Oberflächen- und Volumenprüfung an Gussstücken

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LVQ-WP-Firmengruppe
besteht aus
LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH
LVQ-WP Prüflabor GmbH
LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH & Co.KG
140 Mitarbeiter, 10 Millionen € Umsatz an 3 Standorten (Mülheim an der Ruhr, Magdeburg und Bremen.
Geschäftsfelder: 1. Ausbildung, 2. Dienstleistung, 3. Inspektion
Magdeburg
Mülheim an der Ruhr
Bremen
Oberflächen- und Volumenprüfung an Gussstücken.Doc
1
von Dr.-Ing. Karlheinz Schiebold, LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH, Mülheim an der Ruhr
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
2. Gießen als Herstellungsverfahren und Gusswerkstoffe
3. Gussfehler
3.1
Oberflächenfehler
3.1.1
Warmrisse
3.1.2
Poren und Gasblasen
3.2
Volumenfehler
3.2.1
Lunker
3.2.2
Sand- und Schlackeneinschlüsse
3.2.3
Kernstützen
3.2.4
Seigerungserscheinungen
4. Prüfverfahren
4.1
Eindring-, Magnetpulver- und Sichtprüfung
4.1.1
Eindringprüfung
4.1.2
Magnetpulverprüfung
4.1.3
Sichtprüfung
4.2
Durchstrahlungs- und Ultraschallprüfung
4.2.1
Durchstrahlungsprüfung
4.2 .2
Ultraschallprüfung
5. Betrachtungen zur Entwicklung der Gussprüfung
2
1. Einführung
Eine ausführliche Darstellung von Oberflächen- und Volumenprüfungen an Gussstücken ist aufgrund der Vielzahl von Gusswerkstoffen, Gussfehler oder Prüfverfahren nicht in einem kurzen Vortrag zu erstellen. Deshalb
werden nachfolgend auch die verfahrensbedingten Grundlagen der Prüfverfahren als bekannt unterstellt. nur die
wichtigsten Parameter für diese Aufgabenstellung diskutiert. Beispielsweise wird die Wirbelstromprüfung im Zusammenhang mit der Prüfung von Gussstücken nicht erwähnt, weil sie im Vergleich zu den anderen Prüfverfahren vernachlässigbar in der Anwendung ist. Weiterhin werden die Nichteisen-Gusswerkstoffe nicht behandelt,
weil ihre Anwendung zu speziell ist und den Rahmen des Vortrages überschreiten würde. Ein weiterer Punkt,
der diesbezüglich keine Berücksichtigung gefunden hat, sind die speziellen Verfahren der Abnahme von Gussstücken, wie z.B. der ASME-Code. Schließlich kann aus Zeitgründen auch auf die Technik der Gießverfahren
nicht speziell eingegangen werden, obwohl sich die Fehler vielfach daraus ableiten. Ferner sollen Fehler, die
durch ungenügende Wärmebehandlung oder durch nachfolgende mechanische Bearbeitung entstehen, nicht im
Vortrag aufgeführt werden.
2. Gießen als Herstellungsverfahren und Gusswerkstoffe
Schwierige Geometrien z. B. von Ventilgehäusen in Kraftwerken können oft nicht durch Fügen (z. B. Zusammenschweißen) von Halbzeug hergestellt werden. Die Teile werden dann in einem Stück direkt gegossen. Hierzu benötigt man eine Form, die meistens nach dem Abguss zerstört wird (verlorene Form). Es gibt aber auch
Metallformen (z. B. Kokillen), die wieder verwendbar sind. Um die geeignete Form herzustellen, wird in der Regel um ein Modell Formsand verfestigt, dass eine Nachbildung des Gussteils ist. Da die Gussteile meist hohl
sind, muss nach dem Entfernen des Modells ein Kern eingeführt werden. Damit der Kern beim Einguss der
Schmelze nicht verrutscht, muss er durch Kernstützen gehalten werden. Jede Gussform braucht mindestens einen Einguss (Speiser) und einen Steiger. Durch den Speiser wird das flüssige Metall in die Form gefüllt. Der
Steiger dient zum Entweichen von Luft und Verunreinigungen aus der Form.
Das Gefüge von Gussteilen und damit die mechanischen Eigenschaften kann nach dem Abguss nur noch durch
eine Wärmebehandlung, aber nicht mehr durch Umformen, verändert werden. Daher ist die richtige Wahl der
Form, des Formwerkstoffs und der Gießtemperatur entscheidend für die mechanischen Eigenschaften des späteren Gussteils. Die Abkühlgeschwindigkeit wird beispielsweise durch den Formwerkstoff und das Volumen der
Form bestimmt. Ziel ist ein Feinkorn-Gefüge an der Oberfläche (= Gusshaut), wodurch eine höhere Festigkeit
und eine größere Korrosionsbeständigkeit erreicht werden soll.
Eine hohe Gießtemperatur begünstigt die Tendenzen zur Dentridenbildung bei Kokillenguss und zu Grobkornbildung bei Sandguss. Einen guten Kompromiss stellt z. B.ein Gefüge mit der äußeren Gusshaut als Schreckschicht, einer nachfolgenden unterdrückten Dentridenbildung und Globuliten im Innern. Es kann
z.B. durch Absenken der Gießtemperatur eingestellt werden, die für einige Gusswerkstoffe in Tabelle 1 zusammengestellt worden ist.
Giesstemperaturen in Grad Celsius
Tabelle 1
Grauguss
1.200 - 1.300
Stahlguss
1.550 - 1.600
Aluminiumguss
630 - 710
Gießtemperaturen für verschiedene Gusswerkstoffe [ 1 ]
Keime entstehen zuerst an der kalten Wand. Da der Temperaturunterschied sehr groß ist, entstehen hier sehr
viele Keime gleichzeitig. An diese Keime kristallisiert weitere Schmelze an, so dass die Keime senkrecht zur
Wand in die Schmelze wachsen (Bild 1). Die hauptsächlichste Wachstumsrichtung ist die Richtung der besten
Wärmeableitung. Ist die Wärmeableitung durch die Wand sehr groß (Kokillenguss), so entstehen lange "dentritische Kristalle". Ist die Wärmeableitung langsam, ist also keine Vorzugsrichtung vorhanden, so entstehen eher
runde, "globulitische Kristalle" (Sandguss).
3
Bild 1
Kristallisation der Schmelze beim Gießen [ 1 ]
Nach dem Stahlgewinnungsprozess muss die Schmelze abgegossen werden. Dies geschieht entweder in Blöcken oder Formen zur Weiterverarbeitung durch Schmieden, Walzen und Pressen oder zu Gussstücken, die im
wesentlichen ihre endgültige, komplizierte Gestalt erhalten. Man unterscheidet im wesentlichen folgende Gießverfahren:
Blockguss,
Strangguss,
Kokillenguss,
Druckguss,
Schleuderguss,
Sandguss.
