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Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung/Magnetpulverprüfung

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Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung mit der Magnetpulverprüfung

Die Magnetpulverprüfung ist eine Möglichkeit um eventuelle Fehler, wie Risse oder ähnliches zu finden. Das Prinzip ist sehr einfach. Durch die Magnetisierung des Bauteils, wird an einem Riss oder ähnlichem das Magnetfeld gestört. Während der Magnetisierung wird die Suspension aufgesprüht, welche sich an den Ungänzen und deren Streufeldern ablagert. Ihr kennt das sicherlich noch aus der Schule, wenn ihr mit einem stromdurchflossenen Leiter ein Magnetfeld erzeugt und die Magnetfeldlinien mit Eisenfeilespähne sichtbar macht. Ganz ähnlich funktioniert es hier auch.

Magnetische Feldlinien, erzeugt durch Magnetismus. Eine Störung der Feldlinien, erzeugt durch einen Bruch im Magneten, wäre deutlich sichtbar, weil sich erneut ein Nordpol und ein Südpol bilden würden.

Diese Kenndaten auf dem Hochstromgerät lassen Augen leuchten. Primär sind 3860Watt angegeben. Sekundär dürfte man von ca.500Ampere und mehr ausgehen dürfen.

Hier sieht man ein solches, älteres Hochstromgerät. Es wurde im Jahre 1995 hergestellt und bietet ausreichende Funktionen für die Stromdurchflutung von Bauteilen. Bevorzugt ist die axiale Stromdurchflutung.

Diese dicken Elektroden haben im Kern einen sehr starken Magneten. Damit kann man eine flächige, sowie eine axiale Stromdurchflutung erzeugen und damit auch ein entsprechendes Magnetfeld.

Dies ist eine Nockenwelle aus einem Verbrennungsmotor.Also nix mit Warpantrieb oder so ;-) Sie ist ein Schmiedeprodukt und wurde quasi aus einem Rundstahl herausgepresst mit einer extrem starken Stanze. Um diese dicke Nockenwelle entsprechend zu magnetisieren, braucht man schon etwas mehr Strom. Mit 500Ampere braucht man hier nicht anfangen. Auf Details gehe ich hier nicht ein, was die Fehlerposition angeht.

Dies ist eine Prüfbank für die kombinierte Prüfung bei axialen Bauteilen, wie Nockenwellen, Rundstählen usw. Diese ist in der Lage einen Strom und eine Felddurchflutung gleichzeigig vorzunehmen. Art des Stromes ist Beidemale Wechselstrom.

Hier sieht man sie aus einer anderen Perspektive. Man muss an einer Schalttafel vorwählen, was man machen möchte. Anschließend kann man für eine bestimmte Zeit den Vorgang der Magnetisierung vornehmen. Eingestellt sind irgendwas um die 8 - 10 Sekunden. Bei einem maximal möglichen Strom von 4000Ampere sollte das auch mehr als ausreichen. Aber diese 4000Ampere dürfte man nicht so ohne weiteres erreichen, ausser man schließt die beiden offenen Backen vom Joch mit einem d=100mm dicken Vollstahl kurz. Vornehmlich aus Kupfer. Da Kupfer aber nicht magnetisch ist, wird sowas auch nicht den Weg zur Prüfbank finden.

Dies ist der Schaltschrank, welcher auch den Transformator beherrbergt. Wenn man diese Prüfbank auf Stufe 4 bei Stromdurchflutung stellt und den Fußtaster betätigt, gibt das ein Brummen, was ehrlich mit einem Basstest im Golf3 vergleichbar währe. Es ist ohrenbetäubend und absolut ehrfurchteinflösend. Da kann der kurzgeschlossene Trafo im Bastelkeller einfach nicht mithalten...schon fast popelig wirkt er.

Die möglichen und sinnvollen Einstellungen wären in jedem Fall so, das man entweder Strom oder Felddurchflutung wählt , und entsprechendes auf Stufe 1 stellt. Während der Strom oder Felddurchflutung misst man mit einem Feldstärkemessgerät die Feldstärke und muss dann eventuell auf eine höhere Stufe gehen um die erforderliche Feldstärke zu bekommen. Allerdings sollte ebenso eine Übermagnetisierung vermieden werden, da ansonsten die Anzahl der Scheinanzeigen steigt.

