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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Kontrolle des üblicherweise
in Suspension angewandten Prüfmittels
bei der Magnetpulver-Rißprüfung, bei
dem ein ferromagnetischer Testkörper mit
mindestens einem künstlich
aufgebrachten Testriss magnetisiert, mit Magnetpulver-Suspension überspült, mit
UV-Licht angestrahlt und die so erhaltene(n) Leuchtanzeige(n) zur
Beurteilung des Zustandes des Prüfmittels
ausgewertet wird bzw. werden, wonach ein Entmagnetisierungsvorgang
und eine Entfernung der Testkörper-Rißanzeige(n)
durchgeführt
werden.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens mit einem magnetisierbaren Testkörper mit mindestens einem künstlich
aufgebrachten Testriss, einer Vorrichtung zur Überspülung des Testkörpers mit
Magnetpulver-Suspension und mindestens einer UV-Lichtquelle für die Anstrahlung
jedes Testrissbereiches sowie Sensoren zum Messen der von jedem
Testriss erhaltenen Leuchtanzeige und mit Mitteln zur Auswertung der
so erhaltenen Messwerte für
die Prüfmittelkontrolle.
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Zur
Prüfung
von ferromagnetischen Werkstücken
aus Eisen und Stahl ist seit vielen Jahrzehnten die Magnetpulver-Rißprüfung erfolgreich
im Einsatz. Sie wird vor allem an vielen Sicherheitsteilen im Automobilbau,
die in grossen Stückzahlen
gefertigt werden, zur 100%-igen Kontrolle eingesetzt.
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Bei
der Magnetpulver-Rißprüfung wird
die Oberfläche
des zu prüfenden
Werkstückes
magnetisiert. Die magnetischen Kraftlinien treten an Kanten von
Oberflächenrissen
aus dem Werkstück
aus und bilden dort den sog. magnetischen Streufluss, der breiter
ist als die Rissoberkante und ferromagnetische Teilchen festhält. Um diese
Streuflüsse
sichtbar zu machen, wird auf die magnetisierte Werkstück-Oberfläche ein
ferromagnetische Teilchen enthaltendes Prüfmittel aufgebracht, dessen
ferromagnetische Teilchen über
jedem Oberflächenriss
vom Streufluss festgehalten werden und dort eine sog. "Raupe" bilden.
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Das
Prüfmittel
besteht aus einem festen Verbund von feingemahlenen Eisenoxiden
und Fluoreszenzfarbstoffen. Diese unterschiedlichen Bestandteile
müssen
fest miteinander verbunden werden, da das leuchtende Pigment nicht
magnetisch ist und daher vom Streufluss nicht gehalten werden kann.
Das Eisenoxid-Teilchen haftet zwar am Riss, kann jedoch mangels
Farberscheinung nicht als Leuchtanzeige wirken. Die beiden Bestandteile
sind ggfs. mittels Kleber zusammen gehalten.
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Die
zu prüfende
Oberfläche
wird mit Ultraviolett-Lampen angestrahlt, wobei die Prüfmittelraupen hell-gelbgrün oder rot
aufleuchten.
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Die
auf der Prüflingsoberfläche kontrastreich sichtbar
gemachten Rißanzeigen
können
durch einen Prüfer
ausgewertet werden. Dabei ist die Rißerkennung menschlichen subjektiven
Einflüssen
unterworfen. Es gibt seit Jahren Bestrebungen, die Auswertung der
Rißanzeigen
mittels Bildverarbeitungssystemen zu objektivieren und zu automatisieren. Bisher
ist in der prüftechnischen
Praxis in dieser Hinsicht noch kein Durchbruch bekannt geworden.
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Sowohl
für die
automatisierte Auswertung der Rißanzeigen als auch für die übliche Rissbetrachtung
durch Prüfer
ist es notwendig, die Rissanzeigen stets deutlich und möglichst
kontrastreich aufzubereiten. Es ist Stand der Technik, die Magnetisierungsdaten
der Magnetpulver-Rissprüfgeräte konstant
zu halten und die Taktfolge der Arbeitsgänge Vorbenetzen, Magnetisieren,
Spülen,
Nachmagnetisieren und ggfs. Entmagnetisieren richtig und immer gleich durchzuführen. Dies
ist im Fachbuch "Magnetpulver-Rissprüfung" von V. Deutsch/W.