3. Gussfehler
Fehler bezeichnet man in der Werkstoffprüfung als Ungänzen, die die Verwendbarkeit der Gussstücke beeinträchtigen. Solange das nicht nachgewiesen ist, werden Anzeigen, Unvollkommenheiten o.ä. als Ungänzen bezeichnet. Ungänzen in Halbzeugprodukten sind oft ursächlich auf das Erschmelzen, Gießen und Erstarren des
Werkstoffes als Gussblock oder als Stranggussbramme zurückzuführen, ehe diese als Block, Bramme oder
Knüppel weiterverarbeitet werden.
Bei Gussteilen sind Schmelz- und Gießtemperatur, der Werkstoff mit seinen Legierungsbestandteilen und nicht
zuletzt die Eisenbegleitelemente, wie Schwefel und Phosphor von besonderem Einfluss auf das Entstehen derartiger Ungänzen. Beispielsweise sind sie meistens auf die typischen metallurgischen Einflussgrößen zurückzuführen, wie unzulängliches Gießen, falsches Entleeren der Gussstücke aus der Form, überhöhte oder zu niedrige Gießtemperatur und eingeschlossene Gase oder eingeschlossenen Formsand. Formstoff und Werkstoff spielen neben den technologischen Einflussgrößen eine bedeutende Rolle.
4
3.1
Oberflächenfehler
3.1.1 Warmrisse
Bei hochlegierten Werkstoffen besteht der letzte Rest Schmelze zwischen den Kristallen oft aus niedrigschmelzendem Material. Es kann sich dabei z.B. um Schwefel, Sauerstoff oder Phosphorverbindungen handeln, die als
"Seigerungen" zwischen den bereits festen Körnern noch flüssig sind, wenn aufgrund der Volumenschrumpfung
im Gussteil bereits starke mechanische Spannungen auftreten (Bild 2).
Bild 2
Warmrissbildung [ 8 ]
Diese mechanischen Spannungen kann der Werkstoff dann nicht mehr aufnehmen, er reißt längs der Flüssigkeitsfilme. Ähnliche Erscheinungen gibt es auch bei der Abkühlung von Schweißgut am Endkrater (Endkraterrisse). Risse, unabhängig von ihrer Art, ergeben bei der Eindringprüfung fast durchweg lineare Anzeigen. Solche
Anzeigen sind in den meisten Regelwerken unzulässig (AD-Merkblatt HP 5/3).
3.1.2 Poren und Gasblasen
Eine Schmelze enthält im Gegensatz zum Feststoff eine große Menge an gelöstem Gas. Dieses Gas muss beim
Festwerden aus dem Metall verschwinden. Es ballt sich meist an der Grenzfläche flüssig / fest zu Gasblasen zusammen und entweicht durch die noch flüssige Schmelze an die Luft oder in den Formsand. Dazu braucht das
Gas Zeit. Erstarrt die Schmelze zu schnell, so können diese Blasen "eingefroren" werden und zur Porenbildung
führen. Bild 3 zeigt Gasblasen in einem Block aus unberuhigtem Stahl.
Bild 3
Gasblasen in einem Block aus unberuhigtem Stahl [ 1 ], [ 8 ]
5
3.2
Volumenfehler
3.2.1 Lunker
Beim Abkühlen reduziert sich das Metallvolumen. Dies gilt auch beim Gießen; hier sind drei Phasen der Volumenminderung festzustellen (Tabelle 2):
1. Volumenminderung im flüssigen Zustand (durch Einfluss und Steiger ausgleichbar),
2. Volumenminderung im plastischen "teigigen" Zustand: Schwindung (Innen: flüssig; außen: teigig,
fest, Schmelze gleicht Volumenänderungen von innen aus),
3. Volumenminderung im festen Zustand Schrumpfung (werkstoffabhängige Volumenkontraktion).
Besonders drastisch ist die Volumenminderung beim Übergang flüssig / fest (teigig). Hier treten Schwindlungshohlräume, Lunker genannt, auf (Bild 4).
Bild 4
Tabelle 2
Lunkerbildung
Werkstoff
Schwindung in %
Schrumpfung in %
Grauguß
2,8
1,0
Stahlguß
4,5
3,0
Aluminiumguß
5,0
1,3
Schwindung und Schrumpfung bei wichtigen Gusswerkstoffen [ 1 ]
Schrumpfrisse treten deshalb bevorzugt im Bereich großer Wanddickenänderungen auf. In der Abgussform wird
der Werkstoff an den Wänden zuerst fest und erstarrt schließlich in Schichten. Beim Übergang flüssig / fest führt
jedoch die Volumenminderung dazu, dass die Flüssigkeit im Innern diese ausgleichen muß, wodurch der Spiegel der Schmelze absinkt und ein sog. Kopflunker entsteht, der beim Sandguss durch den Speiser und beim Kokillenguss durch den Blockkopf aufgenommen wird (Bild 5).
6
Bild 5
Blocklunker in einem Stahlblock
Bei globulitischer Erstarrung im Innern kann zusätzlich zwischen einzelnen Körnern noch Restschmelze liegen,
die dann verästelte Hohlräume zwischen den Körnern hinterlässt. Es entstehen Mikrolunker, Gasblasen,
Schwammiges Gefüge (Bild 6).
Bild 6
Mikrolunker im Inneren einer Lagerschale aus Stahlguss [ 1 ]
3.2.2 Sand- und Schlackeneinschlüsse
Abplatzen des Formsandes beim Verfüllen der Form führt zu warzenartigen Erscheinungen (Schülpen) an der
Oberfläche und zu Sandeinschlüssen im Innern des Gusswerkstoffes. Durch Desoxidationsvorgänge und Reaktion mit feuerfesten Auskleidungsstoffen entstehen nichtmetallische Produkte, die ebenfalls im Werkstückinnern
"eingefroren" werden können (Schlacken).
3.2.3 Kernstützen
Kernstützen bei Hohlteilen dienen dazu, die Form so abzustützen, daß sie nicht verrutscht und so die Maßgenauigkeit gefährdet wird. Kernstützen bestehen aus demselben Material wie das Gussteil. Sie werden mit dem
Gusswerkstoff verschweißt. Ist die Stütze ankorrodiert, ölig oder schmutzig, so gelingt das Verschweißen nicht
und es entsteht eine Art von "Bindefehler" zwischen Gusswerkstoff und Kernstütze. Diese Erscheinung ist als
Fehler zu werten ("unverschweißte Kernstützen"), die die Bauteilhaltbarkeit entscheidend beeinträchtigt.
7
3.2.4 Seigerungserscheinungen
Seigerungen des Blockes werden im allgemeinen bei der Prüfung nicht festgestellt, da es sich im wesentlichen
um Entmischungserscheinungen beim Erstarren handelt. Der Prüfer findet dagegen oft nichtmetallische Einschlüsse sowie Schlacken oder Risse, die in den Seigerungszonen bevorzugt angeordnet sind.
