Wirbelstromprüfung Schweißnaht

Nicht alltägliche Anwendung der Wirbelstromprüfung an Schweißbaugruppen

Wirbelstromprüfungen an Schweißbaugruppen werden seit vielen Jahren für die externe Prüfung von Schweißrohren und für die interne Prüfung von eingeschweißten Einbaurohren in Wärmetauschern verwendet. In der Automobil- und Flugzeugindustrie werden heute verstärkt modernste Schweißprozesse angewendet. Der folgende Artikel beschreibt die Verwendung der Wirbelstromprüfung an Komponenten, die durch Reib-, Laser-, Auftrags- und Elektronenstrahlschweißung erzeugt werden.

Beide Werkstoffe werden durch Reibschweissen miteinander verschweisst. Reibschweißungen können zu kleinen Haftfehlern (Umfangsfehlern) führen. Gelegentlich kommen auch kleine nadelförmige oder punktuelle Defekte (Poren) vor. Diese Schweißnaht konnte bisher nicht mit der herkömmlichen Wirbelstromprüfung, z.B. mit einer Differentialsonde, getestet werden, da durch den sehr großen Permeationssprung ein starkes Störungssignal entsteht.

Der Hochfrequenzsensor 2 wird in der Serienproduktion über das Werkstück bewegt[Bild 1]. Dabei sollte die vergleichsweise aufwändige visuelle Kontrolle zur Qualitätssicherung abgelenkt werden. Diese Eigenschaften konnten durch eine an die Proportionen des Produktes angepaßte Differentialsonde getrennt und die Verlässlichkeit der Messung durch einen Feldtest an mehreren hundert Bauteilen nachweisbar werden.

Mit einer SPS konnten die Fehlermeldungen ausgezählt und damit die erforderlichen Testkriterien erlangt werden. Sämtliche Störungen wurden durch Signalauswertung getrennt. Auch hier wurden versteckte Hohlräume entdeckt, die durch die visuelle Inspektion bisher nicht erkannt werden konnten. Die Schweißnaht wurde bisher mittels Penetrationstest auf Oberflächendefekte überprüft. Zur Erprobung dieses Bauteils wurde mit der Uni Magdeburg eine Spezialsonde für den Test des Bauteils erarbeitet.

In der Regel wird der Penetrationstest verwendet. Der Imaging-Test mit einer auf dem Sitz geführten Prüfspitze war hier eine Neuheit. So konnte die Inspektion nun deutlich beschleunigt werden und es wurde ein Beleg über den Inspektionsbereich geliefert. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Überprüfung von widerstandsgeschweißten, rechtwinkligen Kühlwasserleitungen an einem Gleisfahrzeug im Einbaustand.

Bei einer Sichtkontrolle wurden Defekte in der Schweißnaht aufgedeckt. Sind solche Defekte in der Zahnwurzel erkennbar, sind auch an der Oberfläche der Schweißnaht Spalten aufgetreten, die zu Rissen führen. Weil viele Autos inspiziert werden mussten, kam die Sichtkontrolle nicht in Betracht. Die Wirbelstromprüfung hat sich neben der Funktionsprüfung von Komponenten als Kontrollfunktion zur Absicherung des Schweißprozesses durchgesetzt.

Zur Prozesskontrolle werden Wirbelstrom-Signale verwendet. Der Wirbelstrom wird an einen Regelkreis zur Drehung des Bauteils angekoppelt. Die Ansteuerung oder Verfolgung eines Laserschweißkopfs geschieht mit Wirbelstrom. Durch die Antriebsrollen kann das Werkstück während des Schweißvorgangs zum Schweißgerät verschoben werden. Anhand einiger Beispiele und Applikationen wurde das Potenzial der Wirbelstromprüfung als Methode zur Fehleranalyse vorgestellt.

Durch die vorteilhafte Automatisierung des Prozesses ist es möglich, bisher aufwändige Tests z.B. durch Eindringversuche zu substituieren. Applikationen als Steuer- und Regelelemente des Fertigungsprozesses beweisen die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Wirbelstromprüfung. Die meisten Grundbegriffe der Wirbelstromprüfung werden hier erörtert. Die Wirbelstromprüfung hat bisher kaum einen Platz in der Produktnorm gefunden. Die DIN EN 1711 beschreibt die Wirbelstromprüfung von Schweißungen mittels Vektorenbewertung.