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Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
vor und nach der
Wärmebehandlung
Arnold Horsch
Härtereikreis Offenburg
22.03.2016
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• Vorstellung
• Die Werkstoffprüfmethoden
• Die zerstörungsfreien Prüfmethoden
• Zur Fehlererkennung – Risse – Lunker – etc.
• Zur Überprüfung der Wärmebehandlung
• Die Ausbildung
• Zusammenfassung
Inhalt
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Wer bin ich?• Alter 57, Seit 1973 = >40 Jahre in der Werkstoffprüfung
• Seit 2002 Selbständig, seit 2013 mit Schwerpunkt
• Wärmebehandlungsüberwachung
• Schulung Wärmebehandlungsüberwachung
• Härteprüfung
• Metallographie
• Prüforganisation
• Zerstörungsfreie Härte - und Gefügeprüfung
• Obmann DIN-NA 145-02-03 AA
Prüfung nach der Wärmebehandlung
• Project Leader EN 10328 - SHD, Überarbeitung
• Member EN Project Team – NHD Neuerstellung
• Tätigkeit in verschiedenen Ausschüssen
AWT – VDI – DIN - EN
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Was mache ich?• Schulungen, Seminare
• Inhouse Schulungen und Trainings
• Beratungen zur Prüfung und Prüfoptimierung
Neu
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Mein TechnikumKomplette Metallographie
• Trennmaschinen 2x
• Einbettpressen 2x
• Schleif-Poliergeräte 4x
• Metallmikroskope 3x
Härteprüfmaschinen
• Univershärteprüfer 4x
• Härteverlaufsprüfautomaten 2x
• Rockwellhärteprüfer 3x
• Mobile Geräte 10x
• Kleinlasthärteprüfer 2x
Härterei
• Muffelöfen 1x
• Schutzgasofen 2x
• Anlassofen 1x
• Abschreckbecken 4x
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Zerstörungsfreie Gefüge - und Härteprüfung mit
magnetinduktiven Verfahren (Wirbelstrom)
Was mache ich?
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Verteilung der angewendeten Prüfmethoden
andere 1%
Metallographie 5%ZFP
1%
Zugversuche 3%
Härteprüfung
> 90%
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Warum ist ZfP notwendig?
Frühzeitige Fehlererkennung
KostensenkungQualitätsverbesserung
durch 100% Prüfung
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• "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch
die Prüfanwendung die Gebrauchseignung des
Werkstoffs oder Prüflings in keiner Weise beeinflusst
oder gar gemindert werden darf.
• Die ökonomischen Vorteile im Vergleich zu einer
zerstörenden Prüfung sind damit in trivialer Weise
offensichtlich.
• Die ZfP bedient sich der physikalischen Messtechnik
und nutzt das gesamte Spektrum möglicher
Energiewechselwirkungen, die die Physik zulässt.
• Grundsätzlich gilt jedoch die Bedingung, dass die
eingebrachte Energie den Werkstoff nicht verändern
darf.
Definition der ZfP
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• Es gibt auch noch die quasi zerstörungsfreien
Prüfmethoden die das Bauteil in zulässiger Weise
beschädigen oder Verändern
• Härteprüfung
• Mobile Metallographie
Definition der ZfP
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• von inneren Fehlern
• Lunkern
• Fehlstellen
• von Oberflächenfehlern - Rissen
• die vorhanden sind
• die durch die Wärmebehandlung entstanden sind
• des Wärmebehandlungsergebnisses
• Gefügeausbildung (Härteprüfung)
• Härtetiefen Überprüfung EHD – SHD
Prüfmethoden zur Bestimmung
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Prüfmethoden der ZfP
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• Visuelle Inspektion (VT) oder Sichtprüfung - Visual Testing
• Farbeindringprüfung (PT) oder Eindringprüfung - Penetrate Testing
• Magnetpulverprüfung (MT) oder Fluxprüfung - Magnetic Particle Testing
• Wirbelstromprüfung (ET) - Eddy Current Testing
• Zum Einsatz in der Rissprüfung
• Zum Einsatz in der Wärmebehandlung
• Röntgendiffraktometer (XRD) – Röntgenbeugung, auch Röntgendiffraktion
• Zur Bestimmung des Restaustenitgehaltes
• Zur Bestimmung von Eigenspannungen
• Durchstrahlungsprüfung (RT) oder Röntgenprüfung- Radiographic Testing
• Ultraschallprüfung (UT) - Ultrasonic Testing
• Zum Einsatz in der Fehler- und Rissprüfung
• Zum Einsatz in der Wärmebehandlung
Wichtige Prüfmethoden der ZfP
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„Klassische“ Verfahren
der Zerstörungsfreien Prüfung
• Werden die akustischen Verfahren kurz aus der Betrachtungsweise
herausgenommen, sind alle anderen Verfahren einem bestimmten
Wellentyp zuzuordnen, nämlich dem der elektromagnetischen Wellen.
