Was ist ein Magnetjoch?
Das Magnetjoch (engl. yoke) ist ein portables, U-förmiges Magnetisierungsgerät für die Magnetpulverprüfung (MT). Es erzeugt ein gerichtetes Magnetfeld zwischen zwei Polschuhen, die auf die Bauteiloberfläche aufgesetzt werden. Durch das entstehende Längsfeld werden Inhomogenitäten — vor allem quer zur Feldrichtung verlaufende Risse und Ungänzen — sichtbar gemacht. Wegen seiner kompakten Bauform und der netzunabhängigen Betriebsmöglichkeit ist es das meistgenutzte Handgerät bei der Feldprüfung.
Aufbau und Bauformen
Der Grundkörper besteht aus einem weichmagnetischen U-Kern, um den eine Erregerspule gewickelt ist. Die beiden Schenkel enden in beweglich gelagerten Polschuhen, deren Abstand — der sogenannte Polabstand — zwischen 75 mm und 200 mm eingestellt werden kann. Gelenkige Polschuhe erlauben die Anpassung an gekrümmte oder unebene Oberflächen.
- Wechselstromjoch (AC-Joch): Wird mit 50/60-Hz-Wechselstrom betrieben. Durch den Skin-Effekt konzentriert sich das Magnetfeld auf die oberflächennahe Zone, was eine besonders hohe Empfindlichkeit für oberflächennahe Risse erzeugt. AC-Joche sind die Standardausführung für die Schweißnahtprüfung.
- Gleichstromjoch / Halbwellenjoch (DC/HWDC-Joch): Gleichgerichteter oder halbwellengleichgerichteter Strom erzeugt ein tiefenwirksameres Feld. Damit sind auch leicht unterflächige Ungänzen (bis ca. 3–6 mm Tiefe) detektierbar. Halbwellenjoche werden häufig in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.
- Permanentmagnetjoch: Funktioniert ohne Stromversorgung und eignet sich für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen (Ex-Schutz) sowie für Batterienotbetrieb. Die Hubkraft ist fest und nicht regelbar.
- Batteriegespeistes Joch: Kombination aus AC- oder DC-Erregung mit integriertem Akku — ideal für ortsveränderliche Prüfungen ohne Netzanschluss.
Hubkraft-Anforderungen
Normative Vorgaben stellen sicher, dass das Joch ein ausreichend starkes Magnetfeld erzeugt. Die Hubkraft wird mit einem kalibrierten Gewicht (Lift-Test) am maximalen Polabstand geprüft:
- ASME Section V, Article 7: Mindesthubkraft 44 N (≈ 4,5 kgf) für AC-Joche und 133 N für DC/HWDC-Joche.
- EN ISO 9934-3: Mindesthubkraft 44 N bei AC-Betrieb und 133 N bei DC-Betrieb am jeweiligen maximalen Polabstand.
Der Hubkraft-Test muss nach jeder Beschädigung sowie mindestens einmal pro Jahr wiederholt werden.
Prüfdurchführung und 90°-Methode
Ein einzelnes Magnetjoch erzeugt nur in einer Raumrichtung ein gerichtetes Feld. Da Risse nur dann zuverlässig angezeigt werden, wenn sie einen Winkel von mehr als 30° zur Feldrichtung bilden, schreibt die 90°-Methode (auch Zwei-Richtungs-Methode) vor, dass jeder Prüfbereich in zwei senkrecht zueinander stehenden Magnetisierungsrichtungen untersucht wird. Dazu wird das Joch nach der ersten Prüfung um 90° gedreht und der Vorgang wiederholt. Erst wenn beide Durchgänge ohne Befund bleiben, gilt der Bereich als frei von relevanten Ungänzen.
Typische Einsatzbereiche
- Prüfung von Schweißnähten an Behältern, Rohrleitungen und Stahlkonstruktionen
- Qualitätssicherung bei Schmiedeteilen und Gussstücken
- Inspektion schwer zugänglicher Stellen (Offshore, Brücken, Kräne)
- Prüfung direkt nach dem Schweißen auf Kaltrisse
Normen und Regelwerke
Magnetjoche werden u. a. durch EN ISO 9934-3 (Ausrüstung), EN ISO 9934-1 (Allgemeine Grundsätze), ASME Section V Article 7 sowie ASTM E1444 geregelt. Für Luft- und Raumfahrtanwendungen gilt zusätzlich EN 4179 bzw. NAS 410.