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Risstiefenmessgerät
RMG 4015

Besonders präzise Messung
über eine Materialkennlinie
mit Mehrpunkt-Materialkorrektur
Prospekt   Technische Daten
Bestellinfo

Bestimmung der Tiefe und Lage von Oberflächenrissen

Das Risstiefenmessgerät RMG 4015 misst Risstiefen an Werkstücken aus Stahl, Eisen und Austenit und kann auch für Risse an Kupfer, Messing und Aluminium und die meisten Nichteisenmetalle eingesetzt werden. Für die Messung schräger Risse steht eine Schrägrisssonde zur Verfügung.
 
 Messung nach dem Potentialsondenverfahren
Eine Sonde mit vier federnden und vergoldeten Kontaktstiften wird über dem zu messenden Riss auf das Werkstück aufgesetzt. Über zwei der vier Kontaktstifte wird ein Konstantstrom links und rechts des Risses in das Werkstück geleitet. Mit den beiden anderen Kontakten wird die am Riss abfallende Spannung gemessen, aus der die Risstiefe abgeleitet wird.
Das Gerät arbeitet mit Wechselstrom und nutzt insbesondere den Skineffekt aus, der bei metallischen Werkstoffen den Stromfluss an die Oberfläche drängt und daher der Kontur des Risses folgen lässt. Die Bedienung des Gerätes und die Messwertbildung werden vom Mikroprozessor des Gerätes überwacht. Fehlbedienungen und Fehlmessungen durch falsches Aufsetzen oder Verwackeln der Sonden sind damit praktisch ausgeschlossen.
 
 Messung schräger Risse
Neben den meist senkrecht zur Werkstückoberfläche verlaufenden Rissen treten in der Praxis auch schräge Risse auf, bei denen weniger die Ausdehnung des Risses im Werkstück als vielmehr die Schräglage und die Projektion des Risses senkrecht zur Oberfläche interessieren. Mit Kenntnis dieser Maße kann entschieden werden, ob die Nacharbeit eines rissbehafteten Werkstückes technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll ist. Daher wurde das Gerät nunmehr mit einer zusätzlichen Messfunktion zur Feststellung schräg verlaufender Risse und zur Bestimmung des Neigungswinkels des Risses gegenüber der Werkstoffoberfläche ausgestattet.
Die Messung erfolgt mit einer speziellen vierpoligen Sonde, die den Anschluss eines externen Strompols ermöglicht, der abwechselnd links und rechts des Risses positioniert wird. Aus der Differenz der Messwerte und der ebenfalls gemessenen Risstiefe ermittelt das Gerät zuverlässig den Neigungswinkel und die Projektion des Risses senkrecht zur Oberfläche. Die Messung ist an allen gängigen magnetischen und unmagnetischen Stählen, mit Einschränkungen jedoch auch bei vielen Nichteisenmetallen möglich. Das neue Gerät zur Risstiefenmessung im Taschenformat ist daher nunmehr universell bei praktisch allen Arten natürlich vorkommender Risse einsetzbar.
RMG 4015 mit Sonde für die Schrägrissmessung
 
 Schnittstelle zum Messwertausdruck und zur PC-Anbindung
Über die RS232-Schnittstelle können Messprotokolle direkt über einen Kleindrucker ausgedruckt werden. Über die dieselbe Schnittstelle kann das Gerät mit einem PC kommunizieren. Dafür steht das unter Windows lauffähige PC-Programm iCom zur Verfügung, mit dem die Messwerte nicht nur übernommen, sondern auch verwaltet und grafisch dargestellt werden können. Außerdem lassen sich damit Prüfberichte und sonstige Dokumentationen anfertigen.
 
 Physikalischer Hintergrund der Risstiefenmessung
Die Risstiefenfestlegung mit der Potentialsondenmethode basiert auf der Messung des elektrischen Widerstandes zwischen zwei Punkten auf der Oberfläche eines metallischen Werkstückes.
Wenn es einen Riss zwischen diesen zwei Punkten gibt, ist der elektrische Widerstand höher als bei einer rissfreien Oberfläche. Der Widerstand wächst mit der unbekannten Risstiefe.
Bei dieser neuen Herangehensweise wird eine Vierpoltechnik verwendet:

