:
    • Oberflächenrisse können durch Kapillarwirkung benetzende Flüssigkeitenaufsaugen
    • Nach oberflächlichen Entfernen der Flüssigkeit bleiben Reste im Spalt zurück
    • Anzeigen des Fehlers:
    • Durch Aufbringen einer zweiten Entwicklerflüssigkeit entstehen farbigeMarkierungen des Risses
    • Charakteristika:
    • Einfaches Prüfprinzip, geeignet für Einzelstücke und (kleine) Serien, begrenzteAutomatisierbarkeit, preiswert, mobiler Einsatz gut möglich
  4. Magnetische Prüfung
    Prüfprinzip
    Anzeigen des Fehlers
    Anwendung
    Streuflussverfahren

    • Prüfprinzip:
    • Querrisse stören den Verlauf der magnetischen Kraftlinien und lenken sienach außen ab, wo sie ein Streufeld erzeugen
    • Aufgebrachte ferromagnetische Teilchen richten sich im Streufeld aus
    • Anzeigen des Fehlers
    • Durch Aufbringen einer zweiten Entwicklerflüssigkeit entstehen farbigeMarkierungen des Risses
    • Anwendung:
    • nur Querrisse
    • Längsrisse kaum Nachweisbar
  5. Magnetinduktive Prüfung
    Prüfprinzip
    Anzeigen des Fehlers:
    Anwendung
    Wirbelstromprüfung

    • Prüfprinzip:
    • Prüfling in einer von Wechselstrom durchflossenen Spule
    • durch Induktion entstehen in ihm elektrische Ströme (Wirbelströme), die selbstein magnetisches Feld erzeugen
    • dieses Feld verändert rückwirkend die Daten der Spule
    • alle Eigenschaften, welche den elektrischen Widerstand verändern wirken sichauf die Wirbelströme und damit auf die Spule aus

    • Anzeigen des Fehlers:
    • Ausschlag oder Änderung eines Kurvenbildes am Oszillographen
    • nur indirekte Fehleranzeige möglich, Kalibrierung auf ein fehlerfreies Prüfstück

    • Anwendung:
    • Erkennung von Trennstellen, aber auch
    • -Reinheitsgradbestimmung
    • -Legierungselementgehalt
    • -Wärmebehandlungszustand
  6. Magnetische Rissprüfung
    Arten der Magnetisierung
    • Es existieren kombinierte Magnetisierungen (z.B. Überlagerung vonSpulenmagnetisierung und Stromdurchflutung)
    • Magnetisierung mit Gleich- oder Wechselstrom möglich (bei WechselstromSkineffekt)
  7. Magnetinduktive Prüfung
    Anwendungsbeispiele
    • Fehlerprüfung an Halbzeugen mit zwei Durchlaufspulen und automatischerAussortierung mit Geschwindigkeiten des Durchlaufmaterials bis 100m/min
    • Fehlerprüfung an Einzelteilen mit einer Tastspule, die sehr klein ist und derGeometrie angepasst werden kann oder auch in Bohrungen Messungenerlaubt
    • Sortierung von Teilen unterschiedlicher Härte,Legierungszusammensetzung, Reinheitsgrad, Porosität durch Vergleich miteinem Norm-Werkstück
    • Dickenmessung von Folien, Isolierschichten, Plattierschichten undWanddicken, einseitig mit einer Tastspule, beidseitig mit einer Gabelspule
  8. Magnetische Rissprüfung
    Erkennbare oberflächennahe Bauteilfehler
    • Tiefenwirkung je nach Magnetisierung, Prüfanlage, Fehlergröße und –orientierung <0,5mm
    • Schleifrisse durch mangelnde Kühlung, zu großen Vorschub
    • Härterisse durch schroffes Abschrecken
    • Warmrisse bei Gussteilen infolge behinderter Schrumpfung
    • Einschlüsse, Lunker
    • Trennstellen in Schweißnähten
    • Schmiedefalten
    • Spannungsrisse (z.B. durch Spannungsrisskorrosion)
    • Ermüdungsrisse ( z.B. Schwingbeanspruchung von Kerbstellen, Wälzbeanspruchung)
  9. Ultraschallprüfung
    Prüfprinzip
    Anzeigen des Fehlers
    • Prüfprinzip:
    • Schallwellen breiten sich in Metallen alsmechanische Schwingungen geradlinig mithoher Geschwindigkeit aus
    • werden an Grenzflächen stark reflektiert, sodass eine Schwächung des weitergehendenStrahls erfolgt
    • Als Grenzflächen wirken alle Risse, sowie alleTrennflächen zwischen Metall und Einschlüssen(Gase,Schlacken) oder zwischen Kristallenverschiedener Dichte