• Man erkennt, dass das elektromagnetische Spektrum in seiner vollen
„Breite“ bei der zerstörungsfreien Prüfung Anwendung findet.
• Man kann in Abhängigkeit mit ansteigender Frequenz folgende
Verfahren benennen: Resonanzverfahren (Klangprobe),
Schallemission- und Ultraschallverfahren. Es muss darauf
hingewiesen werden, dass die Grenzen sowohl bei Verwendung der
elektromagnetischen Wellen als auch der mechanischen fließend sind.
• Einen guten Überblick, welche physikalischen Methoden unter
Ausnutzung dieser Wellenart bei der zerstörungsfreien Materialprüfung
derzeit eingesetzt werden, ist nachfolgend dargestellt.
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„Klassische“ Verfahren
der Zerstörungsfreien Prüfung
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ZfP Verfahren in der Wärmebehandlung
• Vor der Wärmebehandlung
• Finden von Beschädigungen VT
• Rissprüfung MT + PT
• Chargenvermischung ET - magnetinduktiv
• Nach der Wärmebehandlung
• Finden von Beschädigungen VT
• Rissprüfung MT + PT
• Strukturanalyse – Restaustenit XRD
• Wärmebehandlungsergebnis ET – magnetinduktiv
• Härtetiefenmessung SHD UT
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ZfP Verfahren zur Feststellung von Fehlern
• Rissen
• Lunkern
• Beschädigungen
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Visuelle Inspektion (VT) - Visual Testing• Die Visuelle Inspektion (VT) oder auch Sichtprüfung (VT ist die
internationale Abkürzung und bedeutet Visual Testing) ist ein ZfP
Verfahren, welches auch schon mit einfachen Mitteln einzusetzen ist,
z.B. durch Betrachtung des Bauteils.
• Aber auch Hilfsmittel und Gerätschaften wie z. B. Endoskope und
Kameras sind heute nicht mehr wegzudenken.
• DIN EN 13018, Zerstörungsfreie Prüfung - Sichtprüfung
Allgemeine Grundlagen
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Quelle
Farbeindringprüfung (PT) - Penetrate Testing
• Die Eindringprüfung oder Farbeindringprüfung (PT) kann Fehler, die
zur Oberfläche geöffnet sind, nachweisen (Penetrate Testing). Sie kann
zum Nachweis von Oberflächenfehlern praktisch bei allen Werkstoffen
eingesetzt werden.
• DIN EN ISO 3452 Teil 1-6, Zerstörungsfreie Prüfung - Eindringprüfung
• DIN EN ISO 3059, Zerstörungsfreie Prüfung - Eindringprüfung und
Magnetpulverprüfung- - Betrachtungsbedingungen
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Farbeindringprüfung (PT) - Penetrate Testing
Quelle
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Magnetpulverprüfung (MT) - Magnetic Particle Testing
• An ferromagnetischen Werkstoffen können mit den
Verfahren der Magnetischen Streuflussprüfung (MT)
Fehler im Oberflächenbereich detektiert werden. Dazu
muss das Werkstück magnetisiert werden.
• Bei der Magnetisierung wird an Oberflächenfehlern das
magnetische Feld gestreut, welches mit ferromagnetischen
Partikeln (feines Pulver, welches in ein fluoreszierendes
Mittel eingebettet ist) sichtbar gemacht wird.