Prinzip der Risstiefenmessung mit Potentialsonden
Zwei Strompole S1 und S2 erzwingen einen Konstantstrom durch das Werkstück. Die Spannung U wird zwischen den anderen zwei Messpolen M1 und M2 gemessen und ist proportional zum elektrischen Widerstand zwischen ihnen. Deswegen hängt die Spannung U in einer charakteristischen Weise von der unbekannten Risstiefen h, der bekannten Abständen zwischen den Messpolen 2a und den Strompolen 2s und den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Materials ab.
Bei Wechselstrom (AC) verschiebt der Skineffekt das elektrische Feld und die Stromlinien in einen Bereich unterhalb der Oberfläche. Desgleichen wird die Stromdichte erhöht. Die folgende Formel gibt die Eindringtiefe in Bezug auf die Frequenz und die Materialeigenschaften an.
Je höher die Frequenz, um so ausgeprägter ist dieser Effekt, d.h. der Strom wird entlang den Rissoberflächen fließen. Wie bei einem Draht mit reduziertem Querschnitt kann eine Zunahme des Widerstandes beobachtet werden.
Einflussgrößen

Für Gleichstrom (DC) entsteht kein Skineffekt und der Strom folgt dem Weg des niedrigsten Widerstands, der der kürzesten geometrischen Entfernung entspricht.

Für eine genaue Risstiefenfestlegung mit niedrigen Messströmen muss Wechselstrom benutzt werden. Niedrige Stromstärken verhindern das Verbrennen von Kontaktflächen und schützen so die Werkstückoberfläche und die Strompole. Zusätzlich wird der Stromverbrauch - wichtig für Batteriebetrieb - erheblich reduziert.

Weil der Skineffekt den Spannungsabfall über dem Riss vergrößert, kann der wirksame Strompfad zwischen den Polen im Vergleich zu konventionellen Geräten reduziert werden. Das führt dazu, dass kleinere und besser handhabbare Sonden benutzt werden können, die gleichzeitig für eine hohe Auflösung und Genauigkeit sorgen. Sogar Risse in Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, z.B. Edelstahl oder Aluminium, können jetzt gemessen werden.
 
 Nachteile konventioneller Geräte
Die Beziehung zwischen der Risstiefe h, der gemessenen Spannung und der Frequenz ist nichtlinear und hängt zusätzlich von den unterschiedlichen elektrischen und magnetischen Eigenschaften ab. Sie unterscheidet sich von Material zu Material und diese Tatsache wird nur unzureichend in konventionellen Instrumenten berücksichtigt. Da die gemessenen Spannungen äußerst klein sind (nur wenige µV), sind konventionelle Instrumente sehr störanfällig. Sehr oft beeinflusst die Kabellage die Messungen durch das Induzieren von Spannungen. Außerdem kommen unkontrollierte Kontaktprobleme hinzu, wenn die Sonde auf der Oberfläche aufgesetzt wird. Der Verschleiß von Sondenspitzen kann zu unvorhersagbaren Ergebnissen führen. Messungen mit konventionellen dreipoligen Sonden und separatem Strompol führen zu weiteren Fehlern, weil der Abstand des Strompols nicht berücksichtigt wird.
 
 Neue Sonden für die Risstiefenmessung
Die neuen Sonden von KARL DEUTSCH sind im allgemeinen mit vier Polen bestückt. Vier Jahrzehnte Erfahrung und die kontinuierliche Entwicklung der Risstiefenmessung haben zu unserem jüngsten Patent geführt: DE3828552C2.

Gerade und abgewinkelte Sonden sind erhältlich. Bei der geraden Sonde sind die Kontaktpole quadratisch angeordnet und ermöglichen dadurch die Messung auf kleinen oder gebogenen Oberflächen.
Lineare und quadratische Anordnung von Strompolen (S) und Messpolen (M)

Im Gegensatz zur linearen Polanordnung mit sich außerhalb befindenden Strompolen muss die Sonde so aufgesetzt werden, dass sich der Riss in der Mitte zwischen Mess- und Strompolen befindet. In diesem Fall wird der Spannungsabfall nur ein paar Millimeter neben dem Strompfad gemessen. Strom- und Messpole bestehen aus gefederten, spitzengehärteten und vergoldeten Kontaktnadeln. Sie garantieren optimalen elektrischen Kontakt und benötigen nur einen geringen Anpressdruck.


Gerade Risstiefensonde

Die abgewinkelte Sonde hat einen prismenförmiges Auflagebereich, der sicherstellt, dass die Kontaktnadeln nur mit ihrer Federkraft auf die Oberfläche gepresst werden. Für jede Nadel wird für die Messung ein gleichbleibender Druck erzeugt und liefert so zuverlässige Ergebnisse. Die prismatische Form des Aufsetzbereichs macht die Positionierung auf gekrümmten Oberflächen (z.B. Rohren) leichter. Die abgewinkelte Sonde kann auch auf den Innenwänden von Rohren oder anderen schwer zugänglichen Werkstückoberflächen positioniert werden.


