Magnetpulverprüfung / Fluxen

Magnetpulverprüfung

Die Magnetpulverprüfung ist ein Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Sie wird auch als Magnetpulverrissprüfung, Fluxprüfung oder Fluxen bezeichnet. Oberflächliche oder oberflächennahe Risse in ferromagnetischen Werkstoffen können mit diesem Prüfverfahren festgestellt werden.
Zur Prüfung wird das Werkstück oder ein Teilbereich des Werkstücks zunächst magnetisiert. Dazu wird Strom durch das Werkstück geleitet. Bei Stromdurchflutung wird ein ringförmiges Magnetfeld erzeugt. Wird eine Felddurchflutung durchgeführt, entsteht ein Magnetfeld längs zum Bauteil. Eine kombinierte Durchflutung ist möglich.
Die magnetischen Feldlinien verlaufen parallel zur Oberfläche. Risse oder Fehlstellen bewirken ein magnetisches Streufeld, das mit in geeigneten Flüssigkeiten dispergierten, fluorisierenden ferromagnetischen Pulvern sichtbar gemacht werden kann. Dazu werden i.d.R. UV-A- bzw. Blaulicht-Quellen eingesetzt.
Das Verfahren ist nur für oberflächennahe bzw. bis zur Oberfläche reichende Fehlstellen einsetzbar. Parallel zur Oberfläche verlaufende Fehlstellen (z. B. Materialtrennungen) können nicht detektiert werden.

Die Magnetpulverprüfung, häufig auch Magnetpulverrissprüfung oder Fluxen genannt, funktioniert ausschließlich an ferromagnetischen Werkstücken, beispielsweise aus Stahl, Kobalt oder Nickel. Zu Beginn der Prüfung muss das Metallteil magnetisiert werden. Ist das Werkstück zu groß, um es komplett zu magnetisieren, werden nur die zu prüfenden Stellen einer Magnetisierung unterzogen.
Durch das Magnetisieren entstehen innerhalb des Bauteiles Feldlinien, die parallel zur Bauteiloberfläche verlaufen. Risse, die von der Oberfläche ausgehen sowie verdeckt liegende Beschädigungen bis zu circa einem Millimeter Bauteiltiefe stören diese Feldlinien, indem sie magnetische Streufelder erzeugen. Diese Streufelder werden in der Praxis häufig auch Streufluss genannt.
Im Falle eines Risses oder anderen Fehlstellen treten die Feldlinien an einer Fehlstellenseite aus dem magnetischen Material aus und auf der gegenüberliegenden Seite wieder ein. Es entstehen Magnetpole. Beim Verteilen von Eisenpulver über diesem Streufeld sammelt sich das Pulver aufgrund der magnetischen Anziehung an der fehlerhaften Stelle an.

Die Methoden zur Magnetisierung der Prüfwerkstücke lassen sich grundsätzlich in Strom- und Felddurchflutung einteilen. Sind bei einem Werkstück Risse in verschiedenen Richtungen zu erwarten, müssen die beiden Methoden entweder nacheinander oder als kombiniertes Magnetpulverprüfverfahren durchgeführt werden.

  • Stromdurchflutung: Dieses Verfahren ist geeignet, um Risse in Längsrichtung zu erkennen. Hierzu wird das Werkstück so an die Stromquelle angeschlossen, sodass um den Prüfbereich herum ein ringförmiges Magnetfeld entsteht.
  • Felddurchflutung: Diese Methode macht Querrisse sichtbar. Bei der Felddurchflutung wird das Magnetfeld in Längsrichtung erzeugt. Hierzu wird das Prüfteil in einem sogenannten Eisenjoch eingespannt. Die quer zum Magnetfeld liegenden Risse bilden einen Streufluss, der durch das Prüfmittel angezeigt wird.
  • Kombinierte Magnetisierung: Bei vielen Werkstücken lässt sich die Lage der Risse bzw. der Fehlstellen nicht vorherbestimmen. Deshalb wurden Prüfmaschinen entwickelt, die eine Strom- und Felddurchflutung wahlweise einzeln oder auch gleichzeitig miteinander kombiniert erzeugen. So können Risse beliebiger Orientierung nachgewiesen werden.

Die Angabe, welches Magnetisierungsverfahren (Fluxverfahren) im konkreten Fall anzuwenden ist, findet sich immer in der Prüfanweisung des Werkstückes.