4. Prüfverfahren
4.1
Eindring-, Magnetpulver- und Sichtprüfung
4.1.1 Eindringprüfung
Bei der Eindringprüfung [ 1 ], [ 8 ] werden grundsätzlich nur Ungänzen gefunden, die zur Oberfläche hin offen
sind. Deshalb sind innere oder volumenhafte Ungänzen mit diesem Prüfverfahren nicht detektierbar.
Bei der Eindringprüfung findet der Prüfer oft Poren, nichtmetallische Einschlüsse sowie Schlacken oder Risse,
die in den Seigerungszonen bevorzugt angeordnet sind.
Porosität erzeugt im Eindringbild weitestgehend rundliche Anzeigen, Risse oder trennungsartige Anzeigen linienförmige Anzeigen. Deshalb wird in den Normen und Regelwerken auch prinzipiell zwischen linearen und nichtlinearen Anzeigen unterschieden, wobei lineare Anzeigen
4.1.2 Magnetpulverprüfung
Die Magnetpulverprüfung [ 2 ]ist an ferromagnetische Werkstoffe gebunden, weil diese günstige magnetische
Eigenschaften aufweisen, wie z.B. eine Permeabilität von r  100 oder einen magnetischen Fluss von B  1
Tesla erreichen lassen. Sie basiert im Grunde auf den Permeabilitätsunterschieden zwischen Eisen (Prüfstück)
und Luft (Ungänze) und funktioniert dann am besten, wenn dieser Unterschied am größten ist.
Die Magnetpulverprüfung gestattet den Nachweis von Ungänzen, die entweder zur Oberfläche hin geöffnet oder
dicht unter der Oberfläche verdeckt angeordnet sind. Die Nachweisgrenze hängt mit Sicherheit in erster Linie
vom Oberflächenzustand und den Magnetisierungsbedingungen ab. Sind beide optimal, d.h. die Ungänzentiefe
ist größer als die Rautiefe, jedoch nicht größer als 0,2 bis 0,4 mm und für das ferromagnetische Werkstück werden hinreichende Feldstärkewerte erreicht, so kann die Nachweisgrenze bei ca. 10 m angegeben werden [ 2 ].
Die Tiefenwirkung der Magnetpulvermethode, d.h. der Nachweis von Ungänzen unterhalb der Oberfläche ist
umstritten. Fest steht, daß die Anzeigenfähigkeit mit zunehmender Tiefe abnimmt, wobei apparative Einflüsse,
die Ungänzenart und -form sowie die Magnetisierungsbedingungen verantwortlich sind. Quantitative Aussagen
über die Ungänzentiefe sind jedenfalls nicht möglich [ 6 ]. Die Verfahrensgrundlage ergibt eine empfindlichere
Detektion im Oberflächenbereich bei Wechselstrommagnetisierung und eine größere Tiefenwirkung bei Gleichstrommagnetisierung. Ursache für die größere Tiefenwirkung bei Gleichstrommagnetisierung ist die gleichmäßigere Erfassung des gesamten Prüfstückquerschnitts, wobei die Anzeigefähigkeit jedoch nicht nur vom Oberflächenabstand, sondern auch von der Anordnung der Ungänze im magnetischen Fluss und von ihren Abmessungen selbst abhängt. Allerdings kann eine komplizierte Werkstückgeometrie den Anforderungen an die Anzeigenbildung entgegenstehen, weil die Prüfstücke in solchen Fällen oft mehrfach mit unterschiedlichen Feldstärken
und Einspannungen geprüft werden müssen [ 7 ].
In unmittelbarer Umgebung der Einspann- und Kontaktstellen ist kein Ungänzennachweis möglich, da das Prüfmittel infolge der mechanischen Berührung nicht dorthin gelangen kann und die Feldlinien an den Polbereichen
nahezu senkrecht austreten und somit keinen Streufluss bilden können. Abhilfe kann durch eine Mehrfachmagnetisierung geschaffen werden.
8
Man kann davon ausgehen, daß bei einer zerstörungsfreien Prüfung generell vier Aussagen getroffen werden
können:
1. Ein Fehler ist vorhanden und richtig erkannt (true-positive),
2. Es ist kein Fehler vorhanden und es wird auch kein Fehler angezeigt (false-negative),
3. Ein Fehler ist vorhanden, wird aber nicht angezeigt (true-negative),
4. Es ist kein Fehler vorhanden und trotzdem wird ein Fehler angezeigt (false-positive).
Unter Berücksichtigung, daß die Aussagen 1 und 3 die fehlerhaften und 2 und 4 die fehlerfreien Prüflinge beschreiben, kann die Qualität des jeweiligen Prüfsystems unabhängig von der Gerätejustierung in einem Diagramm dargestellt werden, das Schlußfolgerungen über die Wahrscheinlichkeit von Fehleranzeigen und von
Falschaussagen zuläßt (Bild 7).
Bild 7
Wahrscheinlichkeiten von echtem (tp) und von Pseudoausschuß (fp)
bei verschiedenen Prüfsystemen [ 6 ]
Während ein Prüfsystem auf der Geraden 0 mit gleicher Wahrscheinlichkeit richtige und falsche Ergebnisse erzielt und damit im Prinzip nicht einsetzbar ist, werden beim System 5 nur 10%, bei Justierung auf 70% sogar nur
noch 3% falsche Aussagen produziert. Die Fläche unter den Kurven geben damit Anhaltspunkte für die Qualität
eines Prüfsystems mit 50% (sehr schlechtes System) bis 100% (optimales Prüfsystem. Man bezeichnet diese
Verfahrensweise zur Einschätzung der Auffindwahrscheinlichkeit von Anzeigen als ROC-Methode (Receiver
Operating Charakteristics [ 6 ] [ 10 ]).
Die Bewertung der meisten zerstörungsfreien Prüfverfahren wird mit Hilfe von Testfehlern eingestellt. Die Wirksamkeit des Verfahrens wird dann nach seiner Fähigkeit beurteilt, welche Anzeigen oberhalb der Registriergrenze sicher erkannt und welche unterhalb mit Sicherheit nicht festgestellt werden. Der Bereich um diesen Pegel, in
dem beides mit Unsicherheiten unterhalb von 95% und oberhalb von 5% verbunden ist, nennt man Unsicherheits- oder Graubereich. Ein Prüfverfahren mit schmalem Unsicherheitsbereich ist besser als ein Verfahren mit
breitem Bereich (Bild 8). Bei der Magnetpulverprüfung liegt der quantitativ bedingte Unsicherheitsbereich stets
an der Grenze der Anzeigenerkennbarkeit.