Abgewinkelte Risstiefensonde

Die Kontaktnadeln können ohne Werkzeuge ausgewechselt werden: Wenn sie verschlissen sind, werden sie aus den Führungen der Sonde gezogen und durch neue ersetzt. Die Sonden selbst sind wartungsfrei. Für raue oder oxidierte Oberflächen sind selbstdrehende Kontaktnadeln die optimale Lösung: Sie drehen sich beim Aufsetzen um ihre eigene Achse. Dadurch wird ein Loch in eine dünne, nichtleitende Oberfläche gedrückt und sorgt dabei für einen sicheren Kontakt zum leitfähigen Grundwerkstoff.
Auswechselbare vergoldete Kontaktstifte mit Einsetzwerkzeug

Der eingebaute elektronische Schaltkreis in der Sonde enthält einen Vorverstärker. Damit wird das gemessene Signal sicher zum Instrument übertragen. Zusätzlich verfügt die Sonde über eine Speichereinheit. In ihr sind die individuellen Sondendaten und die Materialkennwerte gespeichert.
Eingebauter Schaltkreis: Vorverstärker und Kennlinienspeicher
 
 Messen mit dem RMG 4015
Jedes RMG 4015 wird mit einem Kontrollkörper ausgeliefert, der über einen künstlichen Riss mit kontinuierlich von 0 mm bis 10 mm ansteigender Risstiefe verfügt. Dadurch kann der Benutzer das Instrument und die Sondenkalibrierung während der Prüfungen überprüfen. Abweichungen durch verschlissene Sondennadeln oder extreme Temperaturen können durch eine Rekalibrierung ausgeglichen werden. Die korrigierten Werte werden dann im Sondenspeicher abgelegt.

Die Umwandlung der gemessenen Spannungen in Risstiefen wird vom Mikroprozessor durchgeführt, der das RMG 4015 steuert. Zu diesem Zweck werden im Gerät werksmäßig vorgegebene Kalibriertabellen gespeichert. Vor einer Messung wird die Sonde auf einen rissfreien Bereich des Werkstückes gesetzt. Die gemessene Spannung wird mit den gespeicherten Werten der Kalibriertabellen verglichen. Die individuellen Merkmale des Materials werden ermittelt und vom Mikroprozessor benutzt, um die genaue Risstiefe für die nachfolgenden Messung zu bestimmen.

Die Messung selbst wird vom Mikroprozessor überwacht. Fehlbedienungen aufgrund unzureichenden Polkontaktes, falschen Aufsetzens oder Sondenbewegung wird so vermieden. Deswegen sind falsche Ergebnisse nahezu unmöglich. Auch eine optimale Reproduzierbarkeit der Messungen (+/- 0.1 mm für 100 mm Risstiefe) wird so erreicht. Sogar Stähle mit wenig oder keiner Permeabilität (z.B. Austenit) oder Nichteisen-Metalle mit höherer elektrischer Leitfähigkeit (z.B. Aluminium oder Messing), die schwieriger zu prüfen sind, können mit hinreichender Genauigkeit gemessen werden.
 
 Technische Details des RMG 4015
Der Strom durch das Werkstück beträgt, wie bei anderen konventionellen Instrumenten, 500 mA. Aber im Gegensatz zu den konventionellen Geräten, bei denen der Strom fließt, so lange die Sonde aufgesetzt ist, wird beim RMG 4015 der Strom als Puls von ein paar Millisekunden Dauer für jede Messung erzeugt. Die Wiederholfrequenz erlaubt ungefähr eine Messung pro Sekunde. Die Anzeige wird entsprechend aktualisiert. Dadurch kann das batteriebetriebene Gerät bis zu 12 Stunden mit dauerhaft aufgesetzter Sonde messen. Falls Akkumulatoren eingesetzt sind, muss das Gerät nicht geöffnet werden. Diese wieder aufladbaren "Batterien" können mit einer externen Ladeinheit nachgeladen werden während die Batterien im Gerät verbleiben.

Über die Tastatur können die wichtigsten Messfunktionen des Geräts direkt erreicht werden. Weitere Parameter sind über das Bedienmenü zugänglich. Die Parameter werden in eindeutiger Sprache angezeigt (Englisch oder Deutsch möglich). Deswegen ist die Bedienung einfach und unkompliziert wie bei einem konventionellen Wand- oder Schichtdickenmessgeräte.