Morgner/M. Vogt, VDI-Verlag Düsseldorf,
1993, nachzulesen.
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Darüberhinaus
ist es wichtig, die Anzeigefähigkeit
der Prüfmittelsuspension
möglichst
gleich zu halten und regelmässig
zu kontrollieren, aus Gründen,
die nachstehend erläutert
werden.
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In
Ausnahmefällen
wird das Prüfmittel
als Anzeigepulver in trockener Form während der Magnetisierung des
Werkstücks
auf dessen Oberfläche aufgeblasen.
Weitaus häufiger
werden Pulverteilchen in einer Trägerflüssigkeit aufgeschwemmt, die während der
Magnetisierung des Prüfstücks über die Oberfläche gegossen
oder gespült
wird. Als Trägerflüssigkeit
wurde früher
leichtes Öl
oder Petroleum verwendet, heute ist überwiegend Wasser an dessen Stelle
getreten. Wegen dessen schlechter Benetzungsfähigkeit muß einer wässrigen Prüfmittel-Suspension ein Netzmittel
und wegen dessen Schaumneigung ein Antischaummittel zugesetzt werden.
Außerdem
ist wegen der Korrosionsgefährdung
der ferromagnetischen Werkstücke
die Zugabe eines Rostschutzmittels unerlässlich.
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Die
Prüfmittelsuspension
muss ständig
in gleichmässiger
Durchmischung gehalten werden. Da das Pulver in der Flüssigkeit
nicht chemisch gelöst ist,
muss durch mechanische Einwirkung verhindert werden, dass sich Pulverteilchen
innerhalb der Maschine oder des Pumpkreislaufs absetzen. Ein Rührwerk im
Auffangbehälter
verhindert ein Entmischen und Absetzen der festen Prüfmittel-Teilchen
aus der Suspension.
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Eine
weitere Beeinträchtigungs-Gefähr für das Prüfmittel
ist dadurch gegeben, dass im Laufe der Prüfzeit durch die rauhe Oberfläche der
Werkstücke
und durch die Risse Prüfmmittelteilchen
aus dem Prüfmittelbad
herausgetragen werden. Das kann zunächst vor allem mit den feinen
Pulverteilchen geschehen, sodass die Anzeige feiner Risse allmählich schlechter
wird. Ferner kann das Prüfmittel
durch langzeitiges Umpumpen beschädigt bzw. zerrieben werden.
Außerdem
können
mit den Prüfgegenständen Schmutz-
bzw. Rostpartikel in das Prüfmittel
gelangen und die Rissanzeige verschlechtern.
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Wegen
der vorstehend erwähnten
Einflüsse ist
es erforderlich, das Prüfmittel
in bestimmten Zeitabschnitten zu kontrollieren. Hierzu gibt es seit
Jahrzehnten Testkörper,
mit denen heraus zu finden ist, ob das Prüfmittel noch gebrauchsfähig ist
oder ganz oder teilweise ersetzt werden muss. Drei verschiedene
Testkörper,
die im vorstehend erwähnten
Fachbuch erläutert
sind, werden hierzu allgemein verwendet.
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Der
bekannte Testkörper
nach Prof. Berthold besteht aus einem Weicheisenkern, der einen
künstlichen,
kreuzförmigen
Riss aufweist. Beim Aufsetzen des Testkörpers auf die zu prüfende Werkstückoberfläche und
gleichzeitigem Überspülen mit
Magnetpulver-Suspension wird nicht nur die Rissanzeige und damit
die Anzeigefähigkeit
des Prüfmittels
erkennbar, sondern auch die Richtung des wirksamen magnetischen
Feldes.
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Der
bekannte Prüfkörper nach
MTU sowie der FLUXA-Testkörper
dienen allein der Prüfung
der Anzeigefähigkeit
des Prüfmittels.
Eine Prüfung
der Magnetisierungsbedingungen ermöglichen diese Testkörper nicht.
Durch mechanische Beanspruchung erzeugte Risse (MTU) bzw. ein künstlicher Riss-Spalt
ergeben Anzeigen im Zustand der magnetischen Remanenz. Die Länge bzw.