  1. Oberflächenvorbereitung

    gründliches Entfernen jeglicher Schmutz-, Farb-, Fett- und Feuchtigkeitspartikel von der Testoberfläche.

  2. Einspannen

    Einspannen des Werkstückes oder des Testbereiches in einen Reitstock, Spindelstock oder Prüftisch.

  3. Stromstärke

    Wahl der richtigen Stromstärke in Abhängigkeit von der Beschaffenheit und Art des Werkstückes und der möglichen Fehlerart.

  4. Magnetpulvers

    Aufbringen des Magnetpulvers durch das Tauchen in ein Magnetpulverbad (Nassprüfung) oder Aufstreuen (Trockenpüfung).

  5. Magnetisierungsstroms

    Anlegen des Magnetisierungsstroms.

  6. Untersuchung

    Untersuchung des Werkstückes hinsichtlich fehlerhafter Stellen.

  7. Dokumentation

    Dokumentation der Untersuchungsergebnisse.

  8. Entmagnetisierung

    Entmagnetisierung mithilfe des richtigen Magnetisierungsstromes und der passenden Feldstärke.

  9. Prüfen

    Prüfen auf Restmagnetismus.

  10. Reinigung

    Reinigung des Werkstückes und Entfernen aller Magnetpulverrückstände.

Durchführung der Magnetpulverprüfung bei Tageslicht oder bei Dunkelheit

Als Prüfmittel dienen Magnetpulverpartikel, welche zum Großteil aus ferromagnetischen Eisenoxiden bestehen. Diese werden während der Magnetisierung entweder in fester Form (Pulver) oder als wässrige Suspension auf den Prüfbereich aufgebracht. Bauteilrisse werden angezeigt, indem das Prüfmittel an den austretenden Magnetfeldern hängen bleibt. Um die Sichtbarkeit zu erhöhen, kommen bei Tageslichtprüfungen entweder tiefschwarze oder anderweitig eingefärbte Prüfmittel zu Einsatz.

Kontrastreicher sind Prüfmittel, die mit fluoreszierenden Farbpartikeln angereichert sind, im Dunkeln unter UV-Licht leuchten und somit feinste Fehlstellen erkennbar machen.

Vorteile Magnetpulverprüfung

- Das Fluxen eignet sich sehr gut für Prüfungen unbearbeiteter Oberflächen und komplizierter Bauteilgeometrien. - Eindeutige, reproduzierbare Prüfergebnisse. - Nachweis von verdeckten Rissen, die sich dicht unter der Bauteiloberfläche befinden. - Kein Strahlenschutz erforderlich. - Keine besonderen Anforderungen an die Geschicklichkeit des Prüfpersonals.

Nachteile Magnetpulverprüfung

- Die Magnetpulverprüfung lässt sich ausschließlich an Bauteilen aus ferromagnetischen Werkstoffen durchführen. - Es werden nur Fehler an der Werkstückoberfläche und in oberflächennahen Bereichen angezeigt. - Eine Aussage über die Bauteilqualität in der Tiefe ist nicht möglich.

Anwendungsgebiete der Magnetpulverprüfung – typische Anwendungen in der Praxis

Bei der Herstellung von Gussstahl, beim Schmieden, Biegen, Walzen oder Schweißen können in Bauteilen Risse entstehen. Ein Riss entsteht zumeist an der Oberfläche. Aufgrund der Kerbwirkung wandert er in das Werkstück hinein und provoziert einen Dauerbruch. Deshalb gehören Risse zu den gefährlichen Fehlertypen, die entweder sorgfältig nachzuarbeiten sind oder die das Bauteil so beeinträchtigen, dass es ausgesondert werden muss.

Hauptanwendungen des Fluxens sind:

  • Schweißnahtprüfung (z. B. Schweißnähte an Rohrleitungen und Kesseln
  • Guss- und Schmiedeteile, insbesondere Sicherheitsteile im Fahrzeugbau (z. B. Motor-, Achs- und Lenkungsteile)
  • Walzerzeugnisse

Die Magnetpulverprüfung eignet sich sowohl für Einzelteile und Kleinserien als auch für die Massenfertigung. Je nach Anwendung und Stückzahlen kommen entweder manuelle Prüfaufbauten oder komplexe, automatisch funktionierende Prüfmaschinen zum Einsatz.