The Crack Comes Along for the Ride…
but it can – no problem, as long as the crack propagation remains steady.

Magnetic Particle Inspection

The plane is cracking up…

Yes – but it’s no problem, as long as the crack propagation has not reached the uncontrolled phase yet. And to make sure that it hasn’t reached that stage, regular and systematic checks are not only advisable, but critically necessary. Not every crack is a problem, but some of them, especially cracks on the surface of dynamically loaded components, can be signs of dangerous part defects or failure. To decide which is the case, these cracks must be found and assessed.

Investigative results from any number of failure/damage reports have shown that it is primarily surface cracks which lead to part failure, as the surface is typically the site of the highest loads. In the past, an erroneous belief was widespread that every single crack or imperfection (no matter how tiny) would eventually lead to part failure; nowadays, the principles of fracture mechanics together with improved knowledge of material toughness and extensive experimental data (such as that surrounding Airbus wings, among others) have shown us that this is not necessarily the case. Nonetheless, the problem of finding and identifying cracks, and (more importantly) determining their potential to be lethal, is the first order of business for non-destructive material and component testing.

Magnetpulverrißprüfung nach
DIN EN 1369

Für ferromagnetische Werkstoffe – wie die Standard-Gusseisenwerkstoffe (mit Ausnahme der austenitischen Sorten) – ist dann die Magnetpulverrißprüfung (nach DIN EN 1369 (2013-01) unter Kosten- und Praktikabilitätsgesichtspunkten die erste Wahl. Zumal es deutlich empfindlicher, schneller und eindeutiger in der Anzeige ist, als das Farbeindringverfahren. Die Magnetpulverrißprüfung beruht auf der Feldverdrängung durch Risse, Lunker, Schlackenzeilen und ähnlicher Fehler. An solchen Stellen muss der höhere magnetische Widerstand durch Vergrößerung des Durchtrittquerschnitts ausgeglichen werden. Dabei können Kraftlinien aus dem Werkstück austreten, sofern der Fehler an oder dicht unter der Oberfläche (2 – 3 mm) liegt.

Magnetisierung des Bauteils

Nach der Magnetisierung wird Magnetpulver (Eisenoxidpulver) oder eine Magnetpulversuspension auf das zu prüfende Bauteil gestreut bzw. gesprüht. Die ferromagnetischen Teilchen werden von dem Streufeld bzw. den Magnetpolen angezogen und sammeln sich um den Riss. Da das Magnetfeld im übrigen Bauteil ungestört ist, lagern sich die Teilchen nur im Bereich des Risses an. Der Riss ist damit an der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils deutlich sichtbar. Zur Kontrasterhöhung wird dem Pulver in der Regel noch ein fluoreszierender Farbstoff zugegeben. Nach dem Prüfvorgang muss das geprüfte Bauteil wieder entmagnetisiert werden. 

Umso Risse in Längs- wie in Querrichtung zu bekommen, verwendet i.d.R. man die beiden Messprinzipien Strom- und Felddurchflutung. Leitet man den Strom direkt durch das Prüfstück, bildet sich um das Werkstück ein Magnetfeld (kreisförmig um das Bauteil).

Magnetische Felddurchflutung

Erzeugt man mit einem U-förmigen Eisenjoch und einer Spule ein Magnetfeld und legt die beiden Pole an den stabförmigen ferromagnetischen Werkstoff, so bildet sich in diesem ebenfalls ein Magnetfeld. Die Feldlinien verlaufen nun in Richtung der Stabachse. Diese Art der Magnetisierung bezeichnet man als Felddurchflutung.  Die Feldlinien gehen immer den Weg des geringsten magnetischen Widerstandes. Wird der Stab nun an einer Stelle aufgetrennt oder befindet sich ein Riss an der Oberfläche oder direkt darunter, werden die Feldlinien umgelenkt und müssen das Material verlassen. An der entsprechenden Stelle bildet sich das so genannte Streufeld.

Gusseisenkomponenten sind nun – um auf das Thema der Einleitung zurück zu kommen, etwas preisgünstiger als Flügel von Passagierflugzeugen im montierten Zustand…. Aus diesem Grund nehmen wir bei Brechmann-Guss, gleichgültig um welchen Werkstoff es sich handelt und in welche Branche unser Gussteil gehen sollte, solche Fehlteile „aus dem Rennen“.

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