Umfassende Gussqualitätsprüfung: Oberfläche, Intern & Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Die Gussprüfung umfasst maßhaltliche Prüfung, Sichtprüfung von Erscheinungsbild und Oberfläche, chemische Zusammensetzungsanalyse und mechanische Eigenschaftstests. Für hochfordernde Gussstücke ist auch zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) erforderlich. Beispiel: ZfP-Verfahren für duktile Gusseisen-Gussstücke umfassen Penetrantprüfung, Wirbelstromprüfung, Magnetpulverprüfung, Röntgenprüfung und Ultraschallprüfung.

Prüfung von Oberflächen- & Nahoberflächenfehlern

Penetrantprüfung (PT)

Dient zur Detektion oberflächenöffnender Fehler an Gussstücken – Oberflächenrisse, Poren, andere mit bloßem Auge schwer erkennbare Fehler.

Gängig ist die Farbpenetrantprüfung: Hochpenetrierendes Prüfmittel auf Werkstückoberfläche aufbringen (benetzen/sprühen), in offene Fehler einziehen lassen, Überschuss abwischen, leicht trocknenden Entwickler aufsprühen. Das in Fehlern verbleibende Prüfmittel wird herausgezogen, der Entwickler färbt sich – Form, Größe, Verteilung der Fehler werden sichtbar.

Je glatter die Prüfoberfläche, desto besser die Wirkung. Geschliffene Oberflächen erreichen höchste Prüfgenauigkeit – sogar Korngrenzenrisse detektierbar.

Neben Farbprüfung ist fluoreszierende Penetrantprüfung gängig. Erfordert UV-Lampe zur Beobachtung, höhere Empfindlichkeit als Farbprüfung.

Wirbelstromprüfung (ET)

Eignet sich für Fehler unterhalb der Oberfläche, generell nicht tiefer als 6–7 mm. Zwei Typen: Einlegekohlchen-Methode und Durchlaufkohlchen-Methode.

Wird das Prüfstück einer Wechselstromspule genähert, induziert das wechselnde Magnetfeld Wirbelströme senkrecht zum Erregungsfeld im Prüfstück. Diese erzeugen ein dem Erregungsfeld entgegengesetztes Magnetfeld, das das ursprüngliche Feld in der Spule teilweise reduziert – Impedanzänderung der Spule.

Liegt ein Fehler an der Gussoberfläche vor, verzerren sich die elektrischen Eigenschaften des Wirbelstroms – Fehlerdetektion. Hauptnachteile: Keine direkte Darstellung von Fehlergröße und -form; meist nur Lage und Tiefe bestimmbar. Zudem geringere Empfindlichkeit für kleine oberflächenöffnende Fehler als Penetrantprüfung.

Magnetpulverprüfung (MT)

Eignet sich für Oberflächenfehler und Fehler wenige Millimeter unter der Oberfläche. Erfordert Gleich- (oder Wechselstrom-)Magnetisierungsgerät und Magnetpulver (oder Magnetsuspension).

Magnetisierungsgerät erzeugt Magnetfeld auf inneren und äußeren Gussoberflächen; Magnetpulver/Suspension macht Fehler sichtbar. Wird ein Magnetfeld in einem bestimmten Gussbereich erzeugt, generieren Fehler im magnetisierten Bereich ein Streufeld. Beim Aufstreuen des Pulvers/Suspensions wird dieses angezogen – Fehler werden angezeigt.

Erkannte Fehler durchschneiden im Wesentlichen die magnetischen Kraftlinien; langgestreckte Fehler parallel zu den Kraftlinien werden nicht angezeigt. Daher muss die Magnetisierungsrichtung während der Prüfung ständig geändert werden, um jeden Fehler in unbekannter Richtung zu erfassen.

Prüfung interner Fehler

Für interne Fehler sind Röntgenprüfung (RT) und Ultraschallprüfung (UT) gängige ZfP-Methoden. Röntgenprüfung liefert die besten Ergebnisse – intuitives Bild reflektiert Fehlerart, -form, -größe, -verteilung. Für dicke, große Gussstücke ist Ultraschallprüfung sehr effektiv – präzise Lagebestimmung, äquivalente Größe und Verteilung interner Fehler.

Röntgenprüfung (RT)

Meist Röntgen- oder Gammastrahlung als Strahlungsquelle; Strahlenerzeugungsgerät und Hilfseinrichtungen nötig. Bei Bestrahlung des Gussstücks wird die Strahlungsintensität durch interne Fehler beeinflusst. Die durch das Gussstück emittierte Intensität variiert lokal mit Fehlergröße und -art – bildet ein Röntgenbild der Fehler, das durch Röntgenfilm abgebildet und aufgezeichnet wird.

Filmbasierte Aufzeichnung ist die gängigste Methode (klassische Radiografie). Das Fehlerbild ist intuitiv – Form, Größe, Anzahl, Lagenposition und Verteilungsbereich der Fehler werden dargestellt.

Ultraschallprüfung (UT)

Nutzt Ausbreitung hochfrequenter Schallstrahlen im Gussstück – Reflexionen an Innenflächen oder Fehlern. Die reflektierte Schallenergie hängt von Richtwirkung und Eigenschaften der reflektierenden Flächen/Fehler und deren akustischer Impedanz ab. Reflexionen an verschiedenen Fehlern oder Innenflächen ermöglichen Fehlerortung, Wanddickenmessung oder Fehlertiefe.

Als weit verbreitetes ZfP-Verfahren bietet UT: hohe Empfindlichkeit (kleine Risse detektierbar), große Eindringtiefe (dicke Wandungen prüfbar). Limitationen: Schwierige Interpretation von Reflexionswellenformen bei diskontinuierlichen Fehlern mit komplexen Konturen und schlechter Richtwirkung; unerwünschte innere Strukturen (Korngröße, Mikrostruktur, Porosität, Einschlüsse, fein verteilte Ausscheidungen) erschweren Wellenforminterpretation.