Zerstörungsfreie Gefügeprüfung mit magnetinduktiven ... · Permeabilität verschiedener Legierungen 0 100 200 300 400 500 600 10 100 1000 10000 100000 C45 100Cr6 St70-2 9S20 C15

1

Arnold Horsch© Veröffentlichung auch auszugsweise nur mit Genehmigung

Zerstörungsfreie Gefügeprüfung

mit magnetinduktiven Verfahren

zur

100% Prüfung

Arnold Horsch


Inhalt• Warum zerstörungsfreie Prüfung

• Stichprobe oder 100% Prüfung

• Grundlagen der Wirbelstromprüfung

• Was ist PMFP mit dem INSITE HT

• Erweiterte Stichprobenprüfung

• Diskussion

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Warum

zerstörungsfreie

Prüfung?


• Aussage über die Qualität

• Sind alle Teile i.O.

• Aussage über die Streuung

der Fertigung

10 mm

3


Stichprobe

oder

100%

Prüfung


Begriffsbestimmung

• SPC = Statistic Process Control

• SPC = Statistische Prozess Kontrolle

• SPC = Statistische Prozess Steuerung

RICHTIG

FALSCH

4


SPC Prüfung

62 HRC

58 HRC

• SPC funktioniert ???

• Leider nicht immer !!!


• SPC hat die Prozesse

sicherer gemacht

• SPC kann aber nicht gewährleisten,

einzelne n.i.O. Teile zu finden, die als

zufällige Ereignisse beim Härten zu

erwarten sind.

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Typische Wärmebehandlungsfehler

AustenitisierungstemperaturZu hoch

Zu niedrig

AustenitisierungszeitZu kurz

Zu lang

AbschreckungZu kurz

Zu lang

Dampfblasenbildung

AnlasstemperaturZu hoch

Zu niedrig

AnlasszeitZu kurz

Zu lang

Falscher Werkstoff

1

2

3

5

4

6

8

9

10

11

7

12


Gefügeeinflüsse bei der Prüfung

Beispiel 100 Cr 6

Nadeliger Martensit Karbide

weitgehend aufgelöst

Restaustenitgehalt 25 –

30%

59 – 60 HRC

Härtegefüge n.i.O.

Karbide im angelassenen

strukturlosen Martensit

Restaustenitgehalt 15 %

61 HRC Härtegefüge i.O.

Randzone (Bild)

Martensit mit Troostitflecken

Oberflächenhärte 600 HV10

Kern (ohne Abbildung)

Karbide im angelassenen

strukturlosen Martensit

Restaustenitgehalt 15 %

61 HRC Härtegefüge .i.O.

6


Typische Werkstoffvermischungen

Kleine Menge mit Spektrometer


Typische Werkstoffvermischungen

7


Grundlagen

der

Wirbelstromprüfung


Elektrischer Strom ist IMMER von einem

magnetischen Feld begleitet

8


Magnetische Wechselfelder induzieren

in elektrischen Leitern Spannungen


Der magnetische Fluß hängt vom Strom (i) ab

i

f

9


Die induzierte Spannung (u) hängt von der Kopplung ab

ui

u

Sender

Empfänger


Die Kopplung wird (durch den

magnetischen Fluß

im Prüfling) verbessert

Prüfteil

i

u

u

Signalgewinnung

10


Magnetisierungskurve

Magnetische Feldstärke [A/m]

B

H

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 1000 2000 3000 4000

Der magnetische Fluß

hängt von der

magnetischen Feldstärke ab


Jedes Gefüge,

jede Legierung

hat eine

eigene

MAGNETISIERUNGS-

KURVE

11


Die Beziehung zwischen

Feldstärke (H) und

Induktion (B)

ist durch die

PERMEABILITÄT(µ)

gegeben


Permeabilität

12


Permeabilität verschiedener Legierungen

0

100

200

300

400

500

600

10 100 1000 10000 100000

C45

St70-2100Cr6

9S20

C15


µrel


Permeabilität

13


Typischer ‘begrenzter Blick’ einer einfrequenten Prüfung

0

100

200

300

400

500

10 100 1000 10000 100000

µrel

C45

St70-2

Kein Unterschied

zwischen

o.k. Material 100Cr6

und dem

unerwartetem C45

i.O. Material

100Cr6



Einfrequenz Technik

f [kHz]

