Induktive Thermografie für die Prüfung von Stahlstäben
Pseudoanzeigen vermeiden
Bei der Fehlerprüfung runder und quadratischer Stabstähle für Kurbelwellen, Motor- und Fahrwerkskomponenten setzen die Lech-Stahlwerke GmbH im Landkreis Augsburg ein Testsystem der Institut Dr. Foerster GmbH & Co. KG ein. Mit dem Verfahren der Wärmeflussthermographie erzielt das System bei Prüfgeschwindigkeiten von bis zu 1,5m/s durch patentierte Softwarealgorithmen eine reproduzierbare Fehlererkennung bei gleichzeitiger Unterdrückung von Pseudoanzeigen.
Michael Herr ist Leiter der Adjustage bei der Lech-Stahlwerke GmbH im bayerischen Meitingen. Das Werk verarbeitet im Jahr rund 1,1Mio Tonnen Stahl; ca. 80% des Edelbaustahls wird für europäische Automobilhersteller und deren Zulieferer produziert, das heißt höchste Anforderung an Fertigungspräzision bei minimaler Fehlerquote. Entsprechend aufwändig sind die Prüfprozesse. „Die bisherige Anlage hatte aus mehreren Komponenten verschiedener Lieferanten bestanden. Es gab Probleme bei den Kommunikationsschnittstellen, wenn ein Fehler auftrat, und dann stand die Anlage still“, so Herr. „Mit der Beauftragung von Foerster hat sich das geändert, da hier alles, sowohl Soft- als auch Hardware, aus einer Hand kommt.“
Trennsicherheit zwischen Materialfehlern und Pseudoanzeigen
Zur Homogenisierung und Erhöhung des Emissionskoeffizienten wird das Prüfteil vor der Prüfung mit Wasser fein benetzt. Eine Induktionsspule erwärmt das Prüfteil, wobei es an oberflächenoffenen Fehlern zu einem lokalen Temperaturanstieg kommt, der proportional zur Fehlertiefe ist. Vier Infrarotkameras tasten die Oberfläche des Prüfteils lückenlos ab und die Daten werden in Echtzeit gespeichert. Bei bisherigen Verfahren zur Prüfung von Stahlknüppeln durch induktive Thermographie wurde die Temperatur eines jeden Oberflächenpunktes nur einmal erfasst. Das neu entwickelte und mittlerweile patentierte Auswertungsprinzip basiert auf der dynamischen Erfassung der Temperaturentwicklung – also mehrere Messungen desselben Oberflächenpunktes innerhalb eines Zeitintervalls. Damit (und unter Einsatz spezieller Softwarealgorithmen) wird eine maximale Trennsicherheit zwischen tatsächlichen Materialfehlern und Pseudoanzeigen erzielt. Für den Einsatz bei den Lech-Stahlwerken hat Foerster die Anlage mit der Bezeichnung DefectoVision IR individuell angepasst. Besonders wichtige Features waren die reproduzierbare Erkennung von Fehlern ab 0,3mm Tiefe und ab 12,5mm Länge, Minimierung von Pseudoanzeigen, automatische Detektion und Markierung der Fehler sowie eine hohe Prüfgeschwindigkeit. Des Weiteren zeichnet sich die Anlage durch Schnittstellen zur Level-2-Anbindung und die Möglichkeit zur Speicherung der Ergebnisse in einer Datenbank aus.
Vorteile gegenüber Magnetfeldprüfung
„Erstaunlich viele Unternehmen arbeiten noch mit einer manuellen Magnetpulverprüfung. Die Ergebnisse dieser Methode sind sehr subjektiv, kaum reproduzierbar und sehr schwer zu dokumentieren“, erklärt Diplom-Physiker Stefan Koch, Produktspezialist Thermographie bei Foerster. Diese Art der Prüfung ist sehr empfindlich, daher gibt es zu viele Anzeigen, die zudem keine Informationen über die Risstiefe liefern. Ein Ausblenden von Fehlern unterhalb einer einstellbaren Schwelle ist unmöglich. Zudem ist das Verfahren langsam. „Thermographie-Verfahren ergeben reproduzierbare Daten über Lage und Tiefe der Fehler, die in einer Datenbank archiviert und in einem vollständigen Protokoll ausgegeben werden können“, so Koch. Für den Leiter der Adjustage, Michael Herr, bedeutet das neue Prüfsystem in mehrfacher Hinsicht eine Verbesserung und Effizienzsteigerung seiner Produktion: „Wir sind sehr zufrieden mit den speziell für die Anforderungen in unserem Unternehmen angepassten Softwaremodifikationen. Das System ist jetzt permanent verfügbar, die Prüfgeschwindigkeit konnte deutlich erhöht werden, die Abmessungen sind kompakter, die Betriebskosten niedriger. Das bei der Prüfung erstellte Datenbankmaterial kann auch im Nachhinein auf vielfältige Weise ausgewertet werden. Und mit der Fernwartungsoption habe ich den Support der Spezialisten von Foerster praktisch immer verfügbar“.