Stärke
der Anzeigen hängen
von der Güte
bzw. dem Verbrauchszustand des Prüfmittels ab. Der den Test ausführende Kontrolleur
hat aufgrund der ihm zur Verfügung
stehenden Erfahrungswerte darüber
zu befinden, wann die Anzeige ein Auswechseln bzw. Ergänzen des Prüfmittelbades
erfordert.
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Im
Rahmen der notwendigen Qualitätssicherung
durch moderne Fertigungsüberwachung
wird seit Jahren nach Möglichkeiten
gesucht, um auch die Überprüfung des
Prüfmittelbades
kontinuierlich und möglichst
vollautomatisch durchzuführen.
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Ein
Vorschlag zur Lösung
dieses Problems ist aus der deutschen Patentschrift
DE 38 04 054 C1 zu entnehmen.
In diesem wird eine Kontrollvorrichtung zur Kalibrierung von Magnetpulver
enthaltendem trockenem bzw. fluidalem Prüfmittel beschrieben, welches
auf einen Kontrollkörper
aufgebracht ist. Als ein solcher wird ein mit einem relativ dünnen Spalt
versehener Magnet(ton)kopf mit mindestens einem magnetisierbaren
Kern und einer dazugehörenden
Magnetisierungsschaltung für
den Kern vorgeschlagen, wie er zur Abtastung von Magnetbändern verwendet
wird. Beim Magnetisieren des Tonkopfes ergibt sich in dessen Mittelspalt
eine Streuflussbildung, die sich durch Aufsprühen von Prüfmittel rissähnlich markieren
lässt.
Bei dieser Vorrichtung kann die Rissanzeige nach Abschalten der
Magnetisierung auch durch starkes Überspülen mit Prüfmittel-Suspension nicht wieder
vollständig
zum Verschwinden gebracht werden. Das hat seinen Grund in der Struktur
der die Rissanzeige tragenden Oberfläche, durch welche die Prüfmittelteilchen
an der Oberfläche
festgehalten werden.
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Ein
anderer Lösungsweg
ist aus der
DE-OS 44
38 510 A1 (vergl. auch
EP 0788598 B1 ) bekannt geworden. Diese betrifft
eine Anlage zur Überprüfung einer
Suspension von Feststoffpartikeln in einem Prüfrohr zur Aufnahme der Suspension
und zum Absetzenlassen derselben darin. Die Anlage weist eine Beleuchtungsstrahlungsquelle
auf, in deren Strahlengang sowohl ein Prüfrohr für die zu prüfende Suspension als auch für das Absetzenlassen
einer Vergleichs- oder Eichflüssigkeit
angeordnet ist. Sensoreinrichtungen erfassen die Beleuchtungsstrahlung und
die aus dem/n Prüfrohren
austretende Strahlung. Die Sensormesswerte gelangen zu einer Rechnereinheit
zu ihrer Verarbeitung und zur Ausgabe von mindestens einem Ausgabesignal.
Eine Zeitgebereinheit dient der Veranlassung der Aufnahme von zeitlich
mit Abstand gemessenen Messwerten an derselben in das Prüfrohr eingeführten Feststoffsuspension
und zur Einführung
neuer Feststoffsuspensionen nach jeweils einem vorherbestimmten
Zeitintervall.
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Aus
der
DE 44 38 509 A1 ist
eine automatische Fehlererkennungsanlage für die Rissprüfung und
ein zugehöriges
Verfahren zur automatischen Risserkennung bekannt, bei dem das Prüfmittel
im Kreis geführt
wird und mit Hilfe einer Bypassleitung eine ebenfalls automatisierte
und rechnergestützte Prüfmittelkontrolle
durchgeführt
wird. Diese Prüfmittelkontrolle
erfolgt mit Hilfe einer automatisch arbeitenden ASTM-Birne mit der gleichzeitig
ein evtl. Prüfmittelverlust
registriert und der Ausgleich veranlasst werden soll. Bei dem Test
mit der ASTM-Birne wird die Helligkeit von abgesetzten Feststoffanteilen
einer Suspension gemessen und beurteilt. Dieses Verfahren hat den
erheblichen Nachteil, dass auch ein völlig intaktes Prüfmittel
infolge von Verschmutzung als schlecht beurteilt werden kann, wogegen
ein mechanisch zerriebenes Prüfmittel
als gut beurteilt werden kann, weil es freie, nicht mehr mit dem
Eisenoxid verbundene, leuchtende Farbpartikel enthält, die
aber keine Risse mehr anzeigen können.
