Im Prinzip beruht das Verfahren darauf, dass das Penetriermittel aufgrund niedriger Oberflächenspannung und hoher Kapillarwirkung in mikrofeine Risse und Poren eindringt.

Es können bei sämtlichen metallischen Werkstoffen, vielen Kunststoffen, Glas und Keramiken Oberflächenfehler nachgewiesen werden.
Eine Eindringprüfung kann nur an nicht porösen Werkstoffen durchgeführt werden. Ferner ist darauf zu achten, dass die zu prüfenden Oberflächen frei von jeglichen Beschichtungen und Verunreinigungen sein müssen, damit das Penetriermittel in die eventuell vorhandenen Oberflächenfehler eindringen kann.

Das Eindringverfahren kann bei Tageslicht mit dem Farbeindringverfahren oder mit fluoreszierenden Penetriermitteln unter UV-Licht angewendet werden. Die Prüfung kann sowohl mit einfachsten Mitteln direkt am Bauteil oder aber mit „Penetrieranlagen“ z. B. bei Serienteilen durchgeführt werden.

Die Vorgehensweise besteht aus folgenden Schritten:

Bei der Vorreinigung muss die Oberfläche sorgfältig von jeglichen Beschichtungen und Verschmutzungen befreit werden.

Eindringvorgang
Das Mittel kann aufgepinselt, aufgesprüht, elektrostatisch oder in einem Tauchbad aufgebracht werden, das Eindringmittel sollte die gesamte Prüffläche benetzen und zwischen 5°C und 50°C 5 bis 30 Minuten einwirken.

Bei der Zwischenreinigung* wird das überschüssige Eindringmittel von der Prüffläche entfernt; dies erfolgt mit einem systembezogenem Spezialreiniger oder mit Wasser. Bei der Zwischenreinigung ist es besonders wichtig darauf zu achten, dass eventuell vorhandene Fehlstellen nicht ausgewaschen werden.

Der Trocknungsvorgang kann an der Luft oder in einem geeigneten Trockenofen erfolgen.

Entwicklungsvorgang
Auch der Entwickler kann auf verschiedene Arten (als Nassentwickler, als Pulver oder Elektrostatisch) aufgebracht werden. Dabei ist zu beachten, dass die Entwicklerschicht gleichmäßig und dünn aufgebracht wird. Nach der Entwicklungsdauer, die im Regelfall gleich der Eindringdauer liegt, beginnt die Inspektion der Prüffläche.

Bei dem Farbeindringmittel erfolgen die Anzeigen farbig (meist rot) auf weißem Hintergrund.
Bei dem fluoreszierenden Farbeindringmittel stellen sich die Fehleranzeigen leuchtend gelb-grün auf dunkel-violettem Hintergrund dar.

Um die Gefahr des Überwaschens zu vermeiden, werden häufig „nachemulgierbare Eindringmittel“ verwendet. Hierbei handelt es sich um ein nicht wasserlösliches Eindringmittel.

Die Vorgehensweise der Zwischenreinigung erfolgt dann in drei Stufen:

1 Stufe: Vorwaschen mit Wasser
2 Stufe: Aufbringen des Emulgators (macht das Eindringmittel wasserlöslich)
3 Stufe: Nachwaschen

*Bei der fluoreszierenden Prüfung erfolgt sowohl die Zwischenreinigung als auch die Auswertung unter UV-Licht.

Die Magnetpulverprüfung wird auch MT-Prüfung, Magnetpulverrissprüfung, Fluxprüfung oder Fluxen genannt.

Das Verfahren wird zum Nachweis von Rissen an oder nahe der Oberfläche von ferromagnetischen Werkstoffen eingesetzt.

Für die Prüfung kann (je nach Größe des Bauteils) das Werkstück komplett oder in Teilbereichen magnetisiert werden.

Prinzip der Prüfung

Wird in einem ferromagnetischen Werkstoff ein magnetischer Fluss erzeugt, so bildet dieser an Oberflächenrissen und auch an oberflächennahen Innenrissen, einen magnetischen Streufluss auf der Werkstückoberfläche.

