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Zerstörungsfreie
Härte- und Gefügeprüfung
wärmebehandelter Massenteile
mit mehrfrequenten
magnetinduktiven Verfahren
Arnold Horsch – Günther Dinold
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Alle Unterlagen sind zu Ihrem
persönlichen Gebrauch und unterliegen
dem © Copyright von
Die weitere Verwendung ist nur
mit Quelleangabe und vorheriger
Genehmigung gestattet
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Wer bin ich?• Alter 56, 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
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Zerstörungsfreie Gefüge - und Härteprüfung mit
magnetinduktiven Verfahren (Wirbelstrom)
Was mache ich?
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Inhalt• Warum zerstörungsfreie Prüfung
• Grundlagen der
magnetinduktiven Gefügeprüfung
• Was ist präventives Prüfen
• Beispiele aus der Praxis
• Erweiterte Stichprobenprüfung
• Zusammenfassung
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Inhalt• Warum zerstörungsfreie Prüfung
• Grundlagen der
magnetinduktiven Gefügeprüfung
• Was ist präventives Prüfen
• Beispiele aus der Praxis
• Erweiterte Stichprobenprüfung
• Zusammenfassung
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• Aussage über die Qualität
• Sind alle Teile i.O
• Aussage über die Streuung
der Fertigung
10 mm
Warum zerstörungsfreie Prüfung?
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Typische Wärmebehandlungsfehler
AustenitisierungstemperaturZu hoch 1
Zu niedrig 2
AustenitisierungszeitZu kurz 3
Zu lang 4
Abschrecken
Zu kurz 5
Zu lang 6
Dampfblasenbildung 7
AnlasstemperaturZu hoch 8
Zu niedrig 9
AnlasszeitZu kurz 10
Zu lang 11
Falsche WerkstoffeMaterialverwechselung 12
Chargenvermischung 13
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34 CrMo 4 - 1.7220
Gefügeeinflüsse bei der Härteprüfung
228 – 266 HB
770 – 900 N/mm2
Undefiniertes Gefüge aus
Ferrit + Perlit
Aus der Schmiedehitze abgekühlt,
keine Wärmebehandlung
238 – 276 HB
800 – 930 N/ mm2
Angelassener Martensit
Vergütet
Von 238-266 HB gibt es
mit der Härteprüfung
keine Unterschiede
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Prüfung wärmebehandelter Bauteile ist
• Feststellung ob der Prozess
einwandfrei funktioniert hat
• Gefügeprüfung (oft über Härte)
• Feststellung unbekannter Fehler
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Werkstoffvermischungen / Härtefehler
Kleine Menge mit Spektrometer / Härteprüfmaschine
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Große Mengen z.B. 1.000.000 Teile womit ?
Unbekannte Werkstoffvermischungen / Härtefehler
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Zerstörungsfreie
Prüfmethoden
mit magnetinduktiven
Verfahren
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Inhalt• Warum zerstörungsfreie Prüfung
• Grundlagen der
magnetinduktiven Gefügeprüfung
• Was ist präventives Prüfen
• Beispiele aus der Praxis
• Erweiterte Stichprobenprüfung
• Zusammenfassung
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Vorhandene Verfahren
• Einfrequenzprüfung
• Präventive Mehrfrequenzprüfung
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Elektrischer Strom ist IMMER von einem
magnetischen Feld begleitet
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Magnetische Wechselfelder induzieren
in elektrischen Leitern Spannungen
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Der magnetische Fluß hängt vom Strom (i) ab
i
f
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Die induzierte Spannung (u) hängt von der Kopplung ab
ui
u
Sender
Empfänger
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Die Kopplung wird (durch den
magnetischen Fluß
im Prüfling) verbessert
Prüfteil
i
u
u
Signalgewinnung
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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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
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Jedes Gefüge, jede Legierung
hat eine
eigene
MAGNETISIERUNGS-
KURVE
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Die Beziehung zwischen
Feldstärke (H) und Induktion (B)
ist durch die
PERMEABILITÄT(µ)
gegeben
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Permeabilität
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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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
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Permeabilität
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Einfrequenz Technik
f [kHz]
50 Hz
Amplitude
0,01 0,1 1 10 100
Amplitude
t [s]
Zeitachse
0,1
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Typische eindimensionale Toleranzgrenzen
eines einfrequenten Prüfgerätes
i.O.n.i.O n.i.O
Grundlagen der WirbelstromprüfungEinfrequenz Technik
Typische zweidimensionale Toleranzgrenzen
eines einfrequenten Prüfgerätes
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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]
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Einfrequente Prüfung sucht
genau bekannte Fehler!