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Zur
Behebung der Unzulänglichkeiten
dieser bekannten Vorrichtungen ist man dazu übergegangen, einen ferromagnetischen
Testkörper
zu verwenden, in dem ein oder mehrere künstliche Risse eingebracht
sind. Zur Vermeidung des mechanischen Anhaftens von Prüfmitteln
an der Oberfläche
des Testkörpers
wird dieser in seinem auszuwertenden Oberflächenbereich so bearbeitet (z.B.
durch Polieren), dass er eine geringe Rauhtiefe aufweist. Um auch das
mechanische Anhaften von Pulverteilchen an der Rissoberkante zu
verhindern, wird das rissbehaftete Teststück mit einer deckenden Oberflächenbeschichtung
versehen, z.B. durch Verchromen. Auf derartigen Teststückoberflächen lassen
sich durch geeignete Magnetisierung Rissanzeigen erzielen, die mit
Hilfe von Sensoren, z.B. Photodioden, deutlich und automatisch zu
detektieren sind. Dazu ist die Umgebung des Testkörpers zu
verdunkeln und die Anzeigen-Oberfläche ist mit einer UV-Lampe
zu bestrahlen, unter Abschirmung des Sensors gegen das Primärlicht der
UV-Lampe. Bei gleichbleibender Magnetisierung, Beleuchtung und Sensoranordnung
hängt die
Helligkeit der Rissanzeigen vom Verbrauchs-, Entmischungs-, Zerstörungs- und/oder
Verschmutzungszustand des Prüfmittels
ab, d.h. die Anzeigen werden immer schwächer, je mehr das Prüfmittel
in seiner Wirksamkeit durch die vorstehend genannten Schädigungen
beeinträchtigt
wird.
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Die
Reproduzierbarkeit der Rissanzeige bleibt jedoch auch mit den so
bearbeiteten Teststücken
ebenso wie mit den anderen bekannten Prüfvorrichtungen ein praktisch
nicht zu lösendes
Problem. Wird der Test mehrfach hintereinander durchgeführt, so
bleibt trotz glatter, beschichteter Oberfläche des Teststückes auf
dieser ein sich zunehmend verstärkender
Film von feinen Pulverteilchen zurück. Durch das Abspülen der
Oberfläche
mit unter hohem Druck aufgebrachtem Prüfmittel läßt sich dieser Vorgang allenfalls
verzögern,
nicht jedoch vermeiden.
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So
bleibt nur der Ausweg, den zu überwachenden
Testkörperbereich – ebenso
wie die MTU- und FLUXA-Testkörper – zwischen
den einzelnen Prüfvorgängen sorgfältig zu
reinigen. Jede Art von Reinigung macht entweder ein Tauchen des
Testkörpers
in ein Ultraschallbad oder ein einen Abwischvorgang erforderlich.
Das bedeutet zusätzliche
Aufwendungen. Das Abwischen hat noch dazu eine allmähliche Verschmutzung
der Reinigungswalze zur Folge, wodurch die nachteilige Oberflächenverunreinigung nur
verzögert,
aber nicht verhindert wird.
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Der
Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, bei der Magnetpulver-Rissprüfung eine
kontinuierliche, vollautomatische Überprüfung des Prüfmittelbades zu ermöglichen,
die eine vollautomatische Anzeige des jeweiligen Prüfmittelzustandes
sowohl bezüglich
der Art als auch des Ausmasses etwaiger Prüfmittelschädigungen liefern kann ohne Notwendigkeit
zwischenzeitlicher, aufwendiger Anzeigenentfernungen.
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Diese
Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass
jeder eine Magnetpulveranzeige bewirkende Testkörper-Oberflächenbereich mit einer magnetische
Kraftlinien durchlassenden Werkstoffschicht, z.B. aus Quarzglas,
abgedeckt wird, mit welcher die Prüfmittelsuspension über die
Testkörperoberfläche hinweggeleitet
wird und deren Grenzflächenspannung
ein rückstandsloses
Entfernen der Anzeigen mittels des üblichen Prüfmittelflusses nach der Testkörper-Entmagnetisierung
gestattet.
