DD293428A5

DD293428A5 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING DUPLICATIONS IN TINS

Info

Publication number: DD293428A5
Application number: DD33945690A
Authority: DD
Inventors: Peter Rubrecht; Tassilo Uhlig; Harald Meinert; Wolfgang Seiffert; Eberhard Von Der Heyde; Klaus Schneider
Original assignee: Inst Energetik
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 1991-08-29

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Dopplungen in Blechen finden vorzugsweise in der metallverarbeitenden Industrie Anwendung, auch in der Foerdertechnik, dem Chemieapparate-, Kraftwerksanlagen- und Fahrzeugbau. Erfindungsgemaesz wurde die Aufgabe dadurch geloest, dasz nach Eingabe der Materialparameter des Bleches und der Blechabmessungen in den Rechner eine Kalibrierung der Schallsensoren erfolgt, anschlieszend das Blech eine Verformung im ausschlieszlich elastischen Bereich erfaehrt und dabei auftretende Koerperschallsignale einer Bedien- und Auswerteeinheit zugefuehrt werden. Die Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens besteht aus einem planaren Prueftisch mit einseitiger Blecheinspannvorrichtung, einer an der gegenueberliegenden Seite angebrachten Hubeinrichtung, sowie Schallsensoren, die derart angeordnet sind, dasz diese 4 gleichschenklige Dreiecke bilden, wobei deren Spitzen ins Zentrum des zu pruefenden Bleches zeigen und dort ein Bauteildeformationssensor und ein weiterer Schallsensor positioniert sind.{Schallsensoren; elastische Verformung; Koerperschallsignale; Dopplungen; Bauteildeformationssensor}Method and apparatus for detecting doublings in sheets are preferably used in the metalworking industry, also in the Foerdertechnik, the Chemieapparate-, Kraftwerksanlagen- and vehicle. According to the invention, the object has been achieved by calibrating the sound sensors after the material parameters of the sheet and the sheet metal dimensions have been entered into the computer, and then the sheet undergoes deformation in the exclusively elastic range, thereby causing body sound signals to be fed to an operating and evaluation unit. The apparatus for carrying out the method consists of a planar test bench with one-sided Blecheinspannvorrichtung, mounted on the opposite side lifting device, and sound sensors, which are arranged so that they form 4 isosceles triangles, with their tips to the center of the sheet to be tested and there a component deformation sensor and another sound sensor are positioned {sound sensors; elastic deformation; Koerperschallsignale; duplication; Component deformation sensor}

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Dopplungen in Blechen finden vorzugsweise in der metallverarbeitenden Industrie Anwendung, auch in der Fördertechnik, dem Chemieapparate-, Kraftwerksanlagen- und Fahrzeugbau, sowie bei metallurgischen Herstellern, wo ein Nachweis der Belastbarkeit von Blechen in Dickenrichtung zu führen ist.Method and apparatus for determining doublings in sheets are preferably used in the metalworking industry, also in materials handling, the Chemieapparate-, Kraftwerksanlagen- and vehicle manufacturing, as well as metallurgical manufacturers, where a proof of the strength of sheets in the thickness direction is to lead.

Characteristic of the known state of the art

Allgemein ist bekannt, daß der metallurgische Hersteller dopplungsfreie Bleche als besondere Blechqualität anbietet, oder der Verarbeiter den Nachweis der Dopplungsfreiheit dem Kunden gegenüber zu führen hat. In beiden Fällen ergibt sich die Notwendigkeit des schlüssigen Qualitätsnachweises durch entsprechende zerstörungsfreie Untersuchungsverfahren, wie mittels der in DE 3903396, DE 2319547 und DE 2421429 beschriebenen Verfahren.It is generally known that the metallurgical manufacturer offers non-doping sheets as a special sheet metal quality, or that the processor has to prove the lack of duplication to the customer. In both cases, the necessity of conclusive proof of quality results from corresponding non-destructive examination methods, such as by means of the methods described in DE 3903396, DE 2319547 and DE 2421429.

