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Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät und ein Verfahren zur Magnetpulverprüfung für eine Radsatzwelle eines Schienenfahrzeugs, welches Prüfgerät zumindest eine Magnetisierungsspule zur Magnetisierung der Radsatzwelle umfasst.
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Die Magnetpulverprüfung, auch Magnetpulverrissprüfung oder Fluxprüfung genannt, wird eingesetzt, um Risse und nahe der Oberfläche befindliche Störstellen von ferromagnetischen Objekten zu erkennen. Für die Prüfung muss das Objekt magnetisiert werden. Auch für Radsatzwellen von Schienenfahrzeugen wird die Magnetpulverprüfung eingesetzt.
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Bei großen Objekten wie Radsatzwellen für Schienenfahrzeuge wurden bisher jeweils nur Teilbereiche mit Hilfe von nahe an die Welle herangebrachten Magnetisierungsspulen geprüft. Damit das Magnetfeld noch genug stark ist wird die Magnetisierungsspule bis etwa 15-20 cm an die zu prüfenden Teilbereiche der Radsatzwelle herangeführt.
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Daher kann die gesamte Welle nur in mehreren Schritten geprüft werden. Sind auf der Welle Bauteile wie Getriebe und Radbremsscheiben montiert, so wird bei der Magnetpulverprüfung auch in diesen ein Fluss induziert. Probleme können entstehen, wenn diese nach erfolgter Prüfung nicht komplett entmagnetisiert werden und eine Restmagnetisierung verbleibt. An engen Stellen wie zum Beispiel zwischen Getriebe und Laufrad ist es nicht möglich die Spule für die Magnetisierung anzubringen oder es ist lediglich möglich, bei nicht ausreichender Feldstärke, die entsprechenden Teilbereiche der Radsatzwelle nur im verbleibenden Restfeld auf Risse zu prüfen.
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Die Patentschrift
DE 904 569 B offenbart ein Prüfgerät zur Magnetpulverprüfung welches zumindest eine Magnetisierungsspule zur Magnetisierung der Radsatzwelle umfasst, wobei es ein U-förmiges Eisenjoch mit zwei Schenkeln und einer die Schenkel verbindenden Basis umfasst, um welches U-förmige Eisenjoch die zumindest eine Magnetisierungsspule gewickelt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Magnetpulverprüfung von Radsatzwellen von Schienenfahrzeugen zu vereinfachen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1 und 4. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
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Ein erfindungsgemäßes Prüfgerät zur Magnetpulverprüfung für eine Radsatzwelle eines Schienenfahrzeugs umfasst zumindest eine Magnetisierungsspule zur Magnetisierung der Radsatzwelle und ein U-förmiges Eisenjoch, um welches die Magnetisierungsspule gewickelt ist. Das U-förmige Eisenjoch umfasst dabei zwei Schenkel und eine die Schenkel verbindenden Basis. Eine Basis des U-förmigen Eisenjochs dient als Träger der Schenkel. Die Schenkel sind somit jeweils an der Basis angeordnet und mit dieser verbunden, insbesondere so, dass die Basis zwei Enden aufweist und die Schenkel an den Enden der Basis mit dieser verbunden sind. Die Magnetspule ist insbesondere um die Basis des U-förmigen Eisenjochs gewickelt. Die Schenkel weisen jeweils eine Innenseite auf, welche Innenseiten der Schenkel sich gegenüber liegen. Die Schenkel weisen jeweils von der Basis weg, in eine Richtung mit einer gemeinsamen Richtungskomponente, beispielsweise verlaufen sie parallel zueinander.
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Das U-förmige Eisenjoch ist dabei weiterhin erfindungsgemäß so ausgebildet, dass die zueinander weisenden Innenseiten der Schenkel des U-förmigen Eisenjochs einen Abstand zueinander aufweisen, welcher zumindest so bemessen ist, dass die Radsatzwelle ihrer Länge nach zwischen die Schenkel des U-förmigen Eisenjochs in das U-förmige Eisenjoch einführbar ist, so dass die Radsatzwelle über ihre gesamte Länge, von einer ersten Stirnseite der Radsatzwelle zu der der ersten Stirnseite der Radsatzwelle gegenüberliegenden zweiten Stirnseite der Radsatzwelle magnetisierbar ist.
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Das Magnetfeld wird in die Stirnseiten der Radsatzwelle eingeleitet. Dies ist möglich, indem die Innenseiten der Schenkel die Stirnseiten der Radsatzwelle berühren oder ein Luftspalt zwischen den Innenseiten der Schenkel und den Stirnseiten der Radsatzwelle bestehen bleibt, welcher einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt. Der Grenzwert ist auch abhängig von der Stärke des erzeugten Magnetfelds.
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Der Abstand der zueinander weisenden Innenseiten der Schenkel des U-förmigen Eisenjochs ist weitergebildet derart ausgewählt, dass er die Länge der Radsatzwelle höchstens um einen vorgegebenen Höchstwert übersteigt. Das Prüfgerät zur Magnetpulverprüfung wird also entsprechend der zu prüfenden Radsatzwellen und somit in Abhängigkeit der Länge der zu prüfenden Radsatzwellen zwischen ihren Stirnseiten hergestellt. Der Abstand der zueinander weisenden Innenseiten der Schenkel des U-förmigen Eisenjochs wird derart ausgewählt, dass er die Länge der Radsatzwelle um einen Betrag übersteigt, welcher kleiner ist als der vorgegebene Höchstwert.