9
Bild 8
Definition des Unsicherheitsbereiches bei der Magnetpulverprüfung [ 6 ]
Maßgebend für den Rissnachweis ist die totale Permeabilität. Sie ist feldstärkeabhängig, jedoch in Grenzen, die
es erlauben, dass in der Praxis unterschiedliche Werkstoffe, Querschnitte und Richtungen ausreichend magnetisiert und die Magnetisierung mit den bekannten Formeln berechnet werden können.
Da die Auswertung von Magnetpulveranzeigen gegenwärtig noch fast durchweg vom Menschen ausgeführt wird,
ist sie auch zu einem gewissen Grad fehlerhaft. Es bleibt ein Restrisiko für das Aussortieren fehlerhafter Teile
bestehen. Statistische Untersuchungen an einer großen Zahl von Prüfteilen aus dem Automobilbau haben beispielsweise ergeben, dass im Vergleich der zerstörungsfrei festgestellten und der tatsächlich vorhandenen Fehlergrößen eine vollständige Erkennbarkeit mit zerstörungsfreien Prüfsystemen nicht erwartet werden kann. Mit
solchen statistischen Auswertungen lassen sich die Zuverlässigkeit und Nachweisempfindlichkeit der Magnetpulverprüfung quantitativ recht ordentlich belegen, subjektive von objektiven Einflüssen trennen, aber auch
Mängel in der Fertigung und in der Prüfung analysieren.
Einen besonderen Aspekt stellt in diesem Zusammenhang die Sehfähigkeit des Prüfpersonals dar. Hierbei muss
die Gesamtbelastbarkeit des menschlichen Auges berücksichtigt werden, die u.a. auch durch Medikamente, Diabetes oder Augenerkrankungen herabgesetzt werden kann. Eine ununterbrochene Prüftätigkeit über mehrere
Stunden bedeutet eine sehr hohe Belastung des Sehorgans.
Bei der fluoreszierenden Prüfung ist die Tatsache zu bedenken, dass in abgedunkelten Räumen geprüft werden
muss. Bei abgedunkeltem Gesichtsfeld erhöht sich die Empfindlichkeit des Auges (Dämmerungssehen). Die Zeit
bis zur vollständigen Adaption des Auges an ein stark abgedunkeltes Gesichtsfeld beträgt ca. 40 Minuten. Störungen der Adaptionsfähigkeit können Prüfsicherheit beeinträchtigen. Bei sehr hohen Bestrahlungsstärken über
30 W/m2 brauchen die Prüfkabinen oder Arbeitsplätze nicht mehr so stark abgedunkelt zu werden, um den gleichen Kontrast der Leuchtdichten zwischen Anzeige und Umfeld zu erhalten. Wichtig ist auch die Gestaltung des
Arbeitsplatzes hinsichtlich des Blick- und Gesichtsfeldes des Prüfers und der weitgehenden Vermeidung von
Blendwirkungen, was sich insbesondere bei der Prüfung von metallisch blanken Teilen nicht immer verhindern
lässt.
Die zum Ungänzennachweis erforderliche Streuflussbildung ist abhängig von der Art und Form bzw. Geometrie
der Ungänzen. Schlecht nachgewiesen werden können z.B. relativ breite Oberflächenfehler mit abgerundeten
Kanten und flachem Grund, die u.U. einen zu geringen oder keinen ausreichenden Streufluss und somit keine
Anzeigen bilden. Auch Schalen oder Schmiedeüberlappungen, die ebenfalls relativ flach in das Prüfstück „hineinlaufen“, oder mit ferromagnetischen Schlacken (Eisenoxid) gefüllte Spalten ergeben nur schwache und oftmals verwaschene Anzeigen durch eine verminderte Streuflussbildung.
10
4.1.3 Sichtprüfung
Richtiges Sehen ist nicht nur für jeden Menschen eine wichtige Voraussetzung für die Erfassung seiner Umwelt,
es ist für fast alle Prüfprozesse eine der wesentlichsten Voraussetzungen, um Fehler zu erkennen und bewerten
zu können. Um beim Sehen von Sichtprüfung sprechen zu können, muss neben der Wechselwirkung zwischen
dem Medium Licht und dem Prüfgegenstand auch noch bekannt sein, worauf es denn bei dieser Prüfung ankommt! Es müssen Prüfmerkmale vorgegeben werden, auf die der Prüfer bei seiner Betrachtung zu achten hat,
Bedingungen fixiert werden, die eine reproduzierbare Prüfung gewährleisten und Maßstäbe gesetzt werden,
nach denen eine Bewertung erfolgen soll. Insoweit ist die Sichtprüfung in eine Vielzahl von bekannten Prüfverfahren integriert. Wir führen Sichtprüfungen durch, wenn z. B. bei der Oberflächenrissprüfung Anzeigen erfasst
und bewertet werden. Bevor der Prüfvorgang beginnt, soll der Prüfer den Prüfbereich auf sichtbare Ungänzen
absuchen [ 13 ].
Mit dem Gültigwerden des Europäischen Regelwerkes EN 473 wird seit einigen Jahren die Sichtprüfung (engl.
Visuell Testing - VT) als selbständiges Prüfverfahren beschrieben und angewendet [ 3 ]. Die Aufwertung, die die
Sichtprüfung in den letzten Jahren auch in Regelwerken erfahren hat, ist nicht zuletzt der Tatsache geschuldet,
dass jeder glaubt, diese relativ wenig aufwendige Prüfung selbst durchführen zu können, wenn er nur ausreichend „gut sehen“ kann. Die EN 473 hat sicher nicht zuletzt deshalb Voraussetzungen klargestellt, die diese
Umstände präzisieren [ 19 ].
 VT Prüfung in einer der Stufen 1, 2 oder 3 erfordert qualifiziertes und zertifiziertes Personal,
 die Prüfdurchführung soll gemäß schriftlich festgelegter Prüfanweisung erfolgen und
 im Ergebnis der Prüfung muss ein Protokoll, Befund oder Beleg erstellt werden.
Der Prüfbereich als der zu untersuchende Teil der Oberfläche des Prüfstücks ist nicht nur durch seine Abmessungen zu beschreiben. Hinzu kommen der Werkstoff, der Oberflächenzustand, die Ausleuchtung, die Richtungen von Beleuchtung und Betrachtung sowie sog. „Prüfmerkmale“, die bei der Prüfung zu erkennen den Größen
von Fehlern, Abweichungen, usw. entsprechen.
In vielen Fällen gibt es eine sog. integrale oder Übersichtsprüfung. Dabei werden Auffälligkeiten registriert und
ein Gesamteindruck des Bauteils aufgenommen. Daran schließt sich dann die spezielle Sichtprüfung mit konkreten Prüfzielen/Prüfmerkmalen an. Für eine spezielle Sichtprüfung sind Prüfbereiche, Prüfbedingungen und Prüfumfänge zu definieren. Ein fester Zeitpunkt für die Sichtprüfung lässt sich infolge der Vielseitigkeit des Verfahrens nicht angeben. Richtig ist eine planmäßige Einbindung in technologische Folgen. Möglich sind VTPrüfungen von Beginn bis Ende des technologischen Durchlaufs sowie bei wiederkehrenden Prüfungen und
Schadensanalysen.