Der Nachweis der Dopplungsfreiheit von Blechen wird weitverbreitet nach dem Ultraschallverfahren mit spezieller Prüftechnik durchgeführt, indem vorzugsweise rasterförmig das gesamte Blech im Rückwandecho-Verfahren abgetastet wird. Hilfseinrichtungen wie Prüfwagen unter Kopplung mehrerer Prüfköpfe und automatisierter Auswertung bilden den Stand der Technik. Der Einsatz des Ultraschall-Tauchverfahrens, das jedoch entsprechend groß dimensionierte Tauch'becken voraussetzt, bietet ebenfalls die Möglichkeit des Nachweises der Dopplungsfreiheit. Für die Mehrzahl blechverarbeitender Betriebe erweist sich ausschließlich das Rückwandecho-Verfahren mit speziellen Hilfseinrichtungen als einsetzbar. Dieses Verfahren ist personal- und zeitaufwendig und weist einen hohen Verschleiß der Prüftechnik, insbesondere der Ultraschall-Prüfköpfe auf.The proof of Dopplungsfreiheit of sheets is widely carried out by the ultrasonic method with special testing technology by preferably grid-shaped, the entire sheet is scanned in the back wall echo method. Auxiliaries such as test carriages coupled with multiple probes and automated evaluation form the state of the art. The use of the ultrasonic dipping method, which however requires correspondingly large-dimensioned immersion basins, also offers the possibility of proving the freedom from duplication. For the majority of sheet metal processing companies, only the back wall echo method with special auxiliary equipment proves to be usable. This process is labor-intensive and time-consuming and has a high degree of wear of the test technology, in particular the ultrasound probes.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung von kostengünstigen Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Dopplungen in Blechen.The object of the invention is to develop cost-effective methods and apparatus for detecting doublings in sheets.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Dopplungen in Blechen zu entwickeln, womit in einem Arbeitsgang dopplungsbehaftete Bereiche einer Blechtafel lokalisiert und dokumentiert werden. Dabei sollen die Ergebnisse schnell und reproduzierbar ermittelt werden.The invention has for its object to develop methods and apparatus for determining doublings in sheets, which are localized and documented in a single operation double-sided areas of a metal sheet. The results should be determined quickly and reproducibly.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der bei einer elastischen Verformung eines zu prüfenden Bauteils induzierte charakteristische Körperschall, der einer konkreten Bauteildeformation entspricht, unter Zuhilfenahme einer Schallemissions-Analysen-Anlage zur Erfassung und/oder Lokalisation von Dopplungen, mittels Laufzeit-Koordinatenbestimmung, genutzt wird. Dabei erfolgt vor der Lastaufbringung die Kalibrierung der Schallemissions-Analysen-Sensoren (Schallsensoren) untereinander, indem nach Eingabe der Materialparameter des Bleches und der Blechabmessungen in den Rechner der Bedien- und Auswerteeinheit gezielte Sendeimpulse des zentral angeordneten Schallsensors als Geber ausgesendet werden. Anhand der Blechdaten werden die Belastungsgrenzen für das betreffende Blech durch den Rechner ermittelt. Dieser verwendet ein für alle Blechqualitäten und -abmessungen im elastischen Bereich definiertes Belastungsmodell und nutzt es zur Steuerung der Prüfvorrichtung.According to the invention the object is achieved in that the induced in an elastic deformation of a component to be tested characteristic structure-borne noise, which corresponds to a concrete component deformation, with the aid of a sound emission analysis system for detecting and / or localization of doublings, by means of transit time coordinate determination used becomes. In this case, before the load application, the calibration of the acoustic emission analysis sensors (sound sensors) with each other by sending targeted transmission pulses of the centrally arranged sound sensor as donors after entering the material parameters of the sheet and the sheet metal dimensions in the computer of the control and evaluation. Based on the sheet metal data, the load limits for the sheet in question are determined by the computer. This uses a load model defined for all panel qualities and dimensions in the elastic range and uses it to control the test apparatus.

