Magnetisierungstechniken zur Fehlererkennung
Durch die Kombination verschiedener Magnetisierungsarten und fluoreszierender Prüfmittel können Fehlstellen nahezu unabhängig von ihrer Orientierung zuverlässig sichtbar gemacht werden.
Damit Fehlstellen bei der Magnetpulverprüfung erkannt werden können, muss zunächst ein geeignetes Magnetfeld im Bauteil erzeugt werden. Je nach Lage der zu erwartenden Fehler kommen unterschiedliche Magnetisierungsverfahren zum Einsatz. In der Praxis werden vor allem die Felddurchflutung, die Stromdurchflutung sowie die kombinierte Magnetisierung verwendet.
Felddurchflutung
Bei der Felddurchflutung wird das Werkstück durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert. Dieses Magnetfeld wird in der Regel durch stromdurchflossene Spulen erzeugt, die sich auf einem U-förmigen Eisenjoch befinden. Das Bauteil wird zwischen den Polen des Jochs positioniert und dadurch in Längsrichtung magnetisiert.
Durch die Felddurchflutung werden insbesondere Fehlstellen erkannt, deren Verlauf quer oder mit ausreichendem Winkel zur Magnetfeldrichtung liegt. Solche Fehlstellen erzeugen ein deutliches Streufeld, an dem sich die Magnetpartikel sammeln und eine gut sichtbare Anzeige bilden.
Die Felddurchflutung eignet sich besonders für die Prüfung von Wellen, Achsen, Bolzen und anderen länglichen Bauteilen, bei denen Querrisse zuverlässig erkannt werden sollen.
Stromdurchflutung
Um auch Fehlstellen erkennen zu können, die in Längsrichtung des Bauteils verlaufen, wird die Stromdurchflutung eingesetzt. Dabei wird elektrischer Strom direkt durch das Werkstück geleitet. Um den Stromfluss herum entsteht ein ringförmiges Magnetfeld, das konzentrisch um die Stromachse verläuft.
Durch dieses Magnetfeld können insbesondere Fehlstellen sichtbar gemacht werden, die parallel zur Bauteilachse verlaufen. Die Stromdurchflutung stellt daher eine wichtige Ergänzung zur Felddurchflutung dar und wird häufig bei rotationssymmetrischen Bauteilen eingesetzt.
Kombinierte Magnetisierung
In vielen Anwendungsfällen ist die Orientierung möglicher Fehlstellen nicht bekannt. Besonders in der Serienfertigung kann nicht vorhergesagt werden, ob Risse quer, längs oder in einem beliebigen Winkel auftreten.
Moderne Magnetpulverprüfanlagen ermöglichen deshalb die gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Anwendung von Feld- und Stromdurchflutung. Durch diese kombinierte Magnetisierung entstehen Magnetfelder in unterschiedlichen Richtungen, wodurch Fehlstellen nahezu unabhängig von ihrer Orientierung nachgewiesen werden können.
Dieses Verfahren wird insbesondere in automatisierten Prüfanlagen eingesetzt, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie, im Maschinenbau oder in der Serienfertigung sicherheitsrelevanter Bauteile verwendet werden.
Fluoreszierende Prüfmittel
Während der Magnetisierung werden die Magnetpartikel auf die Bauteiloberfläche aufgebracht. In den meisten industriellen Anwendungen geschieht dies durch eine wässrige Suspension, die feine magnetisierbare Eisenoxidpartikel enthält.
Treffen diese Partikel auf ein Streufeld, lagern sie sich dort an und bilden eine sichtbare Fehleranzeige. Um die Erkennbarkeit weiter zu verbessern, werden die Magnetpartikel häufig mit fluoreszierenden Farbstoffen versehen. Unter UV-A-Licht leuchten die Partikel intensiv gelb-grün und erzeugen einen hohen Kontrast zur dunklen Umgebung.
Durch diese fluoreszierende Anzeige lassen sich selbst kleinste Oberflächen- und Randzonenfehler zuverlässig erkennen. Aus diesem Grund werden fluoreszierende Prüfmittel heute in vielen Bereichen der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eingesetzt und zählen zu den empfindlichsten Methoden der Fehlerdetektion.