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
Einstellung der besten Trennfrequenz
über Fehlerhafte Teile,
mit künstlichem Fehlerteil,
des angenommenen Fehlers
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Inhalt• Warum zerstörungsfreie Prüfung
• Grundlagen der
magnetinduktiven Gefügeprüfung
• Was ist präventives Prüfen
• Beispiele aus der Praxis
• Erweiterte Stichprobenprüfung
• Zusammenfassung
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Mehrfrequente PRÄVENTIVE
Prüfung sucht unbekannte
Fehler!
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
Einstellung nur über GUT Teile,
mit anschließender Prüfung
gegen unbekannte Fehler
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Präventive Prüfung
wie funktioniert das ?
Warum ist sie
soviel besser ?
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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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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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]
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Jeder Werkstoffzustand und
jedes Gefüge haben einen
individuellen magnetischen
Fingerabdruck
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Fingerabdruck
Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Grundlagen der Wirbelstromprüfung
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Grundlagen der Wirbelstromprüfung
Kalibriert mit C15
Prüfling = C15
Kalibriert mit C15
Prüfling = 16Mn Cr5Kalibriert mit C15
Prüfling = 9S Mn Pb28K
Kalibriert mit C15
Prüfling = C45K
Kalibriert mit C15
Prüfling = X20 Cr13
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Welche Vorteile hat der
Anwender vor Ort?
Nur 3 Schritte zur Prüfung:
1. KALIBRATION
2. TOLERANZFELDER
3. PRÜFUNG
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• Grundlagen der
magnetinduktiven Gefügeprüfung
• Was ist präventives Prüfen
• Beispiele aus der Praxis
• Erweiterte Stichprobenprüfung
• Zusammenfassung
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Anwendung
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Anwendung 100 % Prüfung
• 100% Überwachung
• Induktives glühen
• CHD Prüfung
Einsatzgehärtet
Induktiv geglüht
Exzenterwelle
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Anwendung 100 % Prüfung
Kugeln 1. Werkstoffverwechselung
22 Werkstoffe C15 bis X6CrNiMoTi 17 12 2
2. Wärmebehandlungsfehler aller Art
3. Ø von 1,0 – 4,7 mm
4. Prüftakt 16,5 Teile/sek. = ca. 59.000 Teile/h
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Anwendung 100 % Prüfung
i.O. n.i.O. n.i.O.n.i.O.
PKW Radnabe Induktiv gehärtet
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• Grundlagen der
magnetinduktiven Gefügeprüfung
• Was ist präventives Prüfen
• Beispiele aus der Praxis
• Erweiterte Stichprobenprüfung
• Zusammenfassung
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•Streuung der Härte in der Charge
•Streuung der CHD in der Charge
•Streuung der Anlassergebnisse
in der Charge
Anwendung erweiterte Stichprobe
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Anwendung erweiterte Stichprobe
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Anwendung erweiterte Stichprobe
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Inhalt• Warum zerstörungsfreie Prüfung
• Grundlagen der
magnetinduktiven Gefügeprüfung
• Was ist präventives Prüfen
• Beispiele aus der Praxis
• Erweiterte Stichprobenprüfung
• Zusammenfassung
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Zusammenfassung
Magnetinduktive mehrfrequente Gefügeprüfung ist
• ein schnelles und sicheres Prüfverfahren zur
Wärmbehandlungsüberwachung
• einfrequente Prüfung ist nicht sicher und findet nur
genau bekannte Fehler, sollte nicht verwendet werden
• mehrfrequente Prüfung ist die sichere
Prüfung gegen unbekannte Fehler
• es können sehr hohe Prüfgeschwindigkeiten, bis ca.
59.000 Teile/h verwirklicht werden
• das Prüfverfahren zur wirtschaftlichen
100% Gefügeprüfung
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Vielen Dank
für Ihre
Aufmerksamkeit