Nicht nur für große Flächen:
Die Wirbelstromprüfung

Liefert ein exaktes Ergebnis

Für spezielle kritische Bereiche der Triebwerke wie etwa für Schaufeln oder Schweißnähte sind neben der obligatorischen Fluorescent Penetrant Inspection (FPI) und der Magnetic Particle Inspection (MPI) weitere Prüfungen aus der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, den so genannten NDT-Verfahren (Non-Destructive Testing) vorgeschrieben: Im Gegensatz zu FPI, MPI und Röntgen, bei denen die Auswertung der Erfahrung und dem guten Auge des Mitarbeiters überlassen ist, liefern Wirbelstrom- und Ultraschallprüfung ein exakt gemessenes Ergebnis.

Wie FPI und MPI zählt die Wirbelstrommessung zu den Oberflächenverfahren, da sie nur für Unregelmäßigkeiten an oder dicht unter der Oberfläche Rückschlüsse zulässt. Demgegenüber erlauben die beiden Volumenverfahren mit Röntgenstrahlen und Ultraschallwellen einen Blick in das Innere des Bauteils. Da diese drei Prüfverfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung hochspezialisierte Messgeräte erfordern, kommt es häufig vor, dass der Hersteller der Bauteile auch die Geräte zu ihrer Prüfung liefert.

Hauptsächlich die großflächige Verwendung von Aluminium im Flugzeugbau machte ein Verfahren zur Feststellung von Materialschwächen und –Fehlern notwendig. Für die Prüfung mit diesem Verfahren muss das Material elektrisch leitend sein, bei Triebwerksteilen sind das meist legierte Stähle, Aluminium-, Titan-, Nickelbasis-, Kobalt- oder Magnesiumlegierungen. Wie bei den anderen Oberflächenverfahren ist auch bei der Wirbelstromprüfung die Prüftiefe beschränkt.

Im Triebwerksbereich wird die Wirbelstrommessung hauptsächlich mit einer Sonde mit einer kleinen Kupferspule an der rotierenden Spitze, die das Magnetfeld aufbaut, von Hand durchgeführt. Über dieses sich zeitlich ändernde Magnetfeld wird im Materialinneren des Bauteils ein Wirbelstrom induziert, der seinerseits wieder ein gegenläufiges Magnetfeld erzeugt. Sobald der Wirbelstrom im Bauteil auf eine Beschädigung des Materials trifft, verändert er seinen Fluss und damit auch die Größe seines eigenen Magnetfelds. Ein Ausschlag des Messgerätes zeigt den Unterschied. Da mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit geprüft wird, erlaubt das gemessene Signal eine genaue Zuordnung zur Position des Fehlers. Der Triebwerkbereich ist auch in der Lage, die Wirbelstrommessung automatisiert durchzuführen. Eine Turbinendisk wird in der Prüfanlage wie eine Schallplatte von der Sonde quasi „abgetastet".

Die Messgeräte werden mit bekannten Fehlern justiert. Wünschenswert sind natürliche Risse an geprüften und ausgemusterten Bauteilen, häufig genutzt wird aber auch eine Sammlung verschiedener Teile mit künstlich hergestellten Rissen. Dazu nützt der Fachbereich Teile unterschiedlicher Triebwerksmuster und viele drehende Teile aus dem Verdichter- und Turbinenbereich, die stark beansprucht sind.

Mit dem Verfahren werden auch Bohrungen und Nietreihen gemessen. Dies geschieht hauptsächlich, um sicher zu sein, dass die Bohrung sauber gesetzt ist und umliegend keine Materialschäden entstanden sind. Verdeckte Risse hinter einer Lackschicht kann das Prüfverfahren ebenso auffinden.

Neben der Feststellung von Rissen wird die Wirbelstromprüfung auch zur Bestimmung von Schichtdicken genutzt. Ein Leitfähigkeitsvergleich erlaubt Rückschlüsse über Festigkeitsverlust nach Hitzeeinwirkung und sogar Aussagen über das verwendete Material. Falsch deklarierte Teile können über dieses Verfahren entlarvt werden.

Die Wirbelstrommessung findet dort ihre Grenze, wo es einerseits um tiefer liegende Schäden im Material geht, aber auch dort, wo es wichtig ist, die Form und Ausprägung des Fehlers in Erfahrung zu bringen. Dies erlauben die Ultraschallprüfung und das Röntgen von Bauteilen.