Hier sieht man die Mini, Miniversion von der Prüfbank und dann auch noch als reine Felddurchflutungsvariante. Das Handjoch. Das bedeutet: Felddurchflutung ist, wenn um einen Eisenkern (U Form) eine Spule gewickelt wird und diese entsprechend mit Wechselstrom durchflossen wird. Während dies passiert, wird in dem Eisenkern quasi ein Magnetfeld erzeugt, welches an den offenen Enden des Jochs austritt. Nun kann man dazwischen das Werkstück einfügen (auch Schweißnähte sind prüfbar mit dem Handjoch). Die Feldlinien werden dann in dem Werkstück fortgeführt und bilden an Ungänzen (Fehler) entsprechende Streufelder, welche nun mit dem Prüfmittel sichtbar gemacht werden könnnen. Das Prüfmittel ist eine Suspension aus magnetisierbaren Partikeln und Öl. Die Partikel sind in diesem Fall sogar fluoreszierend. Es gibt sie aber auch farbig.

Hier sieht man das Handjoch in Aktion. Die Feldlinien durchfließen gerade das Werkstück, zwischen den beiden Jochseiten habe ich die Suspension aufgetragen und magnetisiere nun nach. Das Magnetpulver lagert sich nun vemehrt an den Ungänzen ab.

Hier kann man sehr gut erkennen, das diese Schweißnaht auf der Decklage eindeutig Fehler aufweist. Wie groß die Fehler sind, kann ich mit dieser Methode NICHT feststellen. Ich weiss weder wie lang diese genau sind, noch wie tief sie sind. Da würde dann die Ultraschallprüfung und/oder das Röntgen ansetzen.

Aber auch Ventilstößel aus Verbrennungsmotoren lassen sich mit der Magnetpulverprüfung prüfen. Hier würde sich eine Stromdurchflutung anbieten, da Fehler sehr oft in Längstrichtung zur Bauteilachse auftreten werden.

Hier sieht man schon was los ist. Trotz planer Auflage an dem Magneten, fängt es an zu glühen. Nach 5 Sekunden kann man den Schaft auch nicht mehr anfassen. Die Öl-Suspension fängt auch gut an zu qualmen.

Hier sieht man den gesamten Versuchsaufbau in der Übersicht, mit den Elektroden auf jeder Seite. Einen Fehler habe ich aber gemacht auf diesem Bild. Das ist mir später erst aufgefallen. Der Prüfling ist auf den Holzklötzen gelagert...was wenn genau da Fehler sind?? Blöde also. War aber nur zu Demozwecken aufgebaut...also keine reale Prüfung.

Die Digitale Anzeige, bei dem einzigsten Hochstromgerät mit Digitalanzeige flackerte so um die 480 - 500 Ampere herum. Bei einer geschätzen Spannung von ca.15V ergiebt das ca.7200 - 8000Watt. Und das sind nur Schätzwerte...also es können auch 10kW sein. Bei 15Volt ist das enorm viel!

Wenn man z.B. den Ventilstößel wieder entmagnetisieren muss, führt man ihn durch eine eine Spule welche mit einem Strom durchflossen wird. Auch eine Luftspule erzeugt ein Magnetfeld, nur ist Luft ein schlechter Leiter für Magnetismus bei recht niedrigen Frequenzen.

Wenn ich nun die Spule bilde mit den dicken aus Kupfer bestehenden Leitern, fließt ein noch höherer Strom. Hier ist er nun schon bei fast 600Ampere angekommen. Also schon ganz schön saftig. Schon bei 2 Windungen ist das magnetische Feld so stark, das ein längerer Eisenstab merklich gehalten wird.

Mit diesem Messgerät überprüft man die Entmagnetisierung. Es ist quasi ein Kompass in Messgerätform. Der Restmagnetismus sollte bei unter 0,8A/m liegen.

Diese beiden Messgeräte werden benutzt um die Feldstärke während der Prüfung zu messen. Es sind sog. Deutrometer.

Mit diesem Gerät kann man längliche Bauteile auch entmagnetisieren. Dafür führt man das Bauteil von hinten in das große Loch ein und zieht es nach vorne heraus...aber in einem sehr großen Zug. Also so lang der Arm ist und noch einen Schritt dazu. Es dient dazu, das immer schwächer werdende Magnetfeld zu nutzen um den Prüfling sein Magnetfeld zu nehmen.