Es ist zu bemerken, dass Prüfobjekte auch innere Oberflächen besitzen können. Hohlräume müssen zur Prüfung zugänglich sein. Zu mindestens sollen Öffnungen zur Einführung von Endoskopen zur Verfügung stehen.
Geeignet für die Bewertung und Interpretation von Oberflächenungänzen ist der Gussfehleratlas des Vereins
Deutscher Gießereifachleute [ 14 ], in dem Beispiele entsprechend der Bilder 9 bis 16 nachstehend aufgeführt
sind. Er gibt Unterstützung bei der nominellen Erkennung von typischen Oberflächenunregelmäßigkeiten sowie
deren Entstehungsursache, ist aber weniger geeignet, über Zulässigkeit oder Unzulässigkeit zu entscheiden.
Bild 9
Adern und lose Schülpen am Nassguss
11
Bild 10
Winkelblasen an Stahlguss
Bild 11
Kaltriss im Gusseisen
Bild 12
Warmriss im Stahlguss
Bild 13
Kaltschweißstelle im Gusseisen
Bild 14
Runzeln im Stahlguss
12
Bild 15
Elefantenhaut bei Schleuderguss
Bild 16
Rattenschwänze im Sandguss
In diesem Gussfehleratlas sind für verschiedene Fehler auch die Ursachen, die Lage am oder im Gussstück und
ihr Aussehen beschrieben.
Die Güte von Gussstücken wird vorrangig über die Oberflächenrauhigkeit in folgenden Normen bestimmt:

DIN EN 1370 [ 16 ] Prüfung der Oberflächenrauhigkeit mit Hilfe von Vergleichsmustern und

DIN EN 12454 [ 17 ] Visuelle Bestimmung von Oberflächenfehlern.
Zum Vergleich werden echte Abdrucke von tatsächlichen Gussstückoberflächen (auch Fotographien davon) und
Vergleichsmuster
zur
Beurteilung
der
Oberflächenrauheit
von
Stahlgussstücken
verwendet
(Tabelle 3).
Vergleichsmuster Kategorie
SCRATA
BNIF 359 [ 15 ]
Oberflächenqualität
Gütestufen
A
für Oberflächen im Rohgusszustand
1 bis 5
H
für geschliffene Oberflächen
1 bis 5
G
für besonders nachbehandelte Oberflächen
1 bis 5
S1
für Oberflächen im Rohgusszustand
(für alle Legierungen)
4/0, 3/0, 2/0, 1/0
1 bis 8
S2
für geschliffene Oberflächen
(für alle Legierungen)
4/0, 3/0, 2/0, 1/0
1 bis 8
S3
für besonders nachbehandelte Oberflächen
(nur für thermisches und mechanisches
Nachbehandeln von Gussstücken)
4/0, 3/0, 2/0, 1/0
1 bis 8
Tabelle 3 Vergleichsmuster zur Beurteilung der Oberflächenrauheit von Stahlguss nach DIN EN 1370
Nach DIN EN 12454 umfasst die Garnitur der Vergleichsmuster sechs Kategorien mit Gütestufen abnehmender
Güte von 1 bis 4. Gussfehlerkategorien sind: Einschlüsse an der Oberfläche, Gasporositäten, Kaltschweißstellen, Schülpen, Kernstützen, Schweißungen (keine Risse!!).
13
Das Regelwerk fordert Bestellangaben zum Zeitpunkt der Sichtprüfung hinsichtlich der Gütestufe und der Prüfbereiche für die verschiedenen Kategorien und die Fertigungsstufe, in der die Oberflächen zu beurteilen sind. Im
Protokoll sind anzugeben der Prüfablauf, sofern Kundenforderung, Prüfstückbezeichnung, Name und Qualifikation des Prüfers, die ermittelte Kategorie und Gütestufe des Prüfbereichs.
Nicht registrierpflichtige Ungänzen sind Prüfgegenstandsmerkmale, die ggfls. als Ungänze eingeschätzt werden, oder durch das optische System z.B. als Verfärbung oder Schattenwurf auftreten. Sofern sie sich als unerheblich ergeben, werden sie nicht registriert.
Registrierpflichtige Ungänzen unterteilt man in zulässige Ungänzen, die als Fehler keinen Einfluss auf die
Sicherheit oder Gebrauchsfähigkeit des Bauteils besitzen und in unzulässige Ungänzen oder Fehler mit Auswirkung auf Sicherheit und Gebrauchsfähigkeit des Bauteils.
4.2
Durchstrahlungs- und Ultraschallprüfung
4.2.1 Durchstrahlungsprüfung
In den für die Durchstrahlungsprüfung von Gussstücken [ 4 ] [ 18 ] gültigen Normen, wie EN 444 werden zwei
Prüfklassen unterschieden:
Prüfklasse A:
für die Grundtechnik, z.B. zur Prüfung auf volumenhafte Fehler,
Prüfklasse B:
für die verbesserte Technik mit höherer Empfindlichkeit, z.B. zur Prüfung auf die
Gütestufen mit höchster Qualität oder bei Anschweißenden.
Die Techniken der Klasse B werden angewendet, wenn Klasse A zu unempfindlich sein könnte. Bessere Techniken als Klasse B sind durch Vereinbarung zwischen den Vertragspartnern unter Festlegung aller geeigneten
Prüfparameter möglich. Die Wahl der radiografischen Technik muss zwischen den betroffenen Vertragspartnern
vereinbart werden.
Die erforderliche Anzahl von Teilaufnahmen ist abhängig vom auszuwertenden Bereich eines Prüfgegenstandes. Bei kleinen Gussstücken versucht man den Prüfgegenstand mit einer Übersichtsaufnahme zu erfassen. Je
größer die Gussstücke sind, desto mehr Teilaufnahmen müssen angefertigt werden. Ein Filmlageplan, z.B. Rastereinteilung am Gussstück (Bild 17) und ein Strahlerlageplan (Bild 18) werden erforderlich.
S6
S7
S8
S5 je 1x exzentrisch durch
die seitlichen Leisten
S9
S10
S11
S4 S5
S3
S2
S1
S12
Bild 17
Filmlageplan (Rastereinteilung am Gussstück)
Bild 18
Strahlerlageplan an einem Gehäuse
Die Bildgüte einer Durchstrahlungsaufnahme muß durch Bildgüteprüfkörper (BPK) nach EN 462 nachgewiesen
werden. Vorzugsweise soll der BPK auf der strahlernahen Seite des Prüfgegenstandes, in der Mitte des auszuwertenden Bereiches und in einem Bereich gleichmäßiger Wanddicke aufgelegt werden.
