Um insbesondere Kleinserien auf Schleifbrand zu prüfen, wird in der Produktion von Metallteilen meist das Nitalätz-Verfahren eingesetzt. Allerdings ist diese Methode nicht automatisierbar und stark vom subjektiven Urteil des Prüfers abhängig. IMQ hat deshalb den Universalprüfautomaten Quasor E entwickelt, der mit dem Wirbelstromverfahren arbeitet.
Bleibt ein Schleifbrand unerkannt und das Bauteil oder gar die gesamte Charge werden weiter verwendet, kann sich der entstandene Schaden unter Umständen auf Hunderttausende Euro belaufen. Um Bauteile auf diese Oberflächenfehler zu prüfen, wird in der Produktion von Metallteilen meist das Nitalätz-Verfahren eingesetzt. Die Nitalätzung ist das älteste Verfahren zur Schleifbrandprüfung und wird immer noch häufig verwendet. Beim Ätzen kommt es an Stellen, an denen der Wärmeeintrag beim Schleifen zu hoch war, zu optisch sichtbaren Veränderungen. Allerdings ist diese Methode nicht automatisierbar und stark vom subjektiven Urteil des Prüfers abhängig. Je nach dessen Aufmerksamkeit und Erfahrung kann das Ergebnis sehr unterschiedlich ausfallen. Die Spindel- und Lagerungstechnik Fraureuth (SLF), ein Produzent von Wälzlagern und Spindeleinheiten, hat daher die IMQ – Ingenieurbetrieb für Materialprüfung Qualitätssicherung und Schweißtechnik GmbH mit der Entwicklung eines speziellen Prüfgeräts beauftragt.
Eine wesentliche Anforderung der SLF war, dass das Gerät ohne subjektive Prüfereinflüsse reproduzierbar und automatisierbar Schleifbrand erkennen sollte. Außerdem sollte es für kleinere Stückzahlen sowie für häufig wechselnde Teiletypen und -größen geeignet sein.
Das magneto-elastische Verfahren nach Barkhausen eignet sich zwar, um Schleifbrand zerstörungsfrei zu detektieren. Risse oder andere Defekte an der Oberfläche lassen sich jedoch nicht nachweisen. Aus diesem Grund entschied man sich bei IMQ dafür, im Quasor E ein Wirbelstrom-Prüfgerät sowie die zugehörigen Prüfsonden zu verwenden.
Effiziente und flexible Anpassung an die Prüfaufgabe
Da das Grundsystem des Quasor E ein CNC-gesteuerter Automat ist, in den verschiedene Prüfgeräte eingesetzt werden können, lässt sich der Apparat kostengünstig und flexibel anpassen. In Fällen, in denen das Wirbelstromverfahren nicht geeignet ist – etwa weil sich der Schaden im Inneren des Bauteils befindet – kann beispielsweise ein Ultraschall- an Stelle des Wirbelstrom-Prüfgerätes eingesetzt werden.
Untersucht werden können sowohl ebene als auch rotationssymmetrische Teile mit einem Durchmesser von 20 mm bis 400 mm, die Höhe darf bis zu 200 mm betragen. Je nachdem, welche Rolle beziehungsweise welcher Innen- oder Außenring geprüft werden soll, wählt der Bediener das entsprechende Prüfprogramm aus. Dabei werden die jeweiligen Prüfparameter abgerufen und das Gerät stellt sich selbst entsprechend ein. Anschließend werden die einzelnen Teile manuell eingelegt. „Auf eine automatisierte Zuführung wurde bewusst verzichtet, um auch mit Kleinserien sowie mit den unterschiedlichen Teilearten und -abmessungen flexibel umgehen zu können“, erklärt Dr. Antje Zösch, Leiterin der Abteilung Entwicklung und Beratung bei IMQ, die Entwicklung.
Ersatzfehler machen die Prüfung noch sicherer
Vor der Prüfung muss zunächst eine Kalibrierprobe für den jeweiligen Teiletyp (Rolle, Innen- oder Außenring) angefertigt werden. Dabei handelt es sich um ein Masterteil mit einem Ersatzfehler, der ähnliche Prüfeffekte wie ein realer Fehler hervorruft. Die bei IMQ definiert hergestellten Kalibrierproben sind nicht nur für die Wirbelstromprüfung, sondern auch für andere Nachweißverfahren geeignet und können für alle Stufen einer Schleifbrandschädigung – also von lichtmikroskopisch nicht sichtbaren Änderungen über Anlasszonen bis hin zu Neuhärtezonen– eingestellt werden.
Mit dieser bei IMQ entwickelten Technologie können Ersatzfehler nicht nur in Wälzlagerkomponenten, sondern zum Beispiel auch in Verzahnungsteile eingebracht werden. „Der zusätzliche Aufwand bei der Erstellung der Prüfroutine rentiert sich, weil dadurch verlässliche Referenzwerte gegeben sind, die das Verfahren insgesamt schneller und sicherer machen“, so Zösch. Die Prüfsignale werden automatisch erfasst und bewertet, so dass der Prüfer schon nach wenigen Sekunden weiß, ob das Teil in Ordnung ist oder nicht. Anders als beim Nitalätz-Verfahren können somit nicht nur Stichproben durchgeführt, sondern gesamte Chargen zuverlässig und kostengünstig geprüft werden.
IMQ Ingenieurbetrieb für Materialprüfung, Qualitätssicherung und Schweißtechnik, Crimmitschau www.imq-gmbh.com
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