• ISO 9934 Teil 1-3,Zerstörungsfreie Prüfung
Magnetpulverprüfung
• DIN EN ISO 3059,Zerstörungsfreie Prüfung
Eindringprüfung und Magnetpulverprüfun
Betrachtungsbedingungen
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Magnetpulverprüfung (MT) - Magnetic Particle Testing
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Magnetpulverprüfung (MT) - Magnetic Particle Testing
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Magnetpulverprüfung (MT) - Magnetic Particle Testing
Quelle
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Ultraschallprüfung (UT) - Ultrasonic Testing
• Die Verfahren der Ultraschallprüfung (UT) sind für nahezu
alle technischen Werkstoffe einsetzbar. Dabei wird der mit
sogenannten Ultraschallprüfköpfen erzeugte Ultraschall in
das Werkstück eingekoppelt.
• An Fehlstellen in diesem Werkstück werden die
Schallwellen reflektiert und können dann von dem Prüfkopf,
der nun als Empfänger dient, empfangen werden. Durch
Messung der Laufzeit ist eine Ortung des Fehlers möglich.
• EN 583 Zerstörungsfreie Prüfung - Ultraschallprüfung
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Ultraschallprüfung (UT) - Ultrasonic Testing
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Ultraschallprüfung (UT) - Ultrasonic Testing
Quelle Karl Deutsch
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Durchstrahlungsprüfung (RT) - Radiographic Testing
• Die Röntgenprüfung (RT) hat in der zerstörungsfreien Materialprüfung
eine große Bedeutung erlangt.
• Insbesondere modernere Verfahren wie die digitale Radiographie mit
der Möglichkeit, numerische Rekonstruktionsverfahren anzuwenden,
wie z. B. die Computer- Tomographie, bringen Vorteile in Bezug auf
eine bessere Fehlerbeschreibung.
• Bei der Durchstrahlungsprüfung wird ein Bauteil mittels
Röntgenstrahlung, erzeugt durch eine Röntgenröhre oder ein Isotop,
durchleuchtet .
• Auf dem entstehenden Bild kann anhand unterschiedlicher
Farbschattierungen der Fehler erkannt werden.
• DIN EN 444 Zerstörungsfreie Prüfung - Durchstrahlungsverfahren - Computertomografie
• DIN EN 13068-1 Zerstörungsfreie Prüfung - Radioskopische Prüfung.
• DIN EN 16016-1 Zerstörungsfreie Prüfung - Grundlagen für die Durchstrahlungsprüfung
von metallischen Werkstoffen mit Röntgen- und Gammastrahlen
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Durchstrahlungsprüfung (RT) - Radiographic Testing
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Durchstrahlungsprüfung (RT) - Radiographic Testing
Schweißnahtfehler
Homers - Brain
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Wirbelstromprüfung (ET) – Eddy Current Testing
• Die Wirbelstromprüfung (ET) als Verfahren zum Nachweis
von Oberflächenfehlern ist bei allen elektrisch leitenden
Werkstoffen einsetzbar.
• Bei der Wirbelstromrißprüfung wird die Oberfläche mit
einem Sensor abgefahren und bei der Detektion von
Fehlern wird ein Fehlertypisches Signal erzeugt.
![Page 33: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/33.jpg)
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Wirbelstromprüfung (ET) – Eddy Current Testing
• Ein Sensor fährt über die Oberflächen und detektiert alle
elektrischen Änderungen in einer Spule
Anzeige an Luft Anzeige Material ohne Fehler Anzeige Material mit Fehler
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Wirbelstromprüfung (ET) – Eddy Current Testing
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ZfP Verfahren zum Überprüfen des
Wärmebehandlungsergebnisses
• Gefügeprüfung
• Härtetiefenbestimmung
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Zerstörungsfreie Härtetiefenmessung mit
Ultraschall-Rückstreuung
• Ein wesentliches Qualitätsmerkmal bei der
Randschichthärtung (SHD, früher RHT), ist die Herstellung
einer gehärteten Schicht definierter Tiefe.
• Eine Qualitätsabsicherung ohne ZfP-Verfahren ist nur
stichprobenartig unter Verwendung zerstörender Methoden
mit entsprechend hohem Zeit- und Kostenaufwand möglich.