14
Die Auswertung der Bildgüte erfolgt nach EN 462, indem die Zahl des kleinsten Drahtes oder Loches, der bzw.
das bei der Abbildung des BPK auf dem Film unterschieden werden kann, bestimmt wird. Dabei gilt ein Draht
des BPK als erkannt, wenn er im Bereich gleichmäßiger Schwärzung auf mindestens 10 mm Länge zusammenhängend eindeutig sichtbar ist.
Zur Ungänzenklassifizierung und –beurteilung unterscheidet man objektbezogene Regelwerke mit den Zulässigkeiten sowie prüftechnische Normen und Regelwerke, die die verfahrensspezifischen Details beschreiben (Bild
19).
Objektbezogene
Regelwerke
DIN 12680
ASME-Code, Sect. III u. VIII
Prüftechnische
Regelwerke
EN 584
Bild 19
EN 462
EN 444
ASTM E186
ASTM E280
ASTM E-446
Objektbezogene und prüftechnische Regelwerke für die radiografische Gussstückprüfung
Zur Zeit werden Gussstücke aus Gusseisen, Stahl, Aluminium, Kupfer sowie Kupfer-Legierungen und Magnesium nach EN 12681 geprüft. In Abhängigkeit von der Wanddicke und der Strahlenquelle werden die Ungänzen
(Fehlercodes) und ihre Zulässigkeiten in 8 Qualitätsklassen bewertet. Zur Bewertung der Fehler werden Vergleichsbildreihen vorwiegend aus dem amerikanischen Regelwerk (ASTM-Atlanten) vorgeschrieben.
Sind die möglichen Vergleichsbilder festgestellt, ist die mit Ungänzen behaftete Fläche auf dem Film der Fläche
auf der Vergleichsaufnahme gegenüberzustellen. Sollte der Flächenanteil auf der zu beurteilenden Aufnahme
größer sein als die Vergleichsaufnahme, so ist der Film in Abschnitte zu unterteilen, die der Größe der Vergleichsaufnahme entsprechen. Lassen sich auf dem Film verschiedene Ungänzen feststellen, so sind diese
nacheinander mit den zutreffenden Vergleichsbildern zu bewerten (z.B. A und B-Anzeigen festgestellt nach Vergleichsbild A und Level II sowie B und Level III [ 9 ].
15
4.2.2 Ultraschallprüfung
Die Ultraschallprüfung ist das am meisten eingesetzte Prüfverfahren bei Gusswerkstücken [ 5 ] [ 11 ] [ 12 ], weil
es sowohl bei der Herstellung der Gussstücke als auch auf der Baustelle zur Geltung kommt.
Stahlguss
Durch Seigerung setzen sich zwischen den Dentriden Verunreinigungen, nichtmetallische Einschlüsse, Oxide,
etc. ab. Dies kann für Ultraschall z.B. eine Phasengrenzfläche darstellen, so dass der Schall hier reflektiert, d. h.
aus seiner Richtung gelenkt wird und nicht mehr geortet werden kann. Auch Röntgenstrahlung kann z. B. in den
Dentriden und zwischen ihnen unterschiedlich geschwächt werden. "Gefügeanzeigen" auf dem Film können
dann zu Fehldeutungen führen.
Im Gegensatz zu Schmiedestücken wird die Prüfbarkeit von Gussstücken wesentlich beeinflusst durch den
Werkstoff, den Gefügezustand, die Bauteilgeometrie und die Fehlerart. Werkstoff und Gefügezustand sind untrennbar miteinander verbunden und bestimmen die einzusetzende Prüftechnik. Bauteilgeometrie und Fehlerarten lassen sich relativ unabhängig vom Werkstoff betrachten. In Bezug auf die Bauteilgeometrie sind für die Ultraschallprüfung Grenzen durch Oberflächenzustand, Gussstückform, Querschnittsübergänge, nicht parallele
Wandungen und Wanddicke gegeben, obwohl gerade die Prüfbarkeit größerer Wanddicken einen Vorteil der
US-Prüfung gegenüber der Durchstrahlungsprüfung darstellt, allerdings nur beim Stahlformguss und eingeschränkt bei GGG.
Die ersten drei Faktoren bestimmen auch, ob die im Gussstück auftretenden Fehlerarten überhaupt identifiziert
werden können. Tabelle 4 gibt einen Überblick über die wichtigsten für die Ultraschallprüfung relevanten Fehlerarten, deren Ursachen und Nachweisbarkeit. Die Nachweisbarkeit von Gussfehlern hängt in entscheidendem
Maße von deren Reflexionsvermögen ab. Leider sind die zum Prüfkopf zurückreflektierten Anteile des ursprünglich einfallenden Schallbündels bei den meisten Fehleranordnungen nur sehr gering, so dass die Echohöhe nur
selten zur Bewertung von Anzeigen benutzt werden kann und vorrangig die abschattende Wirkung der Fehler
auf das Rückwandecho betrachtet werden muss. Dies hat zur Folge, dass das Signal-/Rauschverhältnis von
Ungänzen- und Gefügeanzeigen sehr bedeutungsvoll ist.
Fehlergruppe Fehlerart
Entstehungsursachen Nachweisbarkeit bei der USPrüfung
Hohlräume
Poren
Gasblasen
Form, Kern und Bindemittel, ungenügend getrocknet, mangelhafte
Desoxydation des
Strahls und des Formsandes, unzureichende
Entlüftung der Kerne,
zu hoher Gasgehalt der
Schmelze, Luft im
Gießstrahl.
schlechtes Reflexionsvermögen,
erst in großer Anzahl feststellbar,
streuen den Ultraschall aufgrund ihrer fast kugelförmigen Gestalt sehr
stark und reflektieren nur sehr wenig
zum Prüfkopf zurück.
Metallische
Einschlüsse
unvollständig gelöste
Legierungselemente
oder Fremdmetalle.
nicht nachweisbar.
16
Fehlergruppe Fehlerart
Hohlräume
Risse
Tabelle 4
Entstehungsursachen Nachweisbarkeit bei der USPrüfung
Nichtmetallische Einschlüsse,
Schlacken
Ausscheidungen der
Desoxydationsmittel
oder des Schwefels,
von der Schmelze mitgerissene Teilchen der
Form, Gießpfanne oder
Speiser. Ungünstige
Anschnitt-Technik und
Formstoffeigenschaften
Besser als Poren oder Gasblasen
feststellbar aufgrund der zumeist
größeren unregelmäßigeren Abmessungen mit flächigen oder linienförmigen Anteilen senkrecht zum
Schallstrahl
Lunker
Volumenschwächung
bei der Erstarrung, ungenügende Speisung,
zu hohe Gießtemperatur, zu starke Querschnittsübergänge, Mikrolunker durch Gefügeauflockerungen
Aufgrund der zumeist rauhen, unregelmäßigen Innenoberfläche der
Makrolunker oder der schwammartigen Gefüge-Ausbildung mit Mikrolunkern sind immer den Schallstrahl
reflektierenden oder das Schallbündel abschattende Oberflächenanteile
vorhanden, so dass man Lunker
zumeist durch das fehlende Rückwandecho nachweisen kann.