    • Anzeigen des Fehlers:
    • Man vergleicht Schwächung oder Reflexion desSchalls durch innere Fehler mit Daten einesfehlerfreien Werkstücks / des fehlerfreienWerkstoffbereichs im Bauteil
  10. Erzeugung des Ultraschalls in Prüfkopf:
    • Piezoelektrischer Effekt(Längenänderung in Festkörpern durch elektrisches Feld,Quarze, Bariumtitanat, 200 kHz-20MHz)
    • Magnetostriktiver Effekt(Längenänderungen in Festkörpern durch Magnetfeld,Ferromagnetika, z.B. Nickel, 10-200kHz)
    • Übliche Frequenzen für Metalle: 0,2 bis 20 MHz, kleinsterdetektierbarer Fehler entspricht etwa halber Wellenlänge des Schalls(λ=c/f ⇒0,1....0,5 mm bei St)
  11. Ankopplung des Schalls
    • Senkrecht mit Senkrechtprüfkopf (Longitudinalwellen)
    • Schräg mit Winkelprüfkopf (hier Aufspaltung der Wellenfront bei Reflexion inLongitudinal- und Transversalwellen, eine Trennung der Einzelanteile imMesssignal ist nicht mehr möglich, Ausschalten der Longitudinalwellen durchTotalreflexion bei geeignetem γ r= 35…80° für St)
    • Kopplungsmittel Wasser, Öl, Glyzerin oder Paste erforderlich
  12. Durchschallungsverfahren und Impuls-Echo-Verfahren
    Prinzip (Bild)
  13. Impuls-Echo-Verfahren (Bild)
  14. Ultraschallprüfung
    Charakteristika und Anwendung
    • Charakteristika:
    • Viele Einflussgrößen auf das Prüfergebnis: Prüfstück, Ankopplung,Prüf- und Messgerät einschließlich Auswertung, Beobachter
    • Große Tiefenwirkung
    • Günstige Kosten, geringer Zeitaufwand, Automatisierung möglich
    • Anwendung:
    • Fehlerkontrolle bei Schmiede- und Gussteilen
    • Rissprüfung, auch Risskontrolle und –wachstum im Betrieb (z.B.an Behältern, Schienen, Fahrzeug- und Flugzeugkomponenten)
    • Schweißnahtprüfung, Prüfung von Schweißpunkten undKlebeverbindungen
    • Messung von Schichtdicken und Wanddicken
  15. Grundprinzip Strahlenverfahren
    • Strahlenverfahren nutzen die physikalischen Wechselwirkungen vonelektromagnetischer Strahlung mit Festkörpern
    • Besondere Bedeutung haben Röntgen- und Gammastrahlung imSpektrum elektromagnetischer Wellen (gute Durchdringungsfähigkeit vonFestkörpern)
    • Verfahren beruhen auf Intensitätsmessungen nach Absorption/ Beugung
    • Strahlenschutzmaßnahmen erforderlich
  16. Röntgenstrahlen
    Abschwächung in Werkstoffen
    Schwächung abhängig von Material und Wellenlänge der Strahlung,durchleuchtbare Wandstärke Stahl ca. 50 mm, Aluminium ca. 200 mm(Kreisbeschleuniger bis ca. 300 mm bei Stahl)
  17. Röntgengrobstrukturprüfung
    Vorgehen
    Prinzip
    Auswertung
    Gerätetechnik
    • Vorgehen:
    • Durchstrahlung von Bauteilen zur Erkennung von Inhomogenitäten bzw. Materialfehlern
    • Prinzip:
    • Auswertung der Strahlungsabsorption beim Durchgang durch Materie
    • Auswertung
    • Detektierung der Intensität mit Röntgenfilm oder Detektor
    • Gerätetechnik:
    • Stationäre und mobile Röntgenanlagen
    • Abstand Röntgenquelle-Film meist ca. 70cm
    • Verwendung von Verstärkerfolien zur Verbesserung der Qualität
    • Fehlertiefenbestimmung durch mehrfache Schrägdurchleuchtung
  18. Prüfung mit Gammastrahlung
    Quellen
    Vorgehen
    • Quellen:
    • Strahlerkapseln mit radioaktiven Präparaten(Durchmesser 0,5...3 mm)
    • Vorgehen: Ähnlich Röntgendurchleuchtung, durch Kleinheit derPräparate Einbringen in Hohlräume möglich (z.B. inRohre)
  19. Röntgengrobstrukturprüfung und Prüfungmit Gammastrahlung im Vergleich
  20. Zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP)
    Tiefenwirkung im Überblick

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