Werkstoffkunde I WS 05 06 Episode 10 pps

3.4 Zerstörungsfreie Prüfung Seite 222 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Impuls-Echo-Verfahren (2)  Fehlerinterpretationsmöglichkeiten des Impuls-Echo-Verfahrens Eigenschaften: - durch die Laufzeitmessung des Schalls ist die Tiefenlage der Werkstofftrennung bestimmbar - Mehrfachanzeigen einer Werkstofftrennung sind zwischen dem SI und RWE möglich - Werkstück braucht nur von einer Seite zugänglich sein Eigenschaften: - durch die Laufzeitmessung des Schalls ist die Tiefenlage der Werkstofftrennung bestimmbar - Mehrfachanzeigen einer Werkstofftrennung sind zwischen dem SI und RWE möglich - Werkstück braucht nur von einer Seite zugänglich sein Anwendung der Ultraschallprüfung  manuelle Prüfung von Gussteilen auf Risse und Lunker Universal- Prüfgerät Kombinierter Sender-/Empfängerprüfkopf Handhabung der Prüftechnik: – Auswahl des Prüfkopfes für das Prüfproblem – Kalibrierung des Gerätes – Setzen eines Schwellwertes zur Beurteilung von Fehleranzeigen bei der Fehlerprüfung – Aufbringen des Koppelmittels auf das Werkstück – Abtasten des Werkstücks – Analyse der Bildschirmanzeige – Prüfprotokoll Handhabung der Prüftechnik: – Auswahl des Prüfkopfes für das Prüfproblem – Kalibrierung des Gerätes – Setzen eines Schwellwertes zur Beurteilung von Fehleranzeigen bei der Fehlerprüfung – Aufbringen des Koppelmittels auf das Werkstück – Abtasten des Werkstücks – Analyse der Bildschirmanzeige – Prüfprotokoll 3.4 Zerstörungsfreie Prüfung Seite 223 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Flächen-Scannen der Flanke einer Schweißnaht Führung des Winkelprüfkopfes: Verfahren quer zum Nahtverlauf ändert die Höhe des Abtastpunktes an der Nahtflanke Verfahren längs zum Nahtverlauf ändert die horizontale Position des Abtastpunktes an der Nahtflanke Die Kombination der beiden Verfahren ermöglicht die Erfassung der kompletten Nahtflanken-Fläche Führung des Winkelprüfkopfes: Verfahren quer zum Nahtverlauf ändert die Höhe des Abtastpunktes an der Nahtflanke Verfahren längs zum Nahtverlauf ändert die horizontale Position des Abtastpunktes an der Nahtflanke Die Kombination der beiden Verfahren ermöglicht die Erfassung der kompletten Nahtflanken-Fläche Winkel- prüfkopf Schweißnaht mit Flanken-Bindefehler Schallweg Schnittdarstellung Draufsicht  Verfahrweg des Prüfkopfes Prüfung eines eingeschweißten Behälterstutzens Prüfkopfbewegung Schweißnahtprüfung mit Ultraschall  Handhabung von Winkelprüfköpfen  Prüfung eines eingeschweißten Behälterstutzens '2 cos' ' sin tdt st xaa sa     E E s = Schallweg a = Projektionsabstand t‘ = scheinbare Tiefe t = tatsächliche Tiefe d = Werkstückdicke 020406080100 Bildschirmanzeige Prüfkopf Flanken-Bindefehler a a‘ s E d t x Fehler- Echo 2 s 3.4 Zerstörungsfreie Prüfung Seite 224 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Entstehung von Röntgenstrahlung  Erzeugung kontinuierlicher Röntgen- strahlung durch Abbremsvorgänge in der Elektronenhülle  Erzeugung kontinuierlicher Röntgen- strahlung durch Abbremsvorgänge in der Elektronenhülle  Erzeugung von Röntgenstrahlung durch Stoßprozesse zwischen Elektronen  Erzeugung von Röntgenstrahlung durch Stoßprozesse zwischen Elektronen – Energieübergang vom beschleunigten Elektron zum Hüllen-Elektron – Energieabgabe beim Rückfall eines Elektrons auf ein geringeres Energieniveau – Freisetzung der Energiedifferenz als Röntgenstrahlungs-Quant – Abbremsung beschleunigter Elektronen in der Atomhülle der Target-Anode – Freisetzung der Energiedifferenz als Bremsstrahlungsspektrum Aufbau einer Röntgenröhre  Von der Kathode freigesetzte Elektronen werden durch die zwischen Anode und Kathode anliegende Beschleunigungsspannung beschleunigt und erzeugen beim Auftreffen auf das Target Röntgenstrahlung.  