Bringt man in den Bereich des Streuflusses ferromagnetische Pulverteilchen, so werden diese angezogen und festgehalten. Da der magnetische Streufluss größer ist als der Riss, wird auch die Magnetpulveransammlung größer dargestellt und für das menschliche Auge besser erkennbar.

Voraussetzung für die Streuflussbildung ist, dass der magnetische Fluss senkrecht zum Riss verläuft oder eine ausreichend starke Komponente in dieser Richtung aufweist.

Das zu prüfende Werkstück bildet einen Weg für den magnetischen Fluss von einem Pol zum Anderen. So wird der zwischen den beiden Magnetpolen liegende Bereich der Werkstückoberfläche stark magnetisiert. Zur Anzeige gelangen dabei alle Risse, die in etwa senkrecht zur Feldrichtung verlaufen.

Parallel zum Feld liegende Risse rufen keinen Streufluss hervor und werden deshalb nicht angezeigt.

Magnetisierungsverfahren

Zur Magnetisierung der Bauteile können verschiedene Verfahren eingesetzt werden.

Magnetisierung mittels Handmagnete

Der Handmagnet oder auch Jochmagnet genannt, arbeitet entweder mit einer Gleichfeld- oder einer Wechselfeld-Magnetisierung. Für die meisten Prüfaufgaben stellt ein magnetisches Wechselfeld die optimale Lösung dar. Ein in das Werkstück eingeleitetes magnetisches Wechselfeld erfasst primär die oberflächennahen Bereiche (Skin-Effekt).

Magnetisierung mittels Magnetbank

Bei Magnetisirungsanlagen wird das Bauteile eingespannt und mittels Stromdurchflutung oder Felddurchflutung einem Magnetfeld ausgesetzt. Auch lassen sich diese beiden Magnetisirungsverfahren kombinieren.

Die Röntgenprüfung oder auch Durchstrahlungsprüfung oder RT-Prüfung genannt ist ein Verfahren in der Zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, um Materialunterschiede im Werkstück darzustellen.

Die RT-Prüfung ist ein Standardverfahren zur Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile.

Es können (je nach eingesetzter Röhre oder Strahlenquelle) in verschiedenen Bauteile wie z. B. Gussteile oder Schweißnähte, Einschlüsse oder Risse im Volumen des Prüflings nachgewiesen werden.

Mit dem Einsatz einer Röntgenröhre oder eines Gammastrahlers (z. B. Iridium 192 oder Cobalt 60) wird das Bauteil (bzw. der Prüfabschnitt) auf einen Röntgenfilm projektiert.  

Um eine Röntgenaufnahme zu erzeugen, wird der Prüfbereich von einer Seite bestrahlt und ein Röntgenfilm auf der Gegenseite des Prüfgegenstandes befestigt.

Die Röntgenstrahlung, die das Bauteil durchdringt und auf den Röntgenfilm trifft, schwärzt dabei den Film. Aufgrund verschiedener Materialdicke oder –dichte der Prüffläche wird das Projektionsbild in verschiedenen Schwärzungen dargestellt. Je höher die Dichte oder Dicke des Prüfabschnitts, desto weniger Strahlung kann das Bauteil durchdringen und desto heller werden diese Bereiche auf dem Röntgenfilm dargestellt.

Das Erkennen der Details auf einem Röntgenfilm ist abhängig vom Kontrast und der Auflösung der Aufnahme.

Die Bildgüte ist abhängig von verschiedenen Faktoren wie Werkstoffdicke, Materialdichte, die Art der Strahlenquelle sowie das Auflösungsvermögen des eingesetzten Röntgenfilms.  

Zur Bewertung der Bildgüte werden häufig Bildgüteprüfkörper (z.B. DIN-Drahtstege mit sieben Drahtstegen unterschiedlicher Breite) eingesetzt. Anhand des dünnsten noch zu erkennenden Drahtes können dann Rückschlüsse auf die kleinste erkennbare Fehlergröße geschlossen werden.

Die Ultraschallprüfung ist eine zerstörungsfreie Prüfmethode zum Auffinden von Materialfehlern mittels Ultraschall. Durch die „UT-Prüfung“ lassen sich verschiedene Bauteile auch im eingebauten Zustand prüfen.