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Diese
Werkstoffschicht kann eine zusätzliche
Hydrophobierung erfahren.
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Zwar
sind sowohl aus der
JP
56040752 A als auch aus
JP 59226859 A jeweils Prüfmittel enthaltende Kassetten
bekannt, die über
ein optisch transparentes Fenster aus einer magnetische Kraftlinien durchlassenden
Werkstoffschicht in Kontakt mit einer auf Risse zu prüfenden Oberfläche gebracht
werden; dort handelt es sich allerdings um Vorrichtungen zur Anwendung
in nicht-automatisierten visuellen Prüfverfahren und nicht um eine
automatisierte Kontrolle des Prüfmittels.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist gekennzeichnet durch eine Durchflussleitung für die Prüfmittelsuspension,
die so geformt und gegenüber dem
Testkörper
angeordnet bzw. anzuordnen ist, dass die an jeden eine Anzeige bewirkenden
Testkörper-Oberflächenbereich
mit einer magnetische Kraftlinien durchlassenden Wandung aus einem
Werkstoff von so geringer Grenzflächenspannung fest angrenzt,
dass nach der Testkörperentmagnetisierung ein
rückstandsloses
Entfernen der Anzeigen mittels des üblichen Prüfmittelflusses erfolgen kann.
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Weite
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
beispielsweise Ausführung
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
und das damit ausgeübte
Verfahren sind nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Diese
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Kontroll-Vorrichtung,
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2–5 graphische
Darstellung des Verlaufs der Helligkeitsanzeigen von Testreflektor und
Testrissen bei Änderung
der Messbedingungen bzw. Beschaffenheit der Prüfmittelsuspension, und zwar
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2 die Änderung
der Helligkeitsanzeigen des Testrefelktors bei Änderung der Beleuchtung,
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3 die Änderung
der Anzeigen von Testreflektor und Testrissen bei Entmischung der
Prüfmittelsuspension,
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4die Änderung
der Anzeigen von Testreflektor und Testrissen bei Zerstörung des
Prüfmittels,
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5 die Änderung
der Anzeigen von Testreflektor und Testrissen bei Verschmutzung
des Prüfmittels.
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Bei
der Erfindung werden die auszuwertenden Magnetpulver-Anzeigen, die
bei Magnetisierung des Testkörpers
entstehen, nicht unmittelbar auf dessen Oberfläche erzeugt, sondern auf einer
diese zumindest in ihren Anzeigen bewirkenden Bereichen abdeckenden
Schicht, über
welche die Prüfmittelsuspension
ohne unmittelbare Berührung
mit der Testkörperoberfläche hinübergeleitet
wird und die eine wesentlich geringere Haftung des Prüfmittels
bewirkt als die feinbearbeitete Metalloberfläche oder eine andere für diese
Zwecke bekannte Beschichtung. Bringt man eine dünne Glasscheibe, z.B. den Objektträger eines
Mikroskops, fest auf den Anzeigen bewirkenden Oberflächenbereich
des Testkörpers
auf, so läßt sich
mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung trotz
des größeren Abstandes
der Anzeigen-Oberfläche
von dem Riss bzw. den Rissen eine Anzeige der Risse erzielen. Da
die Magnetpulver-Adhäsion
wesentlich geringer ist als an einer Metalloberfläche, reicht
schon ein übliches Überspülen mit
Prüfmittel aus,
um die flächige
Grundanzeige völlig
zu unterbinden bzw. zu entfernen.
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Diese
Erscheinung läßt sich
noch dadurch verbessern, dass die dem Prüfmittel ausgesetzte Schicht-Oberfläche durch
die für
andere technische Anwendungen bekannte Hydrophobierung präpariert wird,
wodurch die Adhäsionsneigung
weiter verringert wird.
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Die
gemäß der Erfindung
vorgeschlagene Werkstoffschicht kann, wie bei dem Ausführungsbeispiel,
die Unterseite eines durchsichtigen Hohlkörpers bilden, der beim Prüfvorgang
mit dieser Unterseite auf den Testkörper aufgesetzt wird und der
so ausgebildet ist, dass das Prüfmittel
gar nicht auf die risstragende Oberfläche des Testkörpers gelangen kann.