Von der Kathode freigesetzte Elektronen werden durch die zwischen Anode und Kathode anliegende Beschleunigungsspannung beschleunigt und erzeugen beim Auftreffen auf das Target Röntgenstrahlung. durch angelegte Beschleunigungsspannung emittierte und beschleunigte Elektronen Strahlenaustrittsfenster elektromagnetische Röntgenstrahlung Target- Anode (+) Fokussierung Heizfaden Kathode (-) Glaszylinder Vakuum + 3.4 Zerstörungsfreie Prüfung Seite 225 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Strahlungsnachweis mit Filmtechnik und Bildgüteprüfkörper Ortskoordinate Prüfobjekt mit Innenfehlern und Bildgüteprüfkörper Strahlen- quelle Filmebene Schwärzung S Schwärzungsverlauf in der Filmebene  Die Schwärzung (S) des Films ist proportional zur Strahlendosis (D): S ~ D  Der Kontrast (K) bezeichnet die Differenz zwischen minimaler und maximaler Schwärzung: K = ǻS = S max -S min  Die Schwärzung (S) des Films ist proportional zur Strahlendosis (D): S ~ D  Der Kontrast (K) bezeichnet die Differenz zwischen minimaler und maximaler Schwärzung: K = ǻS = S max -S min Bildgüteprüfkörper S min S max Schweißnahtprüfung mit Radiografie (1) Gaseinschlüsse Gaseinschlüsse 3.4 Zerstörungsfreie Prüfung Seite 226 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Schweißnahtprüfung mit Radiografie (2) Wurzelfehler Wurzelfehler Schweißnahtprüfung mit Radiografie (3) Einschlüsse Einschlüsse, Wurzelfehler Wurzelfehler, Einschlüsse 3.4 Zerstörungsfreie Prüfung Seite 228 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Radionuklide  Radionuklide  Radionuklide Beispiel: Kobalt-Strahlenquelle Co 60: Prüfung mit Co 60 Mobilität: Radioaktives Präparat in Strahlenabschirmgefäß zur flexiblen Materialprüfung vor Ort Thermografie Kaltschweißung (A) Volumendefizit (B) Infrarotstrahlung - Wellenlängenbereich 750 nm < O < 1mm - Jedes Objekt mit einer Temperatur (T > 0 K) gibt Infrarotstrahlung ab. Infrarotstrahlung - Wellenlängenbereich 750 nm < O < 1mm - Jedes Objekt mit einer Temperatur (T > 0 K) gibt Infrarotstrahlung ab. Versuchs- aufbau Beispiel: Geometrievermessung an Zahnrad-Schmiederohlingen 3.4 Zerstörungsfreie Prüfung Seite 229 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Thermografie beim Leichtmetallkokillenguss Bauarten von Infrarotdetektoren: - Photonendetektoren Kühlung notwendig, reaktionsschnell - Thermaldetektoren kommen ohne Kühlung aus, langsam Bauarten von Infrarotdetektoren: - Photonendetektoren Kühlung notwendig, reaktionsschnell - Thermaldetektoren kommen ohne Kühlung aus, langsam Prozessanalyse Erfassung des Erstarrungsverhaltens - Lokalisierung von Wärmeübergängen - Detektion von Heißrissen und Kaltfließstellen - Vorhersage von Poren und Lunkern Dynamische Thermografie Leichtmetallkokille mit Aerogel-Frontplatte 700° C 400° C 500° C 600° C Gegenüberstellung der wichtigsten Prüfverfahren Zerstörungsfreies Prüfverfahren geeignet zur Detektion von notwendige Fehler- eige nscha fte n Prüf- kosten Hand- habung Oberfläc hen- fehlern im mm-Bereich Oberflächen- fehlern im µm-Bereich oberflächen- nahen Innenfehlern oberfläc hen- fernen Innenfehlern Sichtprüfverfahren Sicht prüfung mit unbewaffnetem Auge ++ +/- - - Fehler an der Oberfläc he ++ ++ Sicht prüfung mit bewaffnetem Auge ++ + - - Fehler an der Oberfläc he ++/- Farbeindringprüfung ++ ++ - - Fehler an der Oberfläc he +- Elekt roma g netische Prüfverfahren Manuelle magnet ische