Warmrisse
Interkristalline Spannungs- und Schwindungsrisse während
der Erstarrung durch
das Zusammenwirken
von Schwindungsbehinderung des Formstoffes, ungünstiger
Konstruktion (Modul),
hohem Schwefelgehalt
und zu hoher Gießtemperatur
Falls sie verdeckt liegen und nicht
bis zur Oberfläche durchgehen, sind
sie nur nachweisbar, wenn ihre
Grundorientierung bekannt ist.
Senkrecht zum Schallstrahl wie ein
flächenhafter Fehler gut zu detektieren.
Kaltrisse
Nach der Erstarrung
der Schmelze durch
Dehnungsbehinderung,
sehr verschiedene Abkühlungsverhältnisse,
zu zeitiges Entleeren
der Gussform, äußere
Spannungen
(Speiserabtrennung)
Verlaufen stets von außen nach innen und trennen oft den ganzen
Querschnitt in spannungsgefährdeten Zonen (Querschnittsübergänge).
Unverschweißte
Stellen
Kühleisen zur gelenkten Erstarrung oder
Kernstützen werden vor
dem Erstarren nicht
aufgeschmolzen
Kennt man die Lage von Kühleisen
oder Kernstützen im Gussstück, lassen sich diese Trennungen gut
nachweisen
Wesentliche Fehlerarten für die Ultraschall-Gussstückprüfung [ 5 ]
17
Der Werkstoff hat beim Gussstück den entscheidenden Einfluss auf die Prüfbarkeit und die einzusetzende Prüftechnik. Über die Legierung und den Gefügezustand bestimmt er die Durchschallbarkeit und die Ungänzennachweisbarkeit. Deshalb müssen Prüftechnik und Prüfumfang in Abhängigkeit vom Gusswerkstoff betrachtet
werden.
Unlegierte und niedriglegierte Stahlgusswerkstoffe sind unter Beachtung der Bauteilgeometrie relativ gut prüfbar,
wenn die Gussstücke einer Normalisierungsglühung unterzogen oder vergütet werden. Bild 20 zeigt das Gefüge
von Stahlguss im Gusszustand und Bild 21 nach dem Normalisierungsglühen.
Bild 20
Stahlgussgefüge im Gusszustand
Bild 21
Stahlgussgefüge im normalisierten Zustand
Ohne eine solche Wärmebehandlung lassen sich allenfalls Werkstücke mit Wanddicken unter 20 mm ausreichend prüfen und bewerten, weil bei größeren Wanddicken zunehmend nadelig-spießige Kristallkörner, sogenanntes Widmannstättensches Gefüge (Bild 20), den Schalldurchgang behindern. Deshalb sollte bei diesen
Werkstoffen der Erfolg der Wärmebehandlungsmaßnahmen durch eine Gefügeprüfung untersucht werden, bevor die Defektoskopie beginnt. Beispielsweise können bestimmte Gussstückpartien bei ungünstiger Ofenbelegung ohne jeden Schalldurchgang sein, so dass durch Unkenntnis des Gefügezustandes Fehler vermutet werden oder aber auch Schwierigkeiten bei der mechanischen Oberflächenbearbeitung durch zu harte Stellen als
Folge zu geringer Dehnungs- und Zähigkeitswerte auftreten.
Hochlegierte Stahlgusswerkstoffe sind meistens nur bei ferritischer Gefügeausbildung bedingt prüfbar. Für austenitische Werkstoffe muss besondere Prüftechnik verwendet werden, um überhaupt Schalldurchgang zu erreichen. Zur Verbesserung des Schalldurchganges werden in der Praxis vorwiegend Prüfköpfe mit großem
Schwingerdurchmesser und niedriger Frequenz eingesetzt.
Gusseisen
Beim Gusseisen ist die Ultraschallprüfbarkeit nicht allgemein gegeben, da einerseits bedingt durch die chemische Zusammensetzung des Grundgefüges und die Ausbildung des Kohlenstoffes als Graphit Schallgeschwindigkeit und Schallschwächung in weiten Grenzen schwanken und andererseits nicht oder nur in geringem Maße
wie beim Stahlguss Wärmebehandlungen zur Verbesserung der Gefügestrukur eingesetzt werden können.
In Abhängigkeit von der Graphitausbildung werden Guseisen mit Lamellengraphit (GG – Bild 22), Kugelgraphit
(GGG – Bild 23) und Vermiculargraphit als Mischform unterschieden.
18
Bild 22
Gusseisen mit Lamellengraphit
Bild 23
Gusseisen mit Kugelgraphit
Als Sonderformen des Guseisens lassen sich Temperguss (GT) und Hartguss (GH) oder Schalenhartguss einordnen. Während beim Temperguss der Graphit in Flockenform erst durch Wärmebehandlung (Tempern) beim
Zerfall von Zementit erzeugt wird, nutzt man beim Hartguss, z.B. von Walzen, eine rasche Abkühlung zur Bildung einer nahezu weiß erstarrten, sehr harten und spröden Randschicht, unterhalb derer Zonen mit lamellarem
Graphit angeordnet sind. Die Abmessung der Randschicht wird als Schrecktiefe bezeichnet und kann umso
besser mit SE-Prüfköpfen bestimmt werden, je schroffer der Übergang zwischen weiß und grau erstarrter Zonen
ist.
Von der Graphitausbildung (Form, Größe, Menge) wird beispielsweise die Schallgeschwindigkeit wesentlich beeinflusst. Je mehr Graphitanteile fein verteilte Kugelform aufweisen, desto größer ist die Schallgeschwindigkeit.
Bild 24 zeigt diesen Zusammenhang.
Bild 24
Longitudinale und transversale Schallgeschwindigkeiten in Gusseisen [ 5 ]
19
Die Grenze für Gusseisen mit Kugelgraphit liegt bei c long  5500 m/s und mindestens 90% kugelförmigen Graphitanteile. Bei c long  5400 bis 5500 m/s weist das Gefüge unregelmäßige bis gestörte Sphärolite (Kugelgraphit)
und bei c long < 5400 m/s geplatzte und entartete Sphärolite auf. Im Vergleich dazu hat
Gusseisen mit Lamellengraphit ca. 3800 bis 4500 m/s Schallgeschwindigkeit.
Werden bei Produktionskontrollen mittels Ultraschallmessung zur Einstellung von Kugelgraphitguss Werte zwischen 70% und 90% von Kugelgraphit festgestellt, kann eine Perlitisierungsglühung angewendet werden, um die
mechanischen Eigenschaften des Kugelgraphitgusses doch noch zu erreichen bzw. zu verbessern.
