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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Fügeverbindung wie einer Schweißnaht eines Bauteils auf Materialdefekte wie Risse mittels Induktions-Thermografie, bei dem das Bauteil in einer Prüfzone des Bauteils mit einem Induktor, der gleichsinnig gewickelte Spulen mit ferromagnetischem Spulenkern aufweist, thermografisch angeregt wird und das durch induktive Anregung des Bauteils bedingte Temperaturprofil in der Prüfzone des Bauteils mit einer Thermografiekamera erfasst und mittels eines mit der Thermografiekamera gekoppelten Rechners ausgewertet wird, wobei zwischen den ferromagnetischen Spulenkernen der gleichsinnig gewickelten Spulen des Induktors ein ein Sichtfenster für die Thermografiekamera bildender Durchbruch ausgebildet wird, der auf die Anregungsoberfläche des Bauteils in der Prüfzone des letzteren ausgerichtet wird,
in die Anregungsoberfläche des Bauteils von dem Induktor ein Wärmeimpuls eingebracht wird, der einen transversalen Wärmefluss in der Anregungsoberfläche erzeugt und die Prüfzone des Bauteils homogen erwärmt, und
zugleich die Thermografiekamera auf der Seite der Anregungsoberfläche des Bauteils positioniert und zu dem das Sichtfenster bildenden Durchbruch des Induktors ausgerichtet wird, wobei eine hindernisfreie Sicht der Thermografiekamera durch den Durchbruch des Induktors hindurch auf die homogen erwärmte Prüfzone des Bauteils hergestellt wird, nach Hauptpatent Nr. 10 2012 008 531.
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Es ist bekannt, dass für die induktionsangeregte Thermografie die Anregungsbereiche innerhalb sehr kurzer Zeitintervalle (10–500 ms) homogen erwärmt werden müssen, da inhomogene Erwärmungen laterale Wärmeflüsse im Prüfbereich zur Folge haben und damit eventuell zu einer Überlagerung von Fehlbildern der Thermografiekamera führen können (Vrana, J.: Grundlagen und Anwendungen der aktiven Thermografie mit elektromagnetischer Anregung; Saarbrücker Reihe Materialwissenschaft und Werkstofftechnik * Band (Dissertation), Aachen: Shaker, 2009).
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So hat sich bei Anregung eines Stahlblechs mittels eines nach Mazac bekannten Flachinduktors, der einen lateral gestreckten Punktinduktor mit einer um einen Plattenkern gewickelten Spule darstellt, am Ende eines Erwärmpulses einer Länge von tImp = 50 ms ein relativ homogenes Erwärmfeld mit ovalem Umriß einer Fläche von ca. 100 mm × 15 mm ergeben. Dieser Flachinduktor eignet sich daher ”besonders für eine Prüfung von linienförmigen Fügeverbindungen wie z. B. Laserschweißnähten im Automobilbau (Christian SRAJBR, Klaus DILGER, Simon DEHAAN, Christian LAMMEL, Alexander DILLENZ „Zerstörungsfreie Prüfung von Fügeverbindungen mit Induktions-Puls-Phasen-Thermografie”, Thermografie-Kolloquium 2011, – Vortrag 10).
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Aus der Druckschrift Maaß, Michael; Bestimmung von richtungsabhängigen Werkstoffeigenschaften und Rissverläufen mit dem Wirbelstromverfahren; Fortschr.-Ber. VDI Reihe 8 Nr. 912; Düsseldorf: VDI Verlag 2001; S. 2–3 geht hervor, dass hauptsächlich Nahtbereiche für die Entstehung und Ausbildung von Rissen als kritisch anzusehen sind. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrttechnik hat sich daher die Wirbelstromprüfung mit dem Halbtransmissionssensor bei der Rissdetektion in verdeckten Lagen von Aluminiumstapelstrukturen durchgesetzt, wobei jedoch wegen der Anordnung von Sende- und Empfangsspule parallel nebeneinander die maximale Empfindlichkeit des Halbtransmissionssensors nur in einer Vorzugsrichtung gegeben ist. Diese Richtungsabhängigkeit der Rissdetektion mittels des Halbtransmissionssensors ist als nachteilig anzusehen. Zur Fehlerdetektion und Beschreibung richtungsunabhängiger Werkstoffeigenschaften wird daher ein Messsystem benannt, das aus einem Sensor mit mehreren Sendespulen und einer entsprechend angepassten Signalanregung besteht, die ohne mechanische Bewegung des Sensors eine Einstellung und Veränderung der Wirbelstromverteilung gezielt ermöglicht. Hierbei wird mittels Drehung der Wirbelstromverteilung um 360° die Position eines Fehlers oder der Verlauf einer Vorzugsrichtung relativ zum Sensor erfasst.