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Die
gemäß der Erfindung
vorgeschlagene Zusatz-Beschich tung mit geringer Grenzflächenspannung
kann auch als spezielle Beschichtung auf der Stahloberfläche des
Testkörpers
angebracht sein.
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Die
in 1 in Form eines Block-Schema's wiedergegebene Vorrichtung weist einen
ferromagnetischen Testkörper 1 in
Form eines geschlossenen Joches auf, – das auf einem Schenkel eine
Erregerwicklung 2 trägt,
die eine der Rissprüfung
entsprechende Induktion von z.B. 1 T (Tesla) bewirken kann. In dem
gegenüberliegenden
Jochschenkel ist mindestens ein künstlicher Anriss als Testriss
angebracht. In der Regel sind zwei Testrisse vorhanden. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind drei künstliche
Anrisse 3a, 3b, 3c vorhanden. Ein künstlicher
Anriss kann z.B. durch eine schmale Unterbrechung durch den gesamten
Jochschenkel gebildet sein. Zur Erzeugung unterschiedlicher Streuflüsse auf
der Oberfläche
können
nicht-magnetische
Einlagen mit unterschiedlicher Breite eingesetzt werden. Es ist
auch möglich,
künstliche
Anrisse vorzusehen, die nicht den gesamten Jochquerschnitt einnehmen, und
zwar sowohl solche, die von der Joch-Oberseite, als auch solche,
die von dessen Unterseite einlaufen. Auf solche Weise entstehen
künstliche
Fehlstellen, deren Streuflüsse
und damit Magnetpulver-Anzeigen auf der Oberseite unterschiedliche
Breite und Intensität
aufweisen. Zusätzlich
zu den Rissen 3a, 3b, 3c ist mit Hilfe
von fluoreszierenden Farbstoffen ein Testreflektor 4 auf
der Anzeigen bewirkenden Oberfläche
des Testkörpers 1 angebracht,
der eine immer gleiche, von der Prüfflüssigkeit unabhängige Leuchtanzeige
ergibt.
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Ein
Testrohr 5 ist so geformt und dimensioniert, dass es mit
seiner Unterseite auf die mit den Testrissen 3a–3b und
dem Testreflektor 4 versehene Oberfläche des Testkörpers 1 aufsetzbar
ist. Diese Unterseite besteht aus einem hydrophoben, durchsichtigen
Werkstoff mit erfindungsgemäß geringer Grenzflächenspannung,
z.B. aus Quarzglas. Die übrigen
Wandungen des Rohres 5 können aus normalem Glas bestehen.
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An
seinen beiden Enden ist das Rohr 5 mit je einem Absperrventil 6a, 6b versehen,
von denen eines (6a) ein Zulaufventil und eines (6b)
ein Ablaufventil ist. Mittels der beiden Ventile 6a, 6b ist
das Rohr 5, wenn es bestimmungsgemäß mit seiner hydrophoben Unterwandung
auf den die Testrisse 3a–3c und den Testreflektor 4 aufweisenden
Schenkel des Jochs 1 aufgesetzt ist, als Bypass in den
Prüfmittelkreislauf
der Rissprüf-Vorrichtung
eingeschaltet bzw. einschaltbar, sodass es während der gesamten Dauer der
Prüfung
einen Teil des Prüfmittelkreislaufs bildet.
Bei Öffnung
beider Ventile 6a, 6b wird das Rohr 5 von
der Prüfmittelsuspension
durchflossen und – bei
anfänglicher Öffnung beider
Ventile 6a, 6b – nach späterer Schließung des
Ablaufventils 6b – mit
der Prüfmittelsuspension
gefüllt.
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Ultraviolett-Lampen 7a und 7b sind
so angeordnet, dass sie bei in Arbeitsstellung auf dem Joch 1 aufliegendem
Rohr 5 dessen hydrophoben Anzeigenbereich anstrahlen. Die
auf der hydrophoben Rohrwandung gebildeten Magnetpulver-Raupen bilden
im Licht der UV-Lampen 7a, 7b Leuchtanzeigen.