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Der vorgegebene Höchstwert beträgt gemäß einer Ausführungsform 10 mm, gemäß einer weiteren Ausführungsform 4 mm, so dass bei mittiger Ausrichtung der Radsatzwelle im U-förmigen Eisenjoch jeweils ein höchstens 2 mm breiter Luftspalt zwischen jeder Stirnseite der Radsatzwelle und der korrespondierenden Innenseite des Eisenjochs verbleibt.
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Die zueinander weisenden Innenseiten der Schenkel des U-förmigen Eisenjochs können die Stirnseiten der Radsatzwelle auch berühren.
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Erfindungsgemäß sind die Schenkel fest mit der Basis verbunden, jedoch biegsam ausgebildet. Sie sind so ausgelegt, insbesondere ist deren Querschnitt so ausgebildet und ihr Werkstoff so ausgewählt und auf den Querschnitt abgestimmt, dass sich die Schenkel beim Anlegen des Magnetfelds zu den Wellenstirnseiten hin verbiegen. Natürlich ist dies nur in einem begrenzten Maße möglich, so dass der Abstand der Wellenstirnseiten zu den Innenseiten der nicht verbogenen Schenkel ein vorgegebenes Höchstmaß nicht übersteigt. Der Abstand beträgt, wie oben, gemäß einer Ausführungsform höchstens 10 mm. Die Schenkel weisen einen im Vergleich zu ihrer Breite dünnen Querschnitt auf. Ihre Dicke wird in Richtung der Wellenlängsachse bemessen.
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Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass das Prüfgerät, insbesondere dessen Magnetisierungsspule, ausgebildet ist, eine Magnetfeldstärke von mindestens 20 A/cm2 an jeder zu prüfenden Oberfläche der Welle aufzubringen. Dieser Wert hängt auch vom Durchmesser der Welle ab.
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Die dadurch erzeugten Feldlinien verlaufen parallel zur Wellenachse. Die zu suchenden Ermüdungsrisse verlaufen an der Wellenoberfläche quer zur Wellenachse bzw. zu den Feldlinien. So treten die Feldlinien an diesen Stellen aus dem Material aus und auf der gegenüberliegenden Stelle wieder ein. Das dadurch entstehende Streufeld hat die Wirkung eines Magnetpoles, an dem sich über das Objekt gestreutes Eisenpulver sammelt und so den Riss oder die Störstelle anzeigt.
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Nach einer Magnetpulverprüfung muss die Radsatzwelle wieder komplett entmagnetisiert werden. Dies ist notwendig um zu verhindern, dass durch die Restmagnetisierung eisenhaltige Partikel angezogen werden. Durch die Entmagnetisierung verliert das dauermagnetisch gewordene ferromagnetische Material der Radsatzwelle seine magnetische Polarisierung ganz oder teilweise. Entmagnetisiert werden Materialien meist durch ein erst starkes Wechsel-Magnetfeld, das dann allmählich abklingt.
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Das Prüfgerät ist weitergebildet auch zur Entmagnetisierung der Radsatzwelle geeignet ausgebildet, insbesondere dadurch, dass es ausgebildet ist, ein Wechsel-Magnetfeld zu erzeugen und an die Radsatzwelle anzulegen.
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Zur Magnetpulverprüfung einer Radsatzwelle eines Schienenfahrzeugs, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Prüfgerät, wird die Radsatzwelle der Länge nach in ein U-förmige Eisenjoch eingebracht, insbesondere zwischen zwei Schenkel des U-förmigen Eisenjochs, um welches U-förmige Eisenjoch, insbesondere um welche Basis des U-förmigen Eisenjochs, zumindest eine Magnetisierungsspule gewickelt ist, und anschließend wird ein Magnetfeld von der Magnetisierungsspule erzeugt und mittels des U-förmigen Eisenjochs an die Radsatzwelle angelegt und die Radsatzwelle somit magnetisiert. Anschließend wird das Pulver auf die Radsatzwelle aufgebracht und die Radsatzwelle auf Risse hin überprüft.
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Es entsteht ein gleichmäßiges Magnetfeld in Längsrichtung der Welle, sodass alle Querrisse und Störstellen in Querrichtung erkannt werden. Das Eisenjoch mit der Magnetisierungsspule umgibt auch alle auf der Welle montierten Bauteile (z.B. Getriebe, Wellenbremsscheiben etc.). Dadurch wird auch das Magnetfeld über alle diese Bauteile mit überbrückt.
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Die vom Prüfgerät aufgebrachte Magnetfeldstärke beträgt bevorzugt mindestens 20 A/cm2, insbesondere an jeder zu prüfenden Oberfläche der Welle aufzubringen.
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Nach Abschluss der Prüfung kann die Radsatzwelle, insbesondere mittels des Prüfgeräts, wieder entmagnetisiert werden.
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Diverse Vorteile