Durch rechnergesteuerte elastische Verformung des Bleches, werden die dabei nach Anzahl, Intensität und Impulsdichte ausgesendeten charakteristischen Körperschallsignale der Uferreibung der Dopplung von Schallsensoren aufgenommen, über flexible Kabel an den Rechner der Bedien- und Auswerteeinheit übertragen, dort mittels Laufzeit-Koordinatenbestimmung die Dopplungsstellen ermittelt und die Ergebnisse einer anwenderspezifischen Weiterverarbeitung zugeführt. Ein Bauteildeformationssensor dient dabei der Überwachung der Blechdeformation und Warnung bei Annäherung an die untere Plastifizierungsgrenze. Die blechspezifischen Dopplungskoordinaten können anschließend sinnvollerweise einer automatischen Anlage eingegeben werden, die die Blechtafel in dopplungsfreie und dopplungsbehaftete Bereiche zerlegt und einen sortierten Abtransport gestattet. Die zerstörungsfreie Prüfung des gesamten Bleches ist damit in einem Arbeitsgang möglich, sie kann aber auch zyklisch mit zunehmendem Verformungsgrad erfolgen, der immer unterhalb der bleibenden Verformung der Blechtafel gewählt werden muß.By computer-controlled elastic deformation of the sheet, while the number, intensity and pulse density emitted characteristic structure-borne noise of the friction of the doubling of sound sensors are recorded, transmitted via flexible cable to the computer of the control and evaluation, there determined by means of transit time coordinate determination Dopplungsstellen and the Results of a user-specific further processing supplied. A component deformation sensor serves to monitor the sheet deformation and warning when approaching the lower Plastifizierungsgrenze. The sheet-specific Dopplungskoordinaten can then usefully entered an automatic system, which breaks down the plate into non-doping and double-doped areas and allows sorted removal. The non-destructive testing of the entire sheet is thus possible in a single operation, but it can also be cyclical with increasing degree of deformation, which must always be chosen below the permanent deformation of the metal sheet.

Zur Durchführung des Verfahrens sind eine mehrkanalige Schallemissions-Analysen-Anlage mit kalibrierfähigen Schallsensoren, ein oder mehrere zur Grenzwertsicherung dienende Bauteildeformationssensoren, eine speziell angepaßte geräuscharme Prüfvorrichtung, die eine einmalige und/oder zyklische Biegebelastung des Bauteiles ermöglicht, sowie eine zentrale Bedien-, Erfassungs- und Auswarteeinheit zur Koordinierung der Vorgänge erforderlich.For carrying out the method, a multichannel acoustic emission analysis system with calibratable sound sensors, one or more component deformation sensors serving as limit value protection, a specially adapted low-noise test device which enables a single and / or cyclic bending load on the component, as well as a central operating, detection and and waiting unit required to coordinate the operations.

Ein planarer Prüftisch mit einseitiger Blecheinspannvorrichtung und einer an der gegenüberliegenden Seite angebrachten Hubeinrichtung für das Blech sind derart angeordnet, daß sich an der beweglichen Klemmschiene ein zentraler Antrieb mit Synchronisationsgetriebe und Synchronisationsspindel sowie vorzugsweise 4 Hauptspindeln befinden. Die Klernmschienen und der Blechaufnahmetisch sind dabei mit einem verschleißfesten schallisolierenden Belag versehen. Die Hauptspindeln sind in einer Nut der beweglichen Klemmschiene gelagert und die gesamte Hebeeinrichtung ist schwenkbar. Die Schallsensoren sind derart angeordnet, daß diese 4 gleichschenklige Dreiecke bilden, wobei deren Spitzen ins Zentrum des zu prüfenden Bleches zeigen und dort neben einem Bauteildeformationssensor ein weiterer Schallsensor positioniert ist. Die gesamte Prüfvorrichtung ist auf einem schwingungsgedämpften Fundament montiert.A planar test table with one-sided Blecheinspannvorrichtung and a mounted on the opposite side lifting device for the sheet are arranged such that there are on the movable clamping rail a central drive with synchronization gear and synchronization spindle and preferably 4 main spindles. The Klernmschienen and the sheet metal receiving table are provided with a wear-resistant sound-insulating coating. The main spindles are mounted in a groove of the movable clamping rail and the entire lifting device is pivotable. The sound sensors are arranged so that they form 4 isosceles triangles, with their tips point to the center of the sheet to be tested and there is positioned next to a component deformation sensor, a further sound sensor. The entire testing device is mounted on a vibration-damped foundation.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel

Am Beispiel der Figuren 1,2 und 3 soll die erfindungsgemäße Lösung dargestellt werden. Es zeigenThe solution according to the invention is to be represented by the example of FIGS. 1, 2 and 3. Show it

Fig. 1; die PrüfvorrichtunoFig. 1; the test device

Fig. 2: einen modifizierten Bauteildeformationssensor2 shows a modified component deformation sensor

Fig. 3: a sensor holder with suction feet.

Das zu prüfende Blech 26 wird auf dem planaren Prüftisch 2 positioniert und mittels fester Klemmschiene 3 und beweglicher Klemmschiene 4 eingespannt.The sheet 26 to be tested is positioned on the planar test table 2 and clamped by means of a fixed clamping rail 3 and a movable clamping rail 4.

Im Zentrum des zu prüfenden Bleches 26 werden der Bauteildeformationssensor 8 und ein Schallsensor 9 aufgesetzt. Weitere vier Schallsensoren 9 werden an den Eckpunkten des Blech« 26 positioniert.In the center of the sheet 26 to be tested, the component deformation sensor 8 and a sound sensor 9 are placed. Another four sound sensors 9 are positioned at the corners of the sheet «26.

Subsequently, the input of the material data and component dimensions are automated or manual in the control and

Auswerterechner der Bedien- und Auswerteeinheit 11. Im Nullzustand des unbelasteten Bleches 26 erfolgt die Kalibrierung der Schallsensoren 9 untereinander, indem gezielte Sendeimpulse des zentral angeordneten Schallsensors 9 als Geber ausgesendet werden.Evaluation computer of the control and evaluation unit 11. In the zero state of the unloaded sheet 26, the calibration of the sound sensors 9 takes place with one another by emitting targeted transmission pulses of the centrally arranged sound sensor 9 as a transmitter.

Mittels einer Hebevorrichtung bestehend aus den Hauptspindeln 5, der Synchronisationsspindel 7, der beweglichen Klemmschiene 4 sowie den entsprechend schwenkbaren Spindellagern 6 mit Antrieb und Getriebe wird das Blech 26 bei gleichzeitiger Geräuscherfassung und -auswertung nach einem Modell definiert verformt.By means of a lifting device consisting of the main spindles 5, the synchronization spindle 7, the movable clamping rail 4 and the corresponding pivotable spindle bearings 6 with drive and transmission, the sheet 26 is deformed defined at the same time noise detection and evaluation according to a model.

Dabei sorgt, der Bauteildeformationssensor 8 für die rechtzeitige Verformungsbegrenzung vor dem Erreichen der Plastizitätsgrenze.In doing so, the component deformation sensor 8 ensures the timely deformation limitation before reaching the plastic limit.

Der Bauteildeformationssensoi 8 baut sich aus 25 im quadri tischen Raster angeordneten Elastomergebern 15 auf. Diese befinden sich im Gehäuse 12 auf einer isolierten Grundplatte 19 mit Führungsmatrix und sind mit einer oberen Kontaktierung 14 und unteren Kontaktierung 16, sowie mit dem kraftübertragenden Druckstößel 17 versehen.The Bauteilildationsssensoi 8 is composed of 25 arranged in quadri tables grid elastomer encoders 15. These are located in the housing 12 on an insulated base plate 19 with guide matrix and are provided with an upper contact 14 and lower contact 16, as well as with the force-transmitting plunger 17.

