Feinguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

2.3.3 ZerstörungsfreieWerkstoffprüfung
Die zerstörungsfreien Prüfverfahren dienen
dazu, die Beschaffenheit von Gussteilenzuprüfen.Prüfverfahren
für die äußere
Beschaffenheit sind die Magnetpulverprüfung
(DIN EN1369) und die Eindringprüfung
(DIN EN 1371 Teil 2).
Prüfverfahren für die innere Beschaffenheit
sind die Ultraschallprüfung (DIN EN
12680, Teile 1und 2) und die Durchstrahlungsprüfung
(DIN EN 12681). In
einem Sonderdruck der ZGV [4] sind
diese Verfahren ausführlich beschrieben.
Spezielle Liefervorschriften für den Feinguss
enthält das VDG-MerkblattP695 [5].
Zur Beurteilung der Prüfergebnisse werden
Feingussteile aus Stahl in Gütestufen
mit unterschiedlichen Anforderungen an
die äußere und innere Beschaffenheit
eingeteilt. Die Oberflächenzone und das
Innere eines Bauteils werden häufig unterschiedlich
beansprucht. Deshalb sind
die Gütestufen für äußere und innere Beschaffenheit
unabhängig voneinander
definiert, können also je nach Anforderung
unterschiedlich gewählt werden.
I. Visuelle Prüfung
Die Oberflächenbeschaffenheit muss
zwischen Besteller und Hersteller vereinbart
werden. Für die visuelle Beurteilung,
die sich auf Oberflächenfehler, zum Beispiel
Poren, Schlackenstellen, Kaltschweißen,
Schülpen, Keramikreste, aber auch
auf Unebenheiten und Grate bezieht, gibt
es die Norm DIN EN 12454. Sie stützt
sich auf die BNIF- und SCRATA -Richtreihen
zur Bestimmung der Oberflächenfehler.Diese
Richtreihenenthalten Oberflächenvergleichsmuster,
mit denen die
Oberflächenfehler klassifiziert werden
können. Hierzu ist ein Sonderdruck bei
der ZGV in Düsseldorf erhältlich [6].Häufig
wird jedoch Bezug genommen auf das
VDG-Merkblatt P690 [7], in dem unter
anderem Kriterien für Oberflächen beschrieben
sind.
Bild 31: Rissprüfung nach der Farbeindringmethode
an einem Aluminium-Gehäuseteil
aus Feinguss
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II. Oberflächenprüfung
Die Magnetpulverprüfung, die Beurteilung
der Anzeigen und die Einteilung in
Gütestufen sind in DIN EN 1369 beschrieben.
Das Verfahren ist auf ferromagnetische
Stahlsorten beschränkt. Austenitische
und teilaustenitische Stähle sind nur
schwach magnetisierbar und daher nicht
mit diesem Verfahren prüfbar.Alle Magnetisierungsverfahren
und Prüfmittelkombinationen
sind anwendbar.Bevorzugt wird
mit Selbstdurchflutung und nassen Prüfmitteln
gearbeitet. Die Prüfoberfläche
muss dabei sauber sein und eine bestimmte
Mindestbeschaffenheit haben,
die durch den kleinsten nachzuweisenden
Fehler bestimmt wird.
Die Farbeindringprüfung (Bild 31), die
Beurteilung der Anzeigen und die Einteilung
in Gütestufen sind in DINEN1371 beschrieben.
Diese Norm ist bei allen Stahlgusssorten
anwendbar, wird jedoch üblicherweise
nur bei austenitischem und austenitisch-ferritischem
Stahlguss vorgesehen.
Die DIN EN1371, Teil 1 gilt für Sand-,
Schwerkraftkokillen- und Niederdruckkokillen-Gussteile,
die DIN EN 1371, Teil 2
für Feingussstücke. Die Ausblutungsgrößen
werden neben der Unterscheidung
nach Gütestufen auch nach der Wanddicke
der Bauteile unterschieden.