Streuflussprüfung ++ + +/- - Fehler quer zu Feldlinien +- Automatische magnetische Streuflussprüfung ++ + +/- - Fehler quer zu Feldlinien ++ Manuelle Wirbelstromprüfung ++ + + - Fehler quer zu Wirbelströmen +/- +/- Automatische Wirbelstromprüfung ++ + + +/- Fehler quer zu Wirbelströmen +/- + Akustische Prüfverfahren kontinuierliche In-Prozess- Schallemis sionsprüfung ++++ D y namik: Fehler entsteht bzw. wächst -+/- Ultraschallprüfung als Durchschallverfahren ++ Fehler quer zur Schallrichtung +/- - Ultraschallprüfung als Impuls-Ec ho-Verfahren ++/- Fehler quer zur Schallrichtung +/- +/- Durchstrahlun g s- prüfung Prüfun g mit Bildnachweis in Filmtechnik ++ - ++ ++ Fehler län g s zur Strahlricht ung -+/- Prüfung mit elektronisc hem Bildnachweis ++ - ++ ++ Fehler län g s zur Strahlricht ung -+ The rmo g rafie- prüfung Prüfung mit elektronisc hem Bildnachweis +-+/ Fehleraus deh- nun g parallel zur Oberfläche +/- + 4. Korrosion Seite 231 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Korrosion - Beispiele Korrosion schädigt direkt und indirekt; in Deutschland jährlich ca. 65 Mrd. € Schäden | 2,6 Mio. Stück VW-Passat Korrosion schädigt direkt und indirekt; in Deutschland jährlich ca. 65 Mrd. € Schäden | 2,6 Mio. Stück VW-Passat Wasserleitung: unlegierter Stahl mit Dampf/Kühlwassser, ø i = 33 mm Straßenpoller: Lackierung abgerieben und/oder fehlerhaft Berliner Kongresshalle: 1980 stürzte ein Teil des Daches wegen der Korrosion von Stahlmatten ein 1987 Wiederaufbau der Kongresshalle Fermenter: Lochkorrosion auf V4A (Edelstahl) 5 mm Definitionen - Orientierungshilfen Normen zur Orientierung: AGK, SEP, VDA, VDMA, VDI, DIN, ASTM, EN, ISO, VDI, DVGW, DIN 50900 Teil1 (04.82) Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines metallischen Bauteils oder eines ganzen Systems führen kann. In den meisten Fällen ist diese Reaktion elektrochemischer Natur, in einigen Fällen kann sie jedoch auch chemischer (nicht elektrochemischer) oder metallphysikalischer Natur sein. DIN 50900 Teil1 (04.82) Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines metallischen Bauteils oder eines ganzen Systems führen kann. In den meisten Fällen ist diese Reaktion elektrochemischer Natur, in einigen Fällen kann sie jedoch auch chemischer (nicht elektrochemischer) oder metallphysikalischer Natur sein. ¾ Beschränkung auf metallische Werkstoffe lt. Definition ¾ Polymere: Alterung; Keramiken: Erosion ¾ Veränderungen der Umgebung, z. B. des Mediums unter Umweltaspekten stärker beachten ¾ „Beständig“ gegen Korrosion: Abtrag < 0,1 mm / a [...]... Flüssigkeiten, die Erosionskorrosion: Abtrag der Schutzschicht durch bewegte Flüssigkeiten, die Partikel enthalten Partikel enthalten Kavitationskorrosion: Dichteunterschiede, diskontinuierliche Bewegungen und Kavitationskorrosion: Dichteunterschiede, diskontinuierliche Bewegungen und implodierende Gaseinschlüsse in strömenden Flüssigkeiten implodierende Gaseinschlüsse in strömenden Flüssigkeiten Kavitationskorrosion:... (Experte): “Kalk kann in die Isolation dieser Heizspirale ein Loch hinein fressen - man spricht dabei von Lochfraß - und die Maschine is kaputt.