Maurer Magnetic AG – White Paper Restmagnetismus-Messung von ferromagnetischen Bauteilen Marek Rohner Head of Technology Maurer Magnetic AG 8627 Grüningen Switzerland

Maurer Magnetic AG, Ihr Spezialist für: • Industrielle Entmagnetisiereinrichtungen • Magnetismus-Messtechnik • Entmagnetisierung als Dienstleistung • Problemlösungen in Magnetismus • Magnete und Magnet-Systeme

Zusammenfassung Moderne Herstellungsverfahren verwenden zunehmend komplexe und sensible Fabrikationsprozesse, welche auf eine sehr hohe Qualität der Zwischenprodukte angewiesen sind. Fertigungsprozesse wie z.B. Beschichtungsverfahren, Schweissprozesse oder Urform- und Stanzprozesse sind auf möglichst tiefen Bauteil bzw. Werkzeug-Restmagnetismus angewiesen. Die Montage von modernen Verbrennungsmotoren, präzisen Kugellagern, Getriebekomponenten, Elektronik-Bauteilen oder medizinischen Injektionssystemen erfordert die Einhaltung von strengsten Sauberkeitskriterien. Zur Erfüllung der zunehmend hohen...

Feldstärke von Magnetfeldern Die Dichte der Feldlinien nimmt mit zunehmender Distanz überproportional vom magnetischen Pol ab. Die Stärke der Abnahme hängt im Wesentlichen ab von der Konfiguration der Pole, erkennbar an den Poltrennungen, und von deren Verlauf auf der Oberfläche des Bauteils. Beispielsweise nimmt die Feldstärke H eines einzelnen magnetischen Dipols in grösserem Abstand r gemäss H~1/r3 ab. Die oberflächennahe Feldstärke eines Bauteils mit inhomogen verteiltem Magnetismus lässt sich nur durch Messungen darstellen. Typischerweise sinkt die Feldstärke an der Oberfläche bereits nach...

Restmagnetismus von ferromagnetischen Bauteilen Die Magnetisierung eines Bauteils ist im Wesentlichen von den vorgängigen Herstellungs- und Handlingprozessen abhängig. Die erste magnetische Beeinflussung des Bauteils geschieht bereits im Stahlwerk. Glüh-, Walz- und Transportprozesse unter Einfluss des Erdmagnetfeldes magnetisieren ferromagnetische Stähle mit grosser Tiefenwirkung auf Werte im Bereich 10...40A/cm auf. Der Restmagnetismus des gesamten Rohstahls oder von grösseren Teilbereichen entspricht nach diesen Prozessen tendenziell einer Dipol-Magnetisierung. Die in der Industrie weit verbreitete...

Feldstärke bei zunehmendem Abstand von der Bauteiloberfläche Ungeeignete Sonde: - Abstand der Halleffekt-Zone zur Oberfläche unbekannt - Sensor mit Flusssammler - Nicht genau positionierbar Geeignete Sonde: - Abstand der Halleffekt-Zone zur Oberfläche ~0.5mm - Sensor ohne Flusssammler - Genau positionierbar Vergleichsmessung zwischen beiden Sonden: Restmagnetismus-Messung mit zunehmendem Abstand zur Oberfläche des Bauteils. Das Streufeld des Bauteils entspricht einer DipolMagnetisierung. Vergleichsmessung Dipol-Magnetisierung geeignete Sonde ungeeignete Sonde Flusssammler leitet weitreichende...

Feldstärke bei zunehmendem Abstand von der Bauteiloberfläche Restmagnetismus-Messungen von Bauteilen mit grosser Streufeldausdehnung, wie bei der DipolMagnetisierung, sind bei unterschiedlicher Sondenkonstruktion deutlich besser vergleichbar als Messungen von Bauteilen mit feinpoligem Restmagnetismus. Auf Bauteil-Oberflächen können feinpolige Felder nur mit Sonden aufgespürt werden, in denen der Abstand der Halleffekt-Zone zur Oberfläche deutlich unter 1mm liegt. Das Benutzen von Magnetfeld-Messgeräten mit ungeeigneten Sonden führt zu einer falschen Einschätzung der Feldverhältnisse an Oberflächen...

Induzierte Magnetfelder Das Magnetfeld der Erde hat im Mittel eine Stärke von ~0.03...0.06mT. Die Richtung der Feldlinien verläuft im Freien im Wesentlichen parallel zur N-S Achse, mit einer Neigung von ca. 45° zur Erdoberfläche. In Gebäuden wird das Erdmagnetfeld zusätzlich durch umgebende ferromagnetische Strukturen bezüglich Richtung und Stärke verzerrt. Ferromagnetische Stoffe bilden aufgrund der hohen Permeabilität einen geringen Flusswiderstand für Magnetfelder. Ein ferromagnetisches Bauteil zieht deshalb die Feldlinien von umgebenden Magnetfeldern (z.B. Erdmagnetfeld) an, und es bilden...

Messung in Magnetfeld-Abschirmkammern Restmagnetismus-Messungen werden nicht mehr durch induzierte Magnetfelder beeinflusst, indem die Messungen des Bauteils in einer vom Erdmagnetfeld (oder anderen Umgebungsfeldern) abgeschirmten Umgebung stattfinden. Die Abschirmung des Erdmagnetfeldes kann auf zwei unterschiedliche Arten gelöst werden. Die passive Abschirmkammer besteht aus Wänden aus hochpermeablem Material. Das Erdmagnetfeld wird in der Wand der Abschirmkammer abgeleitet und der Einfluss des Erdmagnetfeldes im Inneren der Kammer sinkt ca. um einen Faktor 5...10. Das reicht für reproduzierbare...

Typische Werte von induzierten Magnetfeldern -Hallsonde auf der Endfläche des Teils auf Kontakt angebracht und fixiert -Erdmagnetfeld ~0.05mT Teil Erdmagnetfeld abgeschirmt; Ausrichtung Teil spielt keine Rolle Teil im Erdmagnetfeld um 180° gedreht Maximales Induziertfeld Teil in Längsrichtung parallel zum Erdmagnetfeld orientiert [A/cm] Der Einfluss der Messmethodik Das Erfassen des technisch kritischen Restmagnetismus-Maximalwertes auf ferromagnetischen Bauteilen erfordert eine geeignete Messmethodik. Folgende Fälle stellen die höchsten Anforderungen an die Methodik: • Im Erdmagnetfeld gemessene...

Suche von Restmagnetismus-Maximalwerten auf Teilen mit feinpoligem Restmagnetismus Aufgrund der geringen Reichweite von feinpoligen Streufeldern müssen die interessierenden Oberflächen des Bauteils zur Erfassung des Maximalwertes möglichst umfassend mit der Sonde abgesucht werden. Zu diesem Zweck eignet sich besonders eine „Peak-Hold“ Funktion auf dem Messgerät, die automatisch den höchsten Messwert speichert. Der Bediener kann sich bei der Messung auf die genaue Führung der Sonde auf dem Bauteil konzentrieren. Dadurch wird sichergestellt, dass Maximalwerte auch bei feinem mehrpoligem Restmagnetismus...