Prinzip der Prüfung

Vor der Prüfung wird auf der Oberfläche des Werkstückes ein Koppelmittel (Koppelgel, Wasser oder Öl) aufgebracht. Mittels einer Prüfsonde (auch Prüfkopf genannt) wird die zu prüfende Oberfläche abgefahren. Dieser Vorgang kann manuell, mechanisiert oder automatisiert erfolgen.

Akustische Änderungen im Prüfling, hervorgerufen durch Grenzflächen an z. B. Einschlüssen oder Rissen im Volumen des Bauteils führen zur Reflektion des Schallimpulses und senden diesen an den Schwinger im Prüfkopf, zurück.

Aufgrund einer Laufzeitmessung kann die Lage einer möglichen Fehlstelle (auch Ungänze genannt) bestimmt werden.

Mittels eines Vergleichs mit dem Reflektionsverhalten eines Ersatzreflektoren wie z.B. Querbohrungen oder Flachbodenbohrungen kann eine grobe Abschätzung über die Größe einer Ungänze erfolgen.

Bei digitalen Handgeräten und der automatisierten Prüfung können diese Informationen gespeichert und dokumentiert werden.

Bei der Ultraschall-Wanddickenmessung werden die Ultraschallsignale in vielen Fällen direkt im Wanddickenmessgerät umgewandelt. Die entsprechenden Wanddicken können dann direkt abgelesen werden.

Geprüft werden können alle schallleitfähigen Werkstoffe wozu die meisten Metalle gehören.

Grundsätzlich wird zwischen zwei Verfahren unterschieden:

Das Impuls-Echo-Verfahren bzw. Reflexionsschallverfahren und das Durchschallungsverfahren.

Mit dem Impuls-Echo-Verfahren werden üblicherweise kaum größere Materialstrecken als 5 m geschallt. Hier ist zu berücksichtigen, dass der Schallweg die Materialstrecke doppelt zurücklegen muss, was einen Schallweg von 10 m entspricht.

Bei dem Durchschallungsverfahren werden zwei Prüfköpfe, an einem Ultraschallgerät angeschlossen.Ein Prüfkopf sendet einen Ultraschallimpuls, der von dem andere an der genau gegenüber liegenden Seite des Prüfstücks empfangen wird.

Sonderprüfverfahren

Auch existieren zahlreiche Sonderprüfverfahren, bei denen die Schallwirkung im Werkstoff nicht nach dem klassischen Verfahren ausgewertet wird wie zum Beispiel bei der Phased-Array-Technik oder dem TOFD-Verfahren.

Die Sichtprüfung auch VT-Prüfung (Visual Testing) genannt ist ein anerkanntes Verfahren der Qualitätssicherung mit einer zuverlässigen Prüfaussage. Die genaue Vorgehensweise kann der Norm DIN EN 13018 entnommen werden.

Erfahrungsgemäß zeigt sich, dass die Sichtprüfung für die Oberflächenprüfung wie die Magnetpulverprüfung und die Eindringprüfung eine sinnvolle Ergänzung darstellt.

Die Sichtprüfung ist ein Prüfverfahren, das vor allen anderen Prüfungen eingesetzt wird. Hier werden erste Erkenntnisse gewonnen, die eine wichtige Voraussetzung für alle nachfolgenden Prüfverfahren sind.

Auch werden die Sichtprüfungen an in Betrieb befindlichen Teilen durchgeführt.

Mit der Sichtprüfung werden oberflächenbezogenen Qualitätsmerkmalen wie Gestaltabweichungen, Ungänzen und Oberflächenbeschaffenheit mit dem menschlichen Auge oder unter Nutzung optischer Hilfsmittel (z.B. Lupe, Mikroskop, Endoskop usw.) geortet und bewertet.

Unterschieden wird zwischen:

·         Direkte Sichtprüfung ohne Hilfsmittel mit dem bloßen Auge

·         Direkte Sichtprüfung mit Hilfsmittel wie z.B. Lupen, Endoskope, Spiegel, usw.

·         Indirekte Sichtprüfung mit Einsatz von Kameras, Endoskopen, Videoskopen, usw.

Der Name TOFD steht für time of flight diffraction und ist ein Ultraschallprüfverfahren das bereits vor mehreren Jahrzehnten entwickelt wurd. Im gegensatz zur üblichen Ultraschallprüfung werden vor allem die Beugungssignale ausgewärtet.