Der Datenlogger des Instrumentes kann bis zu 3850 Messungen speichern, die in bis zu 300 getrennte Batches aufgeteilt werden können. Die eingebaute Echtzeituhr zeichnet automatisch Datum und Zeit einer Messung auf. Die Messungen können über die serielle Schnittstelle gedruckt werden. Die gleiche Schnittstelle erlaubt auch die Kommunikation mit einem PC. Für diesen Zweck ist das WINDOWS-basierte Programm iCom erhältlich. Es ermöglicht nicht nur die Übertragung, sondern stellt auch die Datenverarbeitung und Graphikanzeige von Messwerten zur Verfügung. Zusätzlich stehen Prüfprotokolle und andere Arten von Dokumentation zur Verfügung.

Die Risstiefenmessung über das Potentialsondenprinzip, bis jetzt begleitet von vielen Unsicherheiten, wird durch das RMG 4015 in eine zuverlässige und benutzerfreundliche Messmethode verwandelt. Die Reduzierung auf Taschenformat (83 mm x 151 mm x 35 mm), die einfache Sondenbedienung, das benutzerfreundliche Programm und der niedrige Preis machen das RMG 4015 zu einem preiswerten, einfachen und zuverlässigen Prüfinstrument, das auch eine nützliche Ergänzung zur Magnetpulver- und Eindringprüfung darstellt. Sein Einsatz ist immer dann empfehlenswert, wenn für größere oder teure Werkstücke eine Umarbeitung erforderlich ist, oder wenn die Rissbildung (z.B. in Fertigungsstraßen) überwacht werden muss.

NEU: Ab sofort sind alle RMG 4015 ohne Aufpreis mit einer Mehrpunkt-Materialkorrekturfunktion ausgestattet. Der Anwender ist damit in der Lage, anhand von einfach anzufertigenden Teststücken, die nur einige Sägeschnitte unterschiedlicher Tiefe haben müssen, eine individuelle und für den jeweiligen Werkstoff exakt passende Werkstoff-Kennlinie aufzunehmen und im Gerät dauerhaft zu speichern. Solche "Sonderkennlinien" konnten bisher nur vom Hersteller im Gerät einprogrammiert werden. Die Mehrpunkt-Materialkorrekturfunktion ermöglicht daher nunmehr zuverlässige Messungen auch an solchen Werkstoffen, die aufgrund ihrer ungewöhnlichen magnetischen und elektrischen Eigenschaften bislang als schwierig galten.
Ältere Geräte werden auf Wunsch im Rahmen einer QM-Wiederholungsprüfung mit der neuen Mehrpunkt-Materialkorrekturfunktion nachgerüstet.
 
 Bestellinformationen
 
Risstiefenmessgerät RMG 4015 inkl. Batterien 4015.003
Sonden (einschl. 1 Satz Ersatz-Standard-Kontaktstifte)
Risstiefensonde RMSL 0° 4416.001
Risstiefensonde RMSL 90° 4417.001
Risstiefensonde RMSQ 0° 4418.001
Risstiefensonde RMSL-S 0° einschl. Haftmagnet mit Kabel 4421.001
Risstiefensonde RMSL-S 90° einschl. Haftmagnet mit Kabel 4420.001
Sonderkennlinie für RMG-Sonde 4901.001
Zubehör
RMG-Kontrollkörper (Risstiefe = 0...10 mm) 4720.002
Ladegerät (230 V) für RMG 4015 2806.001
Akkusatz NiMH, 2 x 1,2 V (Größe AA, Kapazität > 2000 mAh) 6015.001
Ladegerät, 230 V, für NiCd/NiMH-Akkumulatoren (4xAA) 1465.661
Mobiler Thermodrucker, Akkumulatorbetrieb, inkl. Ladegerät (230 V) 6010.201
PC- und Druckerkabel (RMG - Drucker + PC) 1657.307
Einsetzwerkzeug für Kontaktstifte 4815.00X 4816.001
Schutztasche für das RMG 4015 4825.001
Adapterkabel USB->RS232 inkl. Treiber-CD 2691.001
Software 1868.003
iCom, PC-Software für Windows XP(SP3+)/2000/Vista/7/8/8.1/10(32/64-Bit) 2906.001
Verbrauchsmaterial
Satz mit 8 Kontaktstiften (Standard) 4815.001
Satz mit 4 Kontaktstiften (Nadel) 4815.002
Satz mit 8 Kontaktstiften (selbstdrehend) 4815.003
Poliervlies für Kontrollkörper (Satz mit 5 Stück) 4820.001
 

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