Defektoskopische Ultraschalluntersuchungen werden überwiegend an Gussstücken aus Gusseisen mit Kugelgraphit (Sphärolitguss), seltener an Gusseisen mit Lamellengraphit oder Temperguss durchgeführt. Grundsätzlich lassen sich ähnliche Aussagen zur Prüfbarkeit und Beurteilung von Ungänzen wie beim Stahlformguss treffen. Dennoch entstehen durch den Graphit zusätzliche Schwierigkeiten, weil Graphitlamellen besondere Streuzentren für den Ultraschall sind und somit die durch das Grundgefüge bedingte Schallschwächung verstärken.
Darüber hinaus kann dadurch der Nachweis kleinerer Ungänzen ungünstiger werden. Bei Sphäroguss treten in
der Praxis im wesentlichen Dross, Schlacke, Sandstellen, Kaltschweißstellen und Lunker als Anhäufung von Poren, die sich in Verbindung mit Dross bis zur Oberfläche ausdehnen können, auf:
Prinzipiell sollte davon ausgegangen werden, dass Gussstücke umso schlechter prüfbar sind, je größer ihrer
Wanddicke, je geringer ihre Festigkeit und je größer und häufiger die Graphitlamellen sind.
Ultraschallprüfung von Gussstücken nach Normen und Regelwerken
Gusswerkstoff
Normen und Regelwerke
Stahlformguss
DIN EN 12680-1 und -2, SEP 1922 u. DIN 1690, T.2, SEP 1924
Gusseisen mit Kugelgraphit
DIN EN 12680-3
Gusseisen mit Lamellengraphit
keine Norm bzw. Regelwerke
Die beiden Normen DIN en 12680-1 und -2 sind inhaltlich fast deckungsgleich. Das gilt auch für DIN EN 12680-3
[ 20 ].
5. Betrachtungen zur Entwicklung der Gussprüfung
Erneuerbare Energien, wie Wind, Wasser oder Sonne, gewinnen zunehmend an Bedeutung und ihr Anteil an
der Energieversorgung steigt weltweit. Für einen nachhaltigen und wirtschaftlichen Betrieb solcher Energiesysteme ist die Sicherstellung der Qualität unabdingbar, sei es in der Fertigung der Zulieferteile, bei der Herstellung
der Materialien oder bei der Wartung im Einsatz.
Bei der Herstellung von Komponenten für Windenergieanlagen verhindert eine rechtzeitige Herstellerüberwachung, dass sich folgenschwere Produktionsfehler einschleichen. Global Sourcing - überall auf der Welt entstehen neue Herstellerbetriebe, zahlreiche neue Fertigungsverfahren entwickeln sich. Nur wenn Mängel so schnell
wie möglich aufgedeckt werden, lassen sich später längere Ausfälle im Betrieb und unnötige Kosten vermeiden.
Zu den Punkten, die untersucht werden müssen, zählen kritische Prozesse in der Fertigung, die Qualifikation
des Personals sowie die interne Qualitätssicherung des Herstellers inklusive Messungen und Wareneingangskontrollen [4].
Geprüft werden folgende Komponenten aus Gusseisen mit Kugelgraphit (Sphäroguss) mit Ultraschall nach DIN
EN 12680, Magnetpulverprüfung nach DIN EN 1369 und DIN ISO 9934, Eindringprüfung nach DIN EN 1371 und
DIN EN 571 sowie DIN ISO 3354,und schließlich Sichtprüfung nach DIN EN 1370 und DIN EN 12454, wobei Ursachen, Lagen und Aussehen von Oberflächenfehlern aus dem Gussfehleratlas des Gießereiverlages Düsseldorf entnommen werden können [8].
20
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Main beam (Maschinenträger),
Base frame (Bodenplatte),
Naben,
Maschinenfundamente,
Gear stay (Gehäuse),
Bremsscheiben,
Yaw beam (Unterlegscheiben),
Torque arm (Trägerarme),
Bearing house (Gehäuse)
Achszapfen,
Gussteile für Knoten an Windenergiefundamenten und anlagen sowie Offshoreplattformen.
Die Bedeutung der zerstörungsfreien Gussstückprüfung kann auch davon abgeleitet werden, dass international
ständig neue Normen und Regelwerke erarbeitet werden, um die Qualifizierung des Prüfpersonals und die
Quantifizierung der Zulässigkeiten von Ungänzen und damit die Qualität der Gussstücke sicherer zu gestalten.
6. Literaturverzeichnis
[1]
Skript Eindringprüfung LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH Stufe 3
[2]
Skript Magnetpulverprüfung LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH Stufe 3
[3]
Skript Sichtprüfung LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH Stufe 3
[4]
Skript Durchstrahlungsprüfung LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH Stufe 3
[5]
Skript Ultraschallprüfung LVQ-WP Werkstoffprüfung GmbH Stufe 3
[6]
Deutsch, Morgner, Vogt, Magnetpulver-Rißprüfung, Castell-Verlag GmbH Wuppertal 2001
[7]
Deutsch, Deutsch, Vogt, Platte, Schuster, Die Magnetpulver-Rißprüfung (MP),
Castell-Verlag GmbH Wuppertal 1999
[8]
Deutsch, Wagner, Prüfung auf Oberflächenrisse nach dem Eindring-Verfahren,
Castell-Verlag GmbH Wuppertal 1999
[9]
Purschke, Die Röntgen-Prüfung (RT/RS), Castell-Verlag GmbH Wuppertal 2001
[ 10 ] Deutsch, Autorenkollektiv, Informationsschriften zur Zerstörungsfreien Prüfung
[ 11 ] Krautkrämer, Werkstoffprüfung mit Ultraschall, Springer-Verlag 1958
[ 12 ] Deutsch, Platte, Vogt, Ultraschallprüfung, Springer-Verlag 1999
[ 13 ] Mahlke, Stand der Normung auf dem Gebiet der Oberflächentechnik, Galvanotechnik 1992
[ 14 ] Gussfehleratlas, Gießereiverlag Düsseldorf 1973
[ 15 ] BNIF359, Vergleichsmuster als Beispiele zur Bewertung des Oberflächenzustandes
[ 16 ] DIN EN 1370, Gießereiwesen, Prüfung der Oberflächenrauheit mit Vergleichsmuster 1997
[ 17 ] DIN EN 12454, Gießereiwesen, Visuelle Bestimmung von Oberflächenfehlern 1998
[ 18 ] DIN EN 12681, Gießereiwesen, Durchstrahlungsprüfung 2003
[ 19 ] DIN EN 473, Qualifizierung und Zertifizierung von Personal der ZfP 2008
[ 20 ] DIN EN 12680, Gießereiwesen, Ultraschallprüfung 2003
21
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
22

Oberflächen- und Volumenprüfung an Gussstücken

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