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Hard Echo SH-67
Quelle
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Messprinzip
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Ultraschall-Rückstreuung Anzeige
Quelle
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Randbedingungen• Messbereich 1,5 – 15mm
• Auflösung 0,1mm
• Wiederholgenauigkeit ± 0,1mm
• Für jede Kontur Adapterstücke erforderlich
Quelle
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Röntgendiffraktometer (XRD) – Röntgenbeugung
• Um einzelne Gefügestrukturen nachzuweisen und zu
bestimmen werden seit langen Röntgenbeugungsmethoden
(XRD) eingesetzt.
• Bewährt hat sich dieses Verfahren zur Bestimmung des
Restaustenites und von Eigenspannungen
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Röntgendiffraktometer (XRD) – Röntgenbeugung
• Um einzelne Gefügestrukturen nachzuweisen und zu
bestimmen werden seit langen Röntgenbeugungsmethoden
(XRD) eingesetzt.
• Bewährt hat sich dieses Verfahren zur Bestimmung des
Restaustenites und von Eigenspannungen
• ASTM E 975
Richtlinien für die Bestimmung mit dem
Röntgendiffraktometer des Abschreckaustenits in Stählen
mit fast regelloser Kristallanordnung
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Röntgendiffraktometer (XRD) – Röntgenbeugung
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Röntgendiffraktometer (XRD) – Röntgenbeugung
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Röntgendiffraktometer (XRD) – Röntgenbeugung
Quelle
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Randbedingungen Restaustenitbestimmung
• Messunsicherheit
• unter 10% ca. ± 2%
• über 10% auch mehr
• Das Ergebnis hängt stark von den
Eichkörpern ab
• Nach ASTM E 975
• bei 3 Peaks darf die Abweichung nicht mehr als 5%
betragen, sonst ist die Messung zu verwerfen
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Wirbelstromprüfung (ET) – Eddy Current Testing
Zur Wärmebehandlungsüberwachung
• Mikromagnetische Verfahren
• Barkhausen Rauschen + 3MA Verfahren
• Magnetinduktive Verfahren
• Einfrequente Prüfung
• Mehrfrequente Prüfung
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Wirbelstromprüfung (ET) – Eddy Current Testing
Zur Wärmebehandlungsüberwachung
Barkhausen Rauschen + 3 MA Verfahren3MA ist eine methodische und gerätetechnische Kombination von vier verschiedenen
Messverfahren, nämlich
• Mehrfrequenz-Wirbelstrom,
• Überlagerungspermeabilität,
• Oberwellenanalyse des Magnetfeldes und
• Barkhausen-Rauschen.
Diese Kombination ist Basis für das ungewöhnlich breite Anwendungsspektrum von 3MA.
Nach entsprechender Kalibrierung können die folgenden Zielgrößen zerstörungsfrei bestimmt
werden:
• Härte,
• mechanische Kenngrößen des Zugversuchs (Rm, Rp0.2, Re, A50, etc.),
• Eigenspannungen,
• Restaustenitgehalt,
• Korngröße und andere.
3MA liefert quantitative Werte dieser Merkmale sowohl von der Oberfläche als auch aus dem
Werkstoffinneren. Sogar Tiefenprofile dieser Merkmale, sowie die Randhärtetiefe (Rht, Eht,
Nht) und die Dicke einer ferromagnetischen Beschichtung können mit 3MA geprüft werden.
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Wirbelstromprüfung (ET) – Eddy Current Testing
Zur Wärmebehandlungsüberwachung
• Barkhausen Rauschen + 3 MA Verfahren
Quelle
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Randbedingungen 3 MA Verfahren
• Das Ergebnis hängt stark von den
Eichkörpern ab
• Für jede Messung werden Eichproben zum
Kalibrieren benötigt
• Sensoren müssen angepasst werden
• Hierdurch sehr aufwendige Einstellarbeiten
• ??????
![Page 51: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/51.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Wirbelstromprüfung (ET) – Eddy Current Testing
Zur Wärmebehandlungsüberwachung
Magnetinduktive Verfahren
• Weit verbreitet und technisch ausgereift sind die magnetinduktiven
Verfahren.
