Leitfähigkeitsmessung mit Wirbelstrom
Die elektrische Leitfähigkeitsmessung auf Basis des Wirbelstromverfahrens ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Bestimmung der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit von Nichteisenmetallen. Sie wird eingesetzt zur Legierungsidentifikation, Kontrolle von Wärmebehandlungszuständen, Erkennung von Überhitzungen sowie zur Festigkeitsabschätzung bei Aluminiumlegierungen.
Physikalisches Prinzip
Eine Wirbelstromsonde mit definierter Trägerfrequenz (typisch 60 kHz nach ASTM E1004) wird an die Werkstückoberfläche gehalten. Die in das Material induzierten Wirbelströme sind direkt proportional zur elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs. Durch Messung der Impedanzänderung der Sendespule – im Vergleich zur Kalibrierung an Referenzproben bekannter Leitfähigkeit – wird die Leitfähigkeit des Prüflings in der Einheit % IACS (International Annealed Copper Standard) oder in MS/m angegeben. Reines geglühtes Kupfer entspricht dabei 100 % IACS = 58 MS/m.
Legierungserkennung
Jede Aluminiumlegierung besitzt einen charakteristischen Leitfähigkeitsbereich, der von der chemischen Zusammensetzung abhängt. Durch Messung und Vergleich mit einer Legierungsdatenbank können Verwechslungen von Legierungsgruppen (z. B. 2xxx, 6xxx, 7xxx) erkannt werden. Die Methode ist jedoch nicht als alleiniges PMI-Verfahren geeignet, da verschiedene Legierungen ähnliche Leitfähigkeitswerte aufweisen können.
Wärmebehandlungskontrolle
Der Wärmebehandlungszustand beeinflusst die Leitfähigkeit erheblich:
- Lösungsgeglühter Zustand (T4): Niedrige Leitfähigkeit wegen gelöster Legierungselemente
- Ausgehärteter Zustand (T6, T73): Höhere Leitfähigkeit durch Ausscheidung von Phasen
- Überhitzte Gefüge: Veränderte Leitfähigkeit durch Grobkornbildung
In der Luftfahrtindustrie wird die Leitfähigkeitsmessung routinemäßig zur Hitzeschaden-Erkennung an Aluminiumstrukturbauteilen eingesetzt (z. B. nach Brandschadenuntersuchungen).
Prüfung von Kupfer und Messing
Auch bei Kupferlegierungen, Bronze und Messing lassen sich Verunreinigungen, falsche Legierungszusammensetzungen und Wärmebehandlungsfehler durch abweichende Leitfähigkeitswerte identifizieren. Die Prüfung ist schnell (
Normen und Geräte
Die Methode ist in ASTM E1004 und EN ISO 15220 geregelt. Prüfgeräte wie das Foerster SIGMATEST oder das Fischer Sigmascope sind tragbare, handgehaltene Messgeräte, die direkt eine Leitfähigkeitsanzeige liefern und keine aufwändige Auswertung erfordern.