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Auf
der Oberseite des Rohres 5 sind als Sensoren für die von
den Magnetpulver-Raupen bzw, dem Testreflektor 4 im Lichte
der UV-Lampen 7a, 7b gebildeten Leuchtanzeigen
Photodioden 8a, 8b, 8c und 8d angebracht,
von denen je eine je einem der Testrisse 3a–3c bzw.
dem Testreflektor 4 zugeordnet ist. Die Leuchtstärke aller
Rissanzeigen und des Testreflektors wird mit Hilfe je einer fokussierenden
Optik und eines Fotoele ments von den Photodioden 8a–8d in
je einen elektrischen Messwert umgewandelt, der gespeichert und
dann zur Auswertung benutzt wird.
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Hierzu
dient eine Steuer- und Auswerteelektronik 10, die ausser
der Aufnahme und Auswertung der ihr zugeleiteten Messwerte der Photodioden 8a–8d auch
der Steuerung der zeitlichen Abläufe
aller anderen Arbeitsvorgänge
der Vorrichtung dient, wie dem Schalten der Ventile 6a, 6b,
der Lampen 7a, 7b, der Feldspule 2 und
der Gut-Schlechtanzeige sowie gegebenenfalls auch dem Stillsetzen
der Vorrichtung bzw. dem Bewirken eines Prüfmittel-Austausches in Abhängigkeit
von den Auswerteergebnissen.
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Der
Entlüftung
des Glasrohres 5 und gleichzeitig als Überlauf dient ein Rohr 9 oben
am Rohr 5.
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Die
Vorrichtung arbeitet wie folgt:
In Arbeitsanordnung des Testrohres 5 auf
dem Joch 1 sind zunächst
die Magnet-Ventile 6a, 6b geöffnet, sodass das Rohr 5 vom
Prüfmittel
durchströmt
wird. In frei vorgebbaren Zeitabständen (z.Zt. 2 Minuten) wird
zunächst
automatisch das Ablaufventil 6b und kurz darauf das Zulaufventil 6a geschlossen.
Das Glasrohr 5 ist nun vollständig mit Prüfmittel gefüllt. Daraufhin wird die Feldspule 2 eingeschaltet.
Das dadurch entstehende magnetische Feld bildet über den Rissen 3a, 3b, 3c einen
magnetischen Streufluss, dessen Kraftlinien die Unterwandung des
Rohres 5 durchdringen. An diesem Streufluss haften die
magnetischen Fluxmittelpartikel an und bilden auf der Innenseite
der Rohrunterwandung Magnetpulver-Raupen. Nach etwa 10 Sekunden
wird das Ablaufventil 6b geöffnet, wonach das Rohr 5 mit
Hilfe der Entlüftung 9 langsam
leer läuft,
bei aufrecht erhaltener Magnetisierung, durch welche die Rissanzeigen
gehalten werden. Die Lampen 7a, 7b werden nun
angeschaltet und strahlen die Rissraupen und den Testreflektor 4 mit
UV-Licht an. Diese fluoreszieren je nach Qualität des Fluxmittels und Ausbildung
der Anzeigen verschieden stark. Die Leuchtstärke aller Rissanzeigen und
des Testreflektors 4 wird nun mit Hilfe je einer der Photodioden 8a–8d in
einen elektrischen Messwert umgewandelt, der in der Elektronik 10 gespeichert
wird, wo er zur Auswertung benutzt wird.
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Nach
Abschluss der Messungen wird das Joch 1 mit Hilfe der Spule 2 durch
Abregeln der Feldstärke
bis auf Null entmagnetisiert. Danach werden beide Ventile 6a und 6b geöffnet. Die
Partikel des Fluxmittels, die sich auf dem Boden des Rohres 5 angesammelt
haben, werden infolge des Wegfalls des sie haltenden Streuflusses
weggespült.
Damit ist das Rohr 5 gereinigt und bereit zur Nutzung für die nächste Messung.
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Zur
Beurteilung des Zustandes des Rissprüfmittels werden die künstlichen
Anrissse 3a, 3b, 3c in der Einheit 10 miteinander
und zusätzlich
mit der Anzeige des Testreflektors 4 verglichen.