• Magnetinduktive Prüfung (Wirbelstrom) ist bereits seit den 60er Jahren
im Einsatz und hat seine Prüfsicherheit sicher unter Beweis gestellt.
• Es werden einfrequente Systeme und mehrfrequente Systeme
eingesetzt.
• Stand der Technik ist die mehrfrequente magnetinduktive Prüfung
(Wirbelstrom)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Warum zerstörungsfreie
magnetinduktiuve Prüfung?
• suche nach unbekannten Fehlern
• frühzeitige Erkennung von Driften
• erweiterte Stichprobe
• Fehler im ppm Niveau finden
![Page 53: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/53.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
• Aussage über die Qualität
• Sind alle Teile i.O.
• Aussage über die Streuung
der Fertigung
•Prüfkostenreduzierung10 mm
![Page 54: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/54.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Stichprobe
oder
100%
Prüfung
![Page 55: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/55.jpg)
Veröffentlichung auch auszugsweise nur mit Genehmigung ©Folie 55
Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Begriffsbestimmung
• SPC = Statistic Process Control
• SPC = Statistische Prozess Kontrolle
• SPC = Statistische Prozess Steuerung
RICHTIG
FALSCH
![Page 56: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/56.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
SPC Prüfung
62 HRC
58 HRC
• SPC funktioniert ???
• Leider nicht immer !!!
![Page 57: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/57.jpg)
Veröffentlichung auch auszugsweise nur mit Genehmigung ©Folie 57
Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
• 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.
![Page 58: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/58.jpg)
Veröffentlichung auch auszugsweise nur mit Genehmigung ©Folie 58
Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
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Veröffentlichung auch auszugsweise nur mit Genehmigung ©Folie 59
Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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.
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Typische Werkstoffvermischungen
![Page 61: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/61.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Grundlagen der
magnetinduktiven(Wirbelstrom)
Prüfung
![Page 62: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/62.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Elektrischer Strom ist IMMER von einem
magnetischen Feld begleitet
![Page 63: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/63.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Magnetische Wechselfelder induzieren
in elektrischen Leitern Spannungen
![Page 64: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/64.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Der magnetische Fluß hängt vom Strom (i) ab
i
f
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Die induzierte Spannung (u) hängt von der Kopplung ab
ui
Sender
u
Empfänger
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Die Kopplung wird (durch den
magnetischen Fluß
im Prüfling) verbessert
Prüfteil
i
u
u
Signalgewinnung
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Jedes Gefüge,
jede Legierung
hat eine
eigene
MAGNETISIERUNGS-
KURVE
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Die Beziehung zwischen
Feldstärke (H) und
Induktion (B)
ist durch die
PERMEABILITÄT(µ)
gegeben
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Permeabilität
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Permeabilität verschiedener Legierungen
0
100
200
300
400
500
600
10 100 1000 10000 100000
C45
St70-2100Cr6
9S20
C15
Magnetische Feldstärke [A/m]
µrel
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Permeabilität
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
Magnetische Feldstärke [A/m]
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Einfrequenz Technik
f [kHz]
50 Hz
Amplitude
0,01 0,1 1 10 100
Amplitude
t [s]
Zeitachse
0,1
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Typische eindimensionale Toleranzgrenzen
eines einfrequenten Prüfgerätes
i.O.n.i.O n.i.O
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Typische zweidimensionale Toleranzgrenzen
eines einfrequenten Prüfgerätes
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
- 77 -
15.06.2008
Präventive Mehr Frequenz Prüfung
Warum ist sie soviel besser ?
PMFP mit
INSITE HT
Wie funktioniert das ?