50 Hz

Amplitude

0,01 0,1 1 10 100

Amplitude

t [s]

Zeitachse

0,1

14


Typische eindimensionale Toleranzgrenzen

eines einfrequenten Prüfgerätes

i.O.n.i.O n.i.O


Typische zweidimensionale Toleranzgrenzen

eines einfrequenten Prüfgerätes

15


Grundlagen der Wirbelstromprüfung

- 29 -

15.06.2008

Präventive Mehr Frequenz Prüfung

Warum ist sie soviel besser ?

PMFP mit

INSITE HT

Wie funktioniert das ?


PRÄVENTIVE MEHR FREQUENZ PRÜFUNG

0

100

200

300

400

500

10 100 1000 10000 100000

µrel

C45

St70-2

100Cr6

Erst die Breitbandprüfung mit

PMFPzeigt all die Unterschiede der

Permeabilitätskurven


16


Keine Zeitbeschränkungen mehr

bei der Mehrfrequenz Technik.

Die Präventive Mehrfrequenz Prüfung

ist die Lösung

0,1

t [s]

Amplitude

0,15

f [kHz]

0,01 0,1 1 10 100

Amplitude

20 Hz

63 Hz

200 Hz

630 Hz

2 kHz

6,3 kHz

20 kHz

63 kHz

7,5

Mehrfrequenz Technik


PRÄVENTIVE MEHR FREQUENZ PRÜFUNG

0

100

200

300

400

500

10 100 1000 10000 100000

µrel

C45

St70-2

100Cr6

Erst die Breitbandprüfung mit

PMFPzeigt all die Unterschiede der

Permeabilitätskurven


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Jeder Werkstoffzustand und

jedes Gefüge haben einen

individuellen magnetischen

Fingerabdruck


Fingerabdruck

Master Vergleich

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Fingerabdruck


Signalgewinnung

19



Zweidimensionale Impedanzebene

und 8 Toleranzfelder erhöhen die Prüfsicherheit

Re

Im i.O.-Teil

n.i.O.-Teil

20


Kalibriert mit C15

Prüfling = C15


Kalibriert mit C15

Prüfling = 16Mn Cr5

21


Kalibriert mit C15

Prüfling = 9S Mn Pb28K


Kalibriert mit C15

Prüfling = C45K

22


Kalibriert mit C15

Prüfling = X20 Cr13


Welche Vorteile hat der Anwender ?

Lediglich i.O.-Teile zur Kalibrierung nötig

Keine langwierige Suche nach der

besten Trennfrequenz

Höchste Prüfsicherheit

Frühe Warnung bei Produktionsfehlern

PMFP ist wie eine Versicherung

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Welche Vorteile hat der

Anwender vor Ort?

Nur 3 Schritte zur Prüfung:

1. KALIBRATION

2. TOLERANZFELDER

3. PRÜFUNG


Anwendung

24


Anwendung 100 % Prüfung

• 100% Überwachung

• Induktives anlassen

• CHD Prüfung

Einsatzgehärtet

Induktiv angelassen


Anwendung

25


Anwendung erweiterte Stichprobe



•Streuung der Härte in der Charge

•Streuung der CHD in der Charge

•Streuung der Anlassergebnisse in der

Charge

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Anwendung• Schraube M6x130 riss bei der Montage ab

vermuteter Fehler nicht vergütete Schrauben

• Bei der Sortierprüfung mit einem Einfrequenzprüfgerät

wurden nur ein Teil der Fehlerhaften Teile gefunden

• Ursache,

die Schrauben hatten partielle Fehlvergütungen

• Die Lösung war eine Mehrfrequenzprüfung an zwei

Prüfstellen

• Losgröße 600000 Stück

Fehlteile 287 Stück

Weiche Stellen

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