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Bei
konstanten Messbedingen (gleiche Intensität der UV-Bestrahlung, gleiche
Empfindlichkeit der Photoelemente 4 und der Auswerteeinrichtung) bleibt
die Anzeige des Testreflektors abhängig von der Reinheit des Prüfmittels
immer gleich. Eine nennenswerte Veränderung des vom Testreflektor 4 bewirkten
Messwertes weist somit auf eine Fehlfunktion der Vorrichtung hin.
In 2 sind die sich durch Änderungen der Beleuchtung ergebenden,
sprunghaften Änderungen
der Anzeigenhelligkeit des Testreflektors 4 veranschaulicht.
Die Überwachung
der vom Testreflektor 4 herrührenden Anzeige ermöglicht somit
die Signalisierung einer Fehlfunktion der Vorrichtung bzw. der Konstanz
der Messbedingungen als Voraussetzung dafür, dass die von den Testrissen erhaltenen
Messwerte richtige Aussagen über
die Qualität
der Prüfmittelsuspension
liefern. Eine stetige Verminderung der Helligkeit der Anzeige des
Testreflektors 4, wie sie in 5 erkennbar
ist, tritt bei Verschmutzung des Prüfmittels ein.
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Im
Laufe der Rissprüfung
kann der Prüfmittelzustand
in verschiedener Weise beeinträchtigt werden,
nämlich:
- 1. Durch Entmischung, die dadurch herbeigeführt wird,
dass die feinen Teilchen durch die Oberflächenrauheit des Prüflings bevorzugt
aus dem Prüfmittelbad
entfernt werden. Die 3 gibt die Veränderung
der Anzeigenhelligkeit mit zunehmender Entmischung wieder, und zwar
für den
Testreflektor 4 sowie für
einen groben und einen feinen Testriss. Es ist erkennbar, dass die
Anzeige des feineren Risses durch die Entmischung stärker beeinträchtigt wird
als die des groben Risses, wogegen die Anzeigehelligkeit des Testreflektors 4 durch
die Entmischung nicht verändert
wird.
- 4. Durch Zerstörung,
die bei langzeitigem Gebrauch in der Weise entsteht, dass magnetisierbare
Eisenoxidpartikel von den leuchtenden Farbpigmentteilchen getrennt
werden, wodurch freier Farbstoff entsteht, der nicht vom Streufluss
festgehalten wird. 4 zeigt die zeitliche Änderung der
Helligkeitsanzeigen für
einen groben und einen feinen Testriss und den Testreflektor 4.
Es ist erkennbar, dass die Relation der Anzeigenhelligkeit der unterschiedlichen
Testrisse bei Zerstörung
nahezu konstant bleibt, jedoch der Abstand von den durch die Zerstörung nicht
veränderten Helligkeitsanzeigen
des Testreflektors 4 sich für beide Testrissarten zunehmend
vergrössert.
- 3) Durch Verschmutzung des Prüfmittelbades. Bei zunehmender
Verschmutzung werden, wie 5 erkennen
läßt, sämtliche
Anzeigen in gleicher Weise stetig beeinträchtigt, auch die des Testreflektors 4.
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Die
Auswerteeinheit kann bei der Auswertung der Anzeigen-Messwerte durch deren
Vergleich Werte ermitteln, welche sowohl etwaige Fehlfunktionen
der Anlage erkennen lassen als auch Art und Ausmass von Prüfmittelschädigungen,
und entsprechende Steuersignale erzeugen, welche entweder die Kontrollvorrichtung
ausser Betrieb setzen oder eine gezielte Neuzugabe von Rissprüfmittel
bewirken, je nachdem, ob und welche Fehlfunktion(en) der Vorrichtung
oder Schädigung(en)
des Prüfmittels sich
aus der Auswertung der Messwerte ergeben. Auch eine Messwert-Aufzeichnung
kann mittels der Auswerteelektronik erfolgen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführung beschränkt. Insbesondere
kann als Testkörper
ein anderer Körper
als ein geschlossenes Joch verwendet werden. Auch die Prüfmittelleitung
kann in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein als in der Zeichnung
dargestellt. Es kann jedes hydrophobe Material geeigeneter Grenzflächenspannung
als erfindungsgemäße Zwischenschicht
verwendet werden, ebenso wie Art und Ausbildung der Testrisse im
Belieben des Fachmannes steht.