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
Magnetische Feldstärke [A/m]
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
Magnetische Feldstärke [A/m]
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
Magnetische Feldstärke [A/m]
![Page 82: Härtereikreis Offenburg 22.03 · 2020-06-20 · Härtereikreis Offenburg 22.03.2016 • "Zerstörungsfreie Prüfung" (ZfP) bedeutet , dass durch die Prüfanwendung die Gebrauchseignung](https://reader033.vdokument.com/reader033/viewer/2022042712/5f992e05b088b85e77088056/html5/thumbnails/82.jpg)
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Jeder Werkstoffzustand und
jedes Gefüge haben einen
individuellen magnetischen
Fingerabdruck
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Fingerabdruck
Master Vergleich
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Fingerabdruck
No match
No match Match
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Signalgewinnung
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Zweidimensionale Impedanzebene
und 8 Toleranzfelder erhöhen die Prüfsicherheit
Re
Im i.O.-Teil
n.i.O.-Teil
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Kalibriert mit C15
Prüfling = C15
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Kalibriert mit C15
Prüfling = 16Mn Cr5
Kalibriert mit C15
Prüfling = 9S Mn Pb28K
Kalibriert mit C15
Prüfling = C45K
Kalibriert mit C15
Prüfling = X20 Cr13
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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
Welche Vorteile hat der Anwender ?
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Welche Vorteile hat der
Anwender vor Ort?
Nur 3 Schritte zur Prüfung:
1. KALIBRATION
2. TOLERANZFELDER
3. PRÜFUNG
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung erweiterte Stichprobe
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung erweiterte Stichprobe
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung erweiterte Stichprobe
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung
Teile Prüfen
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung Kugeln Ø 1,3 - 5 mm
• Prüfgeschwindigkeit 17 Teile/Sek.
= 1.400.000 Teile/Tag
= 500.000.000 Teile/Jahr
• Insgesamt 10 Anlagen
• 27 verschiedene Werkstoffe mit unterschiedlichen Wärmebehandlungsfehlern
• falsches Gefüge
• Ofenhänger
• Unbekannte Fehler
• Gefundene Fehler nach ca. 10.000.000.000 geprüften Teilen
• 3x Materialvermischung = 3 Kugeln aus falschem Werkstoff
• 4x abweichende Härteergebnisse
• 1x vollkommen falsche Härte = Ofenhänger
• 3x abweichende Härte noch innerhalb der Toleranz aber an der unteren Grenze
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
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 ca. 600000 Stück
Fehlteile 287 Stück
Weiche Stellen
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Härtereikreis Offenburg 22.03.2016
Anwendung 100 % Prüfung Exzenterwelle
• 100% Überwachung
• induktives anlassen
• CHD Prüfung
Einsatzgehärtet
Induktiv angelassen
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Anwendung 100 % Prüfung Radnabe
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Anwendung 100 % Prüfung Radnabe
i.O. n.i.O. n.i.O.n.i.O.
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Anwendung 100 % Prüfung Abstandstücke
i.O n.i.O
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Anwendung 100 % Prüfung Abstandstücke
i.O
n.i.O
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ZfP Verfahren Ausbildung
Das Ausbildungssystem ist Dreistufig und
unterscheidet:
• Level 1
• Level 2
• Level 3
Details siehe http://www.dgzfp.de/
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ZfP Verfahren Ausbildung
Für die zerstörungsfreie Prüfung gibt es ein International anerkanntes
Ausbildungssystem.
Es wird unterschieden zwischen Qualifizierung und Zertifizierung.
Die Ausbildung ist in den relevanten Normen geregelt.
ISO/TR 25107 Zerstörungsfreie Prüfung - Leitfaden für Ausbildungslehrinhalte
(Syllabus) der zerstörungsfreien Prüfung
ISO/TR 25108 Zerstörungsfreie Prüfung - Richtlinien für Ausbildungsstätten für
Personal der zerstörungsfreien Prüfung
DGfZfP A1 Richtlinie über die Ausbildung von Prüfwerkern der
Zerstörungsfreien Prüfung
DIN EN ISO 9712 Zerstörungsfreie Prüfung - Qualifizierung und Zertifizierung von
Personal der zerstörungsfreien Prüfung
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ZfP Verfahren Ausbildung
Wenn Sie ZfP Verfahren einsetzen erwerben Sie
eine Qualifikation in dem eingesetzten Verfahren!
Nur so können Sie sicherstellen im Streitfall
als qualifiziert zu gelten.
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Zusammenfassung
Zerstörungsfreie Prüfmethoden:
• können schnell und Kostengünstig Fehler zu finden
• können feststellen ob angelieferte Teile Fehlerfrei sind
• senken die Prüfkosten
• finden unerwartete Fehler
• sind einfach unerlässlich
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