III. Volumenprüfung
Die Ultraschallprüfung, die Beurteilung
der Anzeigen und die Einteilung der Gütestufen
sind in DIN EN 12680 beschrieben.
Teil 1der Norm gilt bei Stahlgussteilen
für allgemeine Verwendung, Teil 2enthält
verschärfte Anforderungen für hoch beanspruchte
Bauteile, zum Beispiel für bestimmte
Turbinenkomponenten. Über die
Ultraschallprüfung sind alle gusstypischen
Fehler auffindbar. Mit einem Normalprüfkopf
sind Fehler mit Volumenausdehnung
bestimmbar,mit einem Winkelprüfkopf
werden planare (rissartige)
Fehler bestimmt.
Bild 32: Halter für Navigationsgeräte aus EN
AC-AlSi7Mg0,3 wa (W.-Nr.ENAC-42100) mit einerminimalen
Wanddicke von 1,5 mm, Abmessungen:
330 x280 x200 mm, Gewicht 840 g
Besonders wichtig ist die Echodynamik,
das heißt das Wandern des Echos auf
dem Bildschirm und seine gleichzeitige
Höhenänderung beim Bewegen des Prüfkopfs.
Wenn hierdurch Hinweise auf rissähnliche,
also gefährliche Fehler gegeben
werden, müssen solche Anzeigen registriert
werden, auch wenn die Echohöhe
sehr gering ist.
Das Ausmessen der Anzeigenhöhe in
seitlicher und Tiefenrichtung wird so beschrieben
und festgelegt, dass die Wahrscheinlichkeit,
die wahre Fehlergröße zu
erfassen, sehr groß ist. Versuche haben
das bestätigt.
Wichtig für eine einwandfreie Ultraschallprüfung
ist ferner qualifiziertes Prüfpersonal
und eine genaue Prüfanweisung,
die die Lage und Orientierung zu erwartenderFehlerberücksichtigt.
Aufgrund der
Größe und komplizierten Geometrie findet
die Ultraschallprüfung beim Feinguss selten
Anwendung.
Für die Durchstrahlungsprüfung, gilt
DIN EN 12681. Die möglichen Aufnahmeanordnungen,
Strahlenquellen und deren
Anwendungsbereiche sind beschrieben.
Nach den erforderlichen Prüfbedingungen
werden die Prüfklassen Aund B
unterschieden. Im Allgemeinen ist die
Prüfklasse Aausreichend. Die Prüfklasse
Bgilt nur für Sonderfälle.
Die bei der Durchstrahlungsprüfung erhaltenen
Anzeigen sind auf der Grundlage
von ASTM-Bildreihen nach Güteklassen
(Level 1bis 8) eingeteilt. Nichteisenmetalle
werden auch nach den ASTM-Richtreihen
eingestuft.
Die maßliche Bemusterung mit der Computertomographie
ist heute ein sich
ausbreitendes und gleichberechtigtes
Verfahren zur taktilen Messtechnik für die
zerstörungsfreie Bestimmung von komplexen
Innen- und Außenkonturen von
Gussteilen und damit auch gut für die
Feingussfertigung einsetzbar. Allerdings
ist dieses auch als Serienprüfung einsetzbare
Verfahren mit hohen Aufwendungen
im Kostenbereich verbunden.
Die Verfahren zur Prüfung der inneren Beschaffenheit
ergänzen sich gegenseitig.
Die Verfahren werden daher häufig miteinander
kombiniert. Die Ultraschallprüfung
wird bevorzugt bei größeren Wanddicken,
ferritischen Werkstoffen oder
in der Serienfertigung angewendet. Die
Durchstrahlungsprüfung wird entsprechend
bei dünnwandigen Teilen, bei austenitischen
und austenitisch-ferritischen
Werkstoffen oder in Kombination mit der
Ultraschallprüfung angewendet.