Verfahrensweise

Mit der Wirbelstromprüfung (engl. Eddy current method) können elektrisch leitende Werkstoffe zerstörungsfrei geprüft werden. Diese Methode nutzt den Effekt aus, dass die meisten Verunreinigungen und Beschädigungen in einem elektrischen leitfähigen Material auch eine andere elektrische Leitfähigkeit oder eine andere Permeabilität haben, als das eigentliche Material.
Bei der Prüfung wird durch eine Spule ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, welches im zu untersuchenden Material Wirbelströme induziert. Bei der Messung wird mittels eines Sensors, der meist auch die Erregerspule enthält, die Wirbelstromdichte durch das vom Wirbelstrom erzeugte Magnetfeld detektiert. Die gemessenen Parameter sind die Amplitude und die Phasenverschiebung zum Erregersignal. Zu deren Messung benutzt man üblicherweise eine zweite Spule im Sensor.
Bei der Wirbelstromprüfung wird der Effekt ausgenutzt, dass die meisten Verunreinigungen und Beschädigungen in einem elektrisch leitfähigen Material auch eine andere elektrische Leitfähigkeit oder eine andere Permeabilität als das eigentliche Material haben. Da das Messsignal von den drei Parametern Leitfähigkeit, Permeabilität und Abstand zwischen Detektor und Materialoberfläche bestimmt wird, hat die Wirbelstromprüfung verschiedene Einsatzgebiete:

• Rissprüfung
  Bei der Rissprüfung wird der Sensor über oder durch das zu prüfende Objekt bewegt. Solange keine Beschädigung im Material ist, ist auch dessen elektrischer Widerstand homogen, und die Wirbelströme fließen gleichmäßig im Material. Hat das Prüfteil beispielsweise einen Einschluss eines Fremdmaterials, dessen spezifischer Widerstand kleiner als der des restlichen Materials ist, wird die elektrische Stromdichte im Einschluss größer sein als in der Umgebung. Umgekehrt verhält es sich bei einem Einschluss mit größerem spezifischen Widerstand oder einem Haarriss, um den der Strom herumlaufen muss. Auf jeden Fall verändert sich also die Wirbelstromdichte im Vergleich zum unbeschädigten Bauteil. Bei dieser Prüfung werden Sensoren verwendet, deren Spulen so geschaltet sind, dass kleine Änderungen der Materialeigenschaften oder des Abstands des Sensors von der Materialoberfläche weitgehend kompensiert werden.
  
• Schichtdickenmessung
• Leitfähigkeitsmessung
• Korrosionsprüfung (Restdickenmessung)

Das MIZ-21C Wirbelstromprüfgerät ist für von hand geführte Prüfungen eines der stärksten und meist zu empfehlendsten Geräte.

In 3 Softwarevarianten erhältlich:

• Single frequency
• Dual frequency, Rotary scanner
• Array

MIZ – 21C Probe & Accesory Guide

ZETEC – 21C Brochure

Surf X Brochure

• 8 Kanäle
• 4 Frequenzen
• optimiert für die Prüfung von eingebauten Rohren (Wärmetauscher)

MIZ-28 Comparison Guide

MIZ-28 Datasheet

Hier soll erläutert werden, wie Teile auf Gefüge bzw. Materialverwechslung geprüft und sortiert werden können.
Stand der Technik ist es heute, die Teile mit mehreren Frequenzen zu prüfen. Der Prüfaufbau sieht häufig so aus, dass zwei Spulenpaare (jeweils aus Sender- und Empfängerwicklung bestehend) mit den Senderwicklungen gleichsinnig und den Empfängerwicklungen gegensinnig verschaltet sind. In dem einen Spulenpaar (der Kompensationsspule) ist fest ein Gutteil positioniert, als Ausgleich, um die Art der Ausgangssignale so zu gestalten, dass im Falle eines Gutteiles der Pegel im Bereich von 0 V bleibt; umso leichter ist es dann, die Abweichungen bei Schlechtteilen zu erfassen, sei es als Ausschlag auf einem Sichtgerät (Oszilloskop) oder zur digitalen Weiterverarbeitung (A/D-Wandler und Digitaler Signalprozessor), wie bei aktuellen Geräten üblich. Das andere Spulenpaar wird von Hand oder automatisch mit den zu prüfenden Teilen beschickt.
Bevor eine Sortierprüfung beginnen kann, sind zunächst eine Anzahl von bekannten Gutteilen als Referenz im Prüfgerät abzuspeichern. Dabei werden in Versuchen und durch die Erfahrung des Benutzers bereits gewisse Frequenzen ausgewählt, mit denen für den Anwendungsfall die besten Trennungsbedingungen erreicht werden. Das kann auch automatisch durchgeführt werden, wobei ein möglichst breites Frequenzband mit z. B. acht Prüffrequenzen und z. B. einem Frequenzverhältnis von 1:1000 genutzt wird, ein typisches Frequenzband wäre z. B. 25 Hz bis 25 kHz. Für jede Frequenz wird die „Antwort“ der Teile gespeichert, woraus das Prüfgerät dann die Toleranzfelder ermittelt, in denen die zu prüfenden Teile liegen müssen. Wird auch nur für eine Frequenz dieser Bereich nicht erreicht, dann ist das Teil als Schlechtteil auszusortieren.
Diese Art der Prüfung auf das Gefüge eines Werkstoffes ist sehr empfindlich auf auch nur geringe Abweichungen, durch die Verwendung mehrerer Frequenzen werden auch unerwartete Fehler gut erkannt und dennoch ist der Durchsatz sehr hoch. Je nach Art der Überprüfung und Größe und Geometrie der Teile und erforderlicher Genauigkeit der Sortierung sind bis zu ca. zehn Teile pro Sekunde prüfbar und sortierbar. Die Prüfung von Hand kommt vor allem für Stichproben, Versuche und kleine Teilemengen in Betracht. Für eine 100 %-Überprüfung wird in der Regel eine automatische Anlage in die Produktionsstraße integriert. Im Idealfall wird der bisherige Durchsatz durch Erweiterung um so eine Anlage nicht verringert, was Qualitätssicherung ohne Einbußen an Produktivität bedeutet.
Gerade bei automatisierter Prüfung ist zu unterscheiden zwischen dynamischer und statischer Prüfung. Die dynamische Prüfung erlaubt höheren Durchsatz, welche man sich durch geringere Genauigkeit erkauft. Dabei werden die Teile in einem kontinuierlichen Fluss (entweder vereinzelt oder aneinander anliegend) durch das Spulenpaar transportiert, während die Position der Teile durch geeignete Sensorik überwacht wird, um die Prüfung im richtigen Zeitpunkt zu starten und zu beenden. Häufig eingesetzt wird die dynamische Prüfung bei der Überprüfung von Kugeln (für Kugellager), um die richtige Wärmebehandlung oder Oberflächenhärtung zu erkennen.
Bei der statischen Prüfung wird der Prüfling in der Sensorspule angehalten und geprüft.