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Mit der induktiven Anregung mit Wirbelströmen lassen sich berührungslos relativ hohe Erwärmungsraten in kurzen Zeitabständen erzeugen. Dies ist besonders für die Pulsthermografie an Materialien mit hoher Temperaturleitfähigkeit von Vorteil, da ein Verwaschen von Fehlerkontrasten infolge von unmittelbar einsetzenden Ausgleichsvorgängen vermieden wird. Zudem ist es durch eine Variation der Induktionsfrequenz ω möglich, die Skintiefe δ
S (Heiztiefe) zu steuern, für die die folgende Formel gilt:
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Generell vergrößert sich die Skintiefe δS mit steigender Induktionsfrequenz ω, wobei σ die Konduktivität und μ die Permeabilität als elektrische und magnetische Leitfähigkeit des Werkstoffs in die Formel einfließen.
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Die Skintiefe δS stellt somit sowohl eine stoffspezifische als auch eine frequenzabhängige Größe dar.
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Die Erzeugung des Temperaturgradienten erfolgt direkt im Material, so dass keine Übertragung mittels Konvektion, Strahlung oder Wärmeleitung stattfindet. Das Verfahren der Induktions Puls-Thermografie (IPT) ist daher unabhängig von Materialparametern und Umgebungstemperatur wie dem Absorptionsgrad oder der Wärmeübertragungszahl. Die Induktions von Wirbelströmen funktioniert jedoch nur an elektrisch leitfähigen Materialien. Besonders geeignet sind daher ferromagentische Werkstoffe. Jedoch ermöglich die geringe Leitfähigkeit von Kohlenstoff auch an Bauteilen aus Kohlefaserstrukturen (CFK) akzeptable Heizraten.
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Hinsichtlich der frequenzabhängigen Heiztiefe kann die Induktions-Puls-Thermografie (IPT) in zwei Gruppen eingeteilt werden.
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Zum einen wird bei der Volumenheizung die vollständige Durchdringung des Bauteils vom Magnetfeld angestrebt. Auf diese Weise werden bevorzugt Risse erfasst, da die induzierten Wirbelströme an den Enden der Risse zu einer stärkeren Erwärmung führen. Hierbei entsteht der Temperaturgradient am Fehler selbst. Zu beachten ist jedoch, dass bei einer parallelen Ausrichtung eines Risses zum Stromfluss im Bauteil eine thermische Signatur nicht zu erreichen ist.
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Zum anderen wird bei der Flächenheizung wie z. B. bei der Prüfung von Fügeverbindungen der laterale Wärmefluss im Bauteil genutzt. Aus diesem Grunde wird in diesem Fall eine möglichst oberflächennahe Erwärmung angestrebt, was sich in der Anwendung deutlich höherer Induktionsfrequenzen manifestiert.
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Die Temperaturerhöhung im Bauteil beruht infolge des das Bauteil durchdringenden Magnetfeldes auf mehreren Effekten, welche materialabhängig unterschiedlich stark ausgeprägt sind.
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Den aus der elektromagnetischen Induktion resultierenden Wirbelströmen wird im elektrisch leitfähigen Material der Widerstandsbelag entgegengesetzt. Dies führt zum Verlust elektrischer Energie in Form von Joule'scher Erwärmung. Mit der Frequenz steigen diese Verluste gemäß dem Ohmschen Gesetz quadratisch an. In ferromagnetischen Materialien kommt es hingegen infolge von Hystereseverlusten zusätzlich zur Erwärmung. Bei der Ummagnetisierung wird die Ausrichtung der Weiß'schen Bezirke unter Energieaufwand verändert, was zu einer linear frequenzabhängigen Wärmeentwicklung im Material führt (Benkowsky, G. (1990): Induktionserwärmung. Härten, Glühen, Schmelzen. Löten, Schweißen: Grundlagen und praktische Anleitungen für Induktionserwärmungsverfahren, insbesondere auf dem Gebiet der Hochfrequenzerwärmung. 5. Aufl. Berlin: Technik).
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An dielektrischen Werkstoffen mit geringer Permittivität tritt hingegen ein kapazitiver Heizeffekt auf, der aus der zeitlich verzögerten Umpolarisation von Ladungsträgern bei Anliegen eines elektrischen Feldes resultiert und mit steigender Frequenz zunimmt.