“ Formen - Lochfraß und Filiformkorrosion Versagen der Passivschicht; häufig bei oxidbasierten Versagen der Passivschicht; häufig bei oxidbasierten Passivschichten in chlorierten Medien Passivschichten in chlorierten Medien unter Defekt Ausweitung im ungeschützten... Passiver Korrosionsschutz trennt Medium und Werkstoff Passiver Korrosionsschutz trennt Medium und Werkstoff – langfristig einheitliches Erscheinungsbild – langfristig einheitliches Erscheinungsbild – höhere Auswahl bei Design – höhere Auswahl bei Design – konstruktive Maßnahmen leicht umsetzbar, wirksam und inspizierbar – konstruktive Maßnahmen leicht umsetzbar, wirksam und inspizierbar – zum Teil selbstausheilend... -mechanismen Begriffsdefinitionen nach DIN 50900 Begriffsdefinitionen nach DIN 50900 Teil1 und 2 (04.82) Teil1 und 2 (04.82) Deckschicht: Deckschicht: feste Korrosionsprodukte, die die Oberfläche feste Korrosionsprodukte, die die Oberfläche gleichmäßig oder ungleichmäßig bedecken gleichmäßig oder ungleichmäßig bedecken Passivschicht: Passivschicht: aus Medium und Werkstoff gebildete aus Medium und... Pfropfenentzinkung Lagen- und Pfropfenentzinkung Weitere Formen Weitere Formen Entnickelung in Cr-Ni-Legierungen Entnickelung in Cr-Ni-Legierungen Dephosphorisierung hoch Dephosphorisierung hoch phosphorhaltiger Legierungen phosphorhaltiger Legierungen (MIC) (MIC) Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach 4 Korrosion Seite 242 Formen – Lochfraß: Expertenmeinung Dieter... Salzsprühnebel mit kathodischer Schraube: technischer Befund und optische Fernwirkung, unten: Getriebegehäuse im Praxistest © VW Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach 4 Korrosion Seite 241 Formen - Selektive Korrosion I - Spongiose Spongiose Spongiose spezielle Form der selektiven Korrosion bei Grauguss spezielle Form der selektiven Korrosion bei Grauguss metallische... interkristallin – bis zu 10 cm / Stunde SpRK an Plattenwärmetauscher X5CrNiMo18 -10 (1.4401) Beispiele – SpRK: inter- und transkristalline Rissausbreitung MgAl6Zn1, extrudiert: – links: interkristalliner Angriff, Ofenabkühlung – rechts: transkristalliner Angriff, abgeschreckt Quelle: ASM-Handbook Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach 4 Korrosion Seite 238... Korrosion) – Korrosionspotenzial E: Zustandsbeschreibung aktiv, passiv oder transpassiv – E abhängig von Legierungskomponenten, Spannungszustand, Milieu, Temperatur GE BE Durchbruchpotenzial E [V] Aktivierungspotenzial Passivierungspotenzial Universität Hannover Probe Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach 4 Korrosion Seite 235 Mechanismen: Pourbaix-Diagramm pH-Wert: negativer,... Flüssigkeiten Kavitationskorrosion: Klassiker Pumpengehäuse, Kavitationskorrosion: Klassiker Pumpengehäuse, nicht nur industriell: Messing-Gehäuse ø60 mm nicht nur industriell: Messing-Gehäuse ø60 mm Kavitierte Oberfläche Gleicher Kreislauf: Kupferleitung, Kontaktkorrosion innen, durch verlaufenes Lot aus linker Muffe Leckage Mechanismen: mikrobiologisch induzierte Korrosion MIC Korrosion durch Stoffwechselprodukte... zyklischer mechanischer Belastung Schwingungsrisskorrosion SwRK erleiden Schutzschichten reißen unter mechanischer Belastung auf und heilen nicht mehr aus Bedingungen für SpRK und SwRK: – Deckschichtausbildung + mechanische Belastung + spezifisches Medium charakteristische Medien: – Chloride für CrNi-Stähle und – Magnesiumbasiswerkstoffe typischer Rissverlauf: – transkristallin verzweigt oder – interkristallin . Korrosion Seite 231 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Korrosion - Beispiele Korrosion schädigt direkt und indirekt; in Deutschland jährlich. Friedrich-Wilhelm Bach Radionuklide  Radionuklide  Radionuklide Beispiel: Kobalt-Strahlenquelle Co 60: Prüfung mit Co 60 Mobilität: Radioaktives Präparat in Strahlenabschirmgefäß zur flexiblen. Prof. Dr Ing. Friedrich-Wilhelm Bach Korrosionsformen und -mechanismen Begriffsdefinitionen nach DIN 50900 Teil1 und 2 (04.82) Begriffsdefinitionen nach DIN 50900 Teil1 und 2 (04.82) Deckschicht: feste