Der Anschluß an den Rechner erfolgt über Leiterplatte 13, Steckkontakt 18 und flexible Kabelverbindung.The connection to the computer via printed circuit board 13, plug contact 18 and flexible cable connection.

Bei ferromagnetischen Blechen werden die Sensoren 8 und 9 durch den Magnethaftring 20 gehalten.In ferromagnetic sheets, the sensors 8 and 9 are held by the magneto ferrule 20.

Sollen Bleche aus anderen Materialien untersucht werden, kommt die Halterung nach Figur 3 zum Einsatz, bestehend aus zwei Saugfüßen 21, zwei Gelenkhebäln 25 mit Langloch und Sensorenhaltering, Gegenlager 22, Andruckfedern 24 und Führungsring 23.If sheets made of other materials are to be examined, the holder according to FIG. 3 is used, consisting of two suction feet 21, two hinge arms 25 with slot and sensor retaining ring, counter bearing 22, pressure springs 24 and guide ring 23.

Die Saugfüße 21 oder der Magnethaftring 20 gewährleisten einen festen Halt und sorgen für einen planaren sowie rutschfreien Sitz der Sensoren 8 und 9 auf dem zu prüfenden Blech 26. Durch die Dämpfung mit schallisolierendem Belag 10 und die in dieser Hinsicht ausgelegten schwingungsgedämpften Fundamente 1, nehmen die Schallsensoren 9 nur die Geräusche der Rißuferreibung auf.The suction feet 21 or the magnetic disk 20 ensure a firm grip and ensure a planar and non-slip fit of the sensors 8 and 9 on the sheet to be tested 26. By damping with sound-insulating coating 10 and designed in this regard vibration-damped foundations 1, take the Sound sensors 9 only the sounds of cracking friction on.

Auf dem entsprechend programmierten Stauer- und Auswerterechner werden die Dopplungen anhand eines Belastungsmodells ermittelt und die Ergebnisse einer automatisierten Schneid- und/oder Sortieranlage zur Aussonderung dopplungsbehafteter Bereiche bzw. Bleche zugeleitet.On the appropriately programmed stevedoring and evaluation computer, the doublings are determined on the basis of a load model and the results are fed to an automated cutting and / or sorting system for rejecting regions or plates subject to double loading.

Claims

1. A method for the determination of doublings in sheets, in which a Schallemicsionsanalyse is performed during a load of the sheet and serve the emission signals of the detection and / or localization of defects, characterized in that after entering the material parameters of the sheet (26) and the Sheet dimensions in the computer calibration of the sound emission analysis sensors (9), then the sheet (26) undergoes deformation in the exclusively elastic region and thereby occurring characteristic structure-borne noise signals of an operating and evaluation unit (11) are supplied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the elastic deformation is monitored by a component deformation sensor (8), this works on the basis of a load limit, which is determined by means of stored in the computer Materialsollkennwerte and when approaching this limit an audible warning - and sends control signal.

3. A device for detecting doublings in sheets, characterized in that a planar test table (2) with one-sided Blecheinspannvorrichtung and attached to the opposite side lifting device for the sheet are arranged such that on the movable clamping rail (4) has a central drive with synchronization gear and synchronization spindle (7) and preferably four main spindles (5), wherein the main spindles (5) are mounted in a groove of the movable clamping rail (4) and the entire lifting device is pivotable and arranged acoustic emission analysis sensors (9) are that these form four isosceles triangles, with their tips to the center of the sheet to be tested (26) and there are a component deformation sensor (8) and another acoustic emission analysis sensor (9) are positioned.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the planar test table (2) and the Klsmm rails with a wear-resistant sound-insulating coating (10) are provided.