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An Bauteilen aus Kohlefaserstrukturen (CFK-Bauteilen) kommt es neben der Joule'schen Erwärmung entlang der Fasern zusätzlich zu kapazitiven Heizeffekten an den Kreuzungspunkten. Bei der Bildung globaler Leiterschleifen stellt der Matrixwerkstoff aufgrund seiner geringen Permittivität ein Dielektrikum dar. Durch den Kontaktwiderstand zwischen den Fasern wird der elektrische Widerstand noch zusätzlich verstärkt. Bislang ist nicht eindeutig geklärt, welcher thermische Effekt dominiert. Neben Matrixwerkstoff und elektrischen Eigenschaften der Fasern hat der Laminataufbau ebenfalls einen großen Einfluss auf die erzielbaren Heizraten. Unter identischen Bedingungen lassen sich unidirektionale Faserhalbzeuge deutlich langsamer erwärmen als Faserhalbzeuge mit Gewebestrukturen. Im Vergleich zu ferromagnetischen Materialien werden jedoch erheblich geringere Leistungen bei sehr viel höheren Eindringtiefen induziert. Eine Frequenzerhöhung führt unabhängig vom Lagenaufbau zu einer geringeren Homogenität des erwärmten Bereiches (Frauenhofer, M. (2010): Schnellhärtung struktureller Verbundklebungen mittels elektromagentischer Wechselfelder. Dissertation. Technische Universität, Aachen, Braunschweig; S. 12–15; S. 86–94).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anwendungsspektrum des Verfahrens der eingangs erwähnten Art und die Vorrichtung zu dessen Durchführung zu erweitern und für eine effektive und flexible Handhabung letzterer zu sorgen. Insbesondere soll die Erfindung eine exakte Bestimmung eines berührungslos mittels Induktions-Thermografie erfassten Risses einer Fügeverbindung wie einer Schweißnaht eines Bauteils ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass das Sichtfenster des Induktors skaliert wird und das reflektierte Temperaturprofil mindestens eines Risses im Bauteil, der in der partiell homogen erwärmten Prüfzone des Bauteils liegt, die durch das Sichtfenster des skalierten Induktors ungehindert thermografisch zu erfassen ist, von der Thermografiekamera als Linie mit punktartigen Endflächen bildlich skaliert reproduziert wird, die die Bereiche des Bauteils an den Rissenden kennzeichnen, und dass die Länge des thermografisch erfassten Risses im Bauteil durch den Abstand der punktartigen Endflächen der Linie in der thermografischen Reproduktion ermittelt wird.
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Als Induktor kann ein Streifeninduktor verwendet werden, der aus zwei parallelen und im Abstand zueinander angeordneten Polplatten gebildet wird, die durch zwei im Abstand zueinander angeordnete ferromagnetische Spulenkerne mit jeweils gleichsinnig gewickelten Spulen verbunden werden derart, dass zwischen den Spulenkernen ein als Sichtfenster für die Thermografiekamera dienender Durchbruch entsteht.
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Bevorzugt wird als Bauteil ein Stahlblech oder eine Kfz-Stahlfelge verwendet wird. Der Induktor wird vorzugsweise mit einem Sichtfenster mit den Abmessungen 75 mm × 50 mm gewählt wird, durch das eine Verdeckung der Prüfzone der Anregungsoberfläche des Stahlbleches oder der Kfz-Stahlfelge vermieden wird.
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Als Induktor kann ein Streifeninduktor verwendet werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensmäßig weiterhin dadurch gelöst, dass als Bauteil ein Bauteil aus einer Kohlefaserstruktur (CFK-Bauteil) verwendet wird.
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Vorzugsweise weist das CFK-Bauteil eine elektrische Leitfähigkeit in Faserrichtung im Bereich von 5 bis 15 kS/m und eine elektrische Leitfähigkeit quer zur Faserrichtung im Bereich von 0,1 bis 1 kS/m auf. Als CFK-Bauteil kann auch ein solches mit einem unidirektionalen Gelege verwendet werden. Bevorzugt wird das CFK-Bauteil auf einer Stahlblechunterlage positioniert wird. Für CFK-Bauteile eignen sich Anregungsfrequenzen von größer als 150 kHz.