Die Prüfung wird mit zwei Winkelprüfköpfen mittels V-durchschallung durchgeführt. Die Prüfergebnisse werden direkt und nachvollziebar auf einem Notebook dokumentiert.

TOFD verfügt über eine sehr hohe Zuverlässigkeit und kann speziell an dickwandigen Bauteilen eingesetzt werden.
Darüber hinaus können Fehlstellen mit TOFD nicht nur nachgewiesen sondern auch ausgemessen werden.

Das Ziel der Schweißnahtprüfung ist das Auffinden verschiedenster Fehlstellen bzw. Einschlüsse in der Schweißnaht, die zu einer negativen Festigkeit der Schweißnaht führt. Aufgrund der verschiedenen Fehlstellen, wie beispielsweise Bindefehler, Risse, Poren und Lunker sollte zunächst über geeignete Prüfverfahren entschieden werden.

Mit der Durchstrahlungsprüfung kann der größte Teil von Einschlüssen bei der Schweißnahtprüfung sicher nachgewiesen werden. Aber auch die Durchstrahlungsprüfung stößt an Grenzen. Während voluminöse Fehlstellen wie Poren oder Lunker deutlich auf dem Röntgenfilm nachgewiesen werden können, Ist das Auffinden vonn Rissen oder Bindefehlern sehr stark vom Einstrahlwinkel abhängig. Bei Bindefehlern kann man die Röntgenröhre oder das Isotop entsprechend der Schweißnahtvorbereitung ausrichten und so für einen optimalen Einstrahlwinkel sorgen. Die Ausrichtung von Rissen ist in der Regel unbekannt und können somit nur schwer mit der Röntgenprüfung nachgewiesen werden.

Bei der Schweißnahtprüfung mittels Ultraschall lassen sich Risse zumeist besser auffinden als mit der Durchstrahlungsprüfung. Auch Bindefehler können mit der Ultraschallprüfung gut nachgewiesen werden. Weitere Hinweise zur Durchstrahlungsprüfung und der Ultraschallprüfung erhalten Sie unter unseren Verfahrenshinweisen RT-Prüfung für die Durchstrahlungsprüfung und Verfahrenshinweise UT-Prüfung für die Ultraschallprüfung.

Prüfgeräte und Zubehör für die Schweißnahtprüfung finden Sie unter: Röntgenprüfung und Ultraschallprüfung.

Feine Oberflächenrisse sind mit dem bloßen Auge nur sehr schwer und oftmals überhaupt nicht zu entdecken. Sehr häufig sind diese Oberflächenrisse lediglich der Beginn eines großen Risses. Ein großer Schaden an den Bauteilen ist meist die Folge, wenn diese Risse nicht rechtzeitig gefunden und repariert werden.

Für die Oberflächenrissprüfung werden am häufigsten die Farbeindringprüfung und die Magnetpulverprüfung eingesetzt. Diese beiden Prüfverfahren sind verfahrenstechnisch sehr unterschiedlich und können nicht auf allen Werkstoffen gleichermasen angewandt werden. Ähnlich wiederum ist das Resultat. Die schmalen Risse werden optisch breiter entweder mit kontrastreicher Farbe oder aber fluoreszierend unter UV-Licht dargestellt.
Beide Oberflächenrissprüfungen können sowohl manuell als auch automatisiert durchgeführt werden. Ausschlaggebend für die Wahl der geeigneten Rissprüfung sind in erster Linie die Eigenschaften des Werkstoffs. So können beispielsweise bei der Magnetpulverprüfung nur ferromagnetische Werkstoffe geprüft werden. Bei der Eindringprüfung müssen die zu findenden Fehlstellen nach oben hin offen sein. Poröse Werkstoffe können wiederum nicht geprüft werden.

Weitere Hinweise zur Rissprüfung erhalten Sie unter unseren Verfahrenshinweisen PT-Prüfung für die Eindringrpüfung und Verfahrenshinweise MT-Prüfung für die Magnetpulverprüfung.

Prüfmittel und Prüfgeräte für die Rissprüfung finden Sie unter: Farbeindringprüfung und Magnetpulverprüfung