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Die Detektion kleiner Defekte oder von Faserausrichtungen ist in CFK-Bauteilen vom induzierten Wirbelstrom abhängig. Bei Verwendung des Streifeninduktors können sich daher richtungsabhängig unterschiedliche Messergebnisse ergeben. Dieses Problem kann jedoch durch die Verwendung des Drehfeldinduktors vermieden werden, da sich die induzierten Stromflussrichtungen ständig ändern. Zudem ist es auch möglich, Messungen mit einer Transmissionsanordnung durchzuführen, bei der das Prüfobjekt zwischen der Thermografiekamera und dem Drehfeldinduktor angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 zur lokalen induktiven Hochtemperaturerwärmung auf mindestens 950°C zum induktiven Pressharten von im Leichtbau einzusetzenden Stählen verwendet, wobei bei Einsatz des Drehfeldinduktors Anregungsfrequenzen im Bereich von 150 KHz bis 250 KHz verwendet werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10 gelöst, die als miniaturisiertes Handprüfgerät ausgebildet ist, das ein robustes Gehäuse aufweist, in dem der kompakte Sensorkopf aus dem Induktor mit maßgefertigten Ferritteilen und aus der Thermografiekamera (Bolometerkamera) integriert ist, wobei zwischen der Thermografiekamera und dem Induktor im Gehäuse eine Schirmung und oberhalb der Thermografiekamera im Gehäuses ein Lüfter positioniert und Abstands-, Funktions- und Temperatorsensoren vorgesehen sind.
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Vorzugsweise besteht das Gehäuse des miniaturisierten Handprüfgerätes aus Kunststoff oder Aluminium, und die maßgefertigten Induktorbauteile weisen die Abmaße 255 mm × 130 mm × 60 mm an. Das Gewicht des miniaturisierten Handprüfgeräts kann 3 kg betragen. Zudem eignet sich der Induktor aufgrund seiner homogenen Heizverteilung sehr gut zur Durchführung des erfindungsgemäßen in der Transmissionsanordnung (sog. Durchlichtverfahren) der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Die Erfindung sorgt für eine Erweiterung des Anwendungsspektrums auf Rissprüfung in Stahl, z. B. in Stahlblechen und Stahlfelgen, auf Prüfung von Defekten wie Impact-Schäden in Bauteilen aus Kohlefaserstrukturen (CFK-Bauteilen) sowie auf eine lokale Erwärmung von Stahlblechen, um diese zu härten oder weich zu glühen. Die Miniaturisierung als Handprüfgerät der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ermöglicht dessen flexiblen Einsatz bei einseitiger Zugänglichkeit des zu prüfenden Bauteils in Reflexionsanordnung. Die Detektion von kleineren Defekten und von Faserausrichtungen in CFK-Bauteilen, die vom induzierten Wirbelstromfluss abhängig ist, kann in geeigneter Weise erfolgen. Durch eine passende Auswahl der Anregungsfrequenzen lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren für die verschiedenen Anwendungsbereiche optimieren. Zudem können die Induktoren auch in Transmissionsanordnung verwendet werden, da die homogene Erwärmung nicht nur auf den Bereich des jeweiligen Sichtfensters beschränkt sein muss.
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Die Einwirktiefe (Skintiefe) der Induktoren hängt von der Anregungsfrequenz ab. Für die Detektion von Fehlern in Schweißnaht- oder Schweißpunktverbindungen an Stahlblechen wird eine Mittelfrequenzanregung im Bereich von 10 kHz–20 kHz benötigt. Für die Rissprüfung in Stahl hat sich die Verwendung von Anregungsfrequenzen im Bereich von 150 kHz–250 kHz durchgesetzt. Für die Detektion von Schäden in CFK-Bauteilen eignen sich Frequenzen von größer als 150 kHz. Bei der Platinenerwärmung wird zunächst eine Mittelfrequenz benötigt, die zur Skintiefe bei niedrigen Temperaturen passt. Wird die Curietemperatur überschritten, ändert sich u. a. die relative Permeabilität sehr stark, so dass dann wesentlich höhere Anregungsfrequenzen verwendet werden müssen.
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Die Erfindung wird nun unter Bezug au die Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
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1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform eines im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Streifeninduktors,
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2 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum zerstörungsfreien Prüfen einer Kfz-Stahlfelge,
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4 eine Reproduktion der Thermografiekamera mit reflektierten Temperaturprofil eines Risses im geprüften Bauteil,
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5 eine schematische Darstellung der Reproduktion des reflektierten Temperaturprofils eines Risses in einem Stahlblech,
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6 eine schematische Darstellung einer Reproduktion eines CFK-Bauteils mit Impactschaden,
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7 eine schematische Darstellung einer Reproduktion eines CFK-Bauteils mit 0°/90° Faserorientierung,
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8 eine schematische Darstellung einer Reproduktion eines CFK-Bauteils mit 45°/125° Faserorientierung,
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9 eine Perspektivansicht eines schematisch dargestellten Streifeninduktors,
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10 ein Skintiefe-Temperatur-Diagramm von 22MnB5 für drei verschiedene Anregungsfrequenzen,
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11 ein Temperatur-Zeit-Diagramm von 22MnB5 für zwei verschiedene Anregungsfrequenzen, und
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12 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als miniaturisiertes Handprüfgerätes,
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Aus 1 geht eine erste Ausführungsform des Induktors 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung hervor, bei der der Induktor 1 einen einstückigen Rahmen 2 aus ferromagnetischen Material aufweist, der zwei parallele, im Abstand zueinander angeordnete rechteckförmige ferromagnetische Polplatten 3 besitzt, die an ihren Enden 4 jeweils über einstückig mit diesen ausgebildeten, verhältnismäßig schlanken Spulenkerne 5 derart verbunden sind, dass zwischen letzteren ein Durchbruch 6 des Induktors 1 gebildet ist, der von oben eine freie Sicht in den Raum zwischen den Polplatten 3 des Induktors 1 gewährt. Auf den beiden Spulenkernen 5, die im Querschnitt rechteckförmig sind und deren obere Fläche mit der jeweiligen Oberkante der beiden Polplatten 1 fluchtet, ist jeweils eine Spule 7 vorgesehen. Die beiden Spulen 7 sind gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet.
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Zur zerstörungsfreien Prüfung einer Fügeverbindung wie z. B. einer Schweißnaht oder eines Schweißpunktes eines Bauteils 8 wird, wie aus 2 ersichtlich ist, in dessen Anregungsoberfläche 9 mittels des Induktors 1 ein einen transversalen Wärmefluss erzeugender Wärmeimpuls induktiv eingebracht, wobei der Durchbruch 6 zwischen den Spulenkernen 5 des Induktors 1 auf die die Fügeverbindung umfassende Prüfzone 10 der Anregungsoberfläche 9 des zu prüfenden Bauteils 8 ausgerichtet und die Prüfzone 10 des Bauteils 1 homogen erwärmt wird.
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Zugleich wird auf der Seite der Anregungsoberfläche 9 des zu prüfenden Bauteils 8 eine Thermografiekamera 11 zum Durchbruch 6 im Induktor 1 ausgerichtet so positioniert, dass eine ungehinderte Sicht der Thermografiekamera 11 durch den Durchbruch 6 des Induktors 1 hindurch auf die homogen erwärmte Prüfzone 10 des Bauteils 8 gegeben ist und das reflektierte Temperaturprofil des zu prüfenden Bauteils 8 von der Thermografiekamera 11 durch den Durchbruch 6 des Induktors 1 hindurch sichtfrei erfasst wird. Das von der Thermografiekamera 11 erfasste reflektierte Temperaturprofil des geprüften Bauteils 8 wird dann mittels eines mit der Thermografiekamera 11 gekoppelten Rechners 19 ausgewertet.
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3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum zerstörungsfreien Prüfen einer Kfz-Stahlfelge 8. Das reflektierte Temperaturprofil in der Prüfzone 10 der angeregten Anregungsoberfläche 9 der Kfz-Stahlfelge 8 wird durch den Durchbruch 6 des Induktors 1 hindurch von der Thermografiekamera 11 erfasst. Während der thermografischen Rissprüfung kann die Kfz-Stahlfelge 8 um ihre Mittelachse rotieren. Die Abmaße des das Sichtfenster bildenden Durchbruches 6 des Induktors 1 können beispielsweise 75 mm × 50 mm betragen.
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Aus 4 geht eine Reproduktion der Thermografiekamera 11 mit reflektiertem Temperaturprofil eines Risses 13 im geprüften Bauteil 8 hervor. Aus der Reproduktion der Thermografiekamera ist der Riss 13 als Linie 14 mit punktartigen Endflächen 15 bildlich skaliert deutlich zu erkennen. Die Endflächen 15 kennzeichnen die Bereiche des Bauteils 8 an den Enden des Risses 13.
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In 5 ist eine schematische Darstellung der Reproduktion des reflektierten Temperaturprofils eines Risses 13 in einem Stahlblech 8 gezeigt. Die Länge des thermografisch erfassten Risses 13 im Stahlblech 8 ergibt sich durch den Abstand der punktartigen Endflächen 15 der Linie 14 in der thermografischen Reproduktion.
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In 6 ist eine schematische Darstellung einer Reproduktion der Thermografiekamera 11 eines CFK-Bauteils 8 mit einem Impactschaden 16 dargestellt. Bei der berührungslosen Prüfung des CFK-Bauteils 8 mittels Induktions-Thermografie ist der Impactschaden 16 in der Kohlefaserstruktur des CFK-Bauteils 8 deutlich zu erfassen.
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Aus 7 geht eine schematische Darstellung einer Reproduktion eines CFK-Bauteils 8 mit 0°/90° Faserorientierung hervor. Bei der berührungslosen Prüfung des CFK-Bauteils 8 mittels Induktions-Thermografie kann die Faserorientierung der Kohlefaserstruktur des CFK-Bauteils 8 festgestellt werden.
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In 8 ist eine schematische Darstellung einer Reproduktion eines CFK-Bauteils 8 mit 45°/125° Faserorientierung gezeigt. Das CFK-Bauteil 8 kann während der berührungslosen Prüfung mittels Induktions-Thermografie auf einer Metallblechunterlage 17 positioniert werden.
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9 zeigt eine Perspektivansicht eines schematisch dargestellten Streifeninduktors 1, wobei die Temperaturverteilung in der Anregungsoberfläche 9 eines Stahlblechs 8 zu dessen lokalen induktiven Hochtemperaturerwärmung gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann Aus 10 geht ein Skintiefe-Temperatur-Diagramm von 22MnB5 für drei verschiedene Anregungsfrequenzen bei Einsatz eines Drehstrominduktors 1 hervor. Beispielsweise liegt bei einer Temperatur von 600°C die Skintiefe d bei einer Anregungsfrequenz von 8 kHz oberhalb der Skintiefe d bei einer Anregungsfrequenz von 18 kHz.
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In 11 ist ein Temperatur-Zeit-Diagramm von 22MnB5 für zwei verschiedene Anregungsfrequenzen bei einer lokalen induktiven Erwärmung der Anregungsoberfläche 9 eines Bauteils 8 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die lokale induktive Erwärmung bei einer Anregungsfrequenz von 160 kHz deutlich schneller erfolgt als bei einer Anregungsfrequenz von 8,5 kHz.
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In 12 ist schematisch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als miniaturisiertes Handprüfgerätes 18 dargestellt. Das miniaturisierte Handprüfgerät 18 weist ein robustes Gehäuse 20 auf, das aus Kunststoff oder Aluminium hergestellt sein kann. In dem Gehäuse 20 ist ein kompakter Sensorkopf aus dem Induktor 1 mit maßgefertigten Ferritteilen und aus der Thermografiekamera 11 (Bolometerkamera) enthalten, wobei zwischen der Thermografiekamera 11 und dem Induktor 1 im Gehäuse 20 eine Schirmung 21 und oberhalb der Thermografiekamera 11 im Gehäuses 20 ein Lüfter 22 positioniert ist sowie Abstands-, Funktions- und Temperatorsensoren vorgesehen sind. Die maßgefertigten Induktorbauteile weisen beispielsweise die Abmaße 255 mm × 130 mm × 60 mm und das miniaturisierte Handprüfgerät 18 ein Gewicht von 3 kg auf. Die Abmessungen des Gehäuses 20 des miniaturisierten Handprüfgerätes 18 sind an die Abmaße der maßgefertigten Ferritbauteile angepasst. Der Induktor 1 kann als Streifeninduktor ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Induktor, Streifeninduktor
- 2
- Rahmen aus ferromagnetischem Material
- 3
- Polplatte
- 4
- Ende der Polplatte
- 5
- Spulenkern
- 6
- Durchbruch des Induktors
- 7
- Induktionsspule
- 8
- zu prüfendes Bauteil, Stahlblech, Kfz-Stahlfelge, CFK-Bauteil
- 9
- Anregungsoberfläche des Bauteils
- 10
- Prüfzone des Bauteils
- 11
- Thermografiekamera
- 12
- Ringkern
- 13
- Riss
- 14
- Linie
- 15
- Endfläche
- 16
- Impactschaden
- 17
- Metallblechunterlage
- 18
- miniaturisiertes Handprüfgerät
- 19
- Rechner
- 20
- Gehäuse
- 21
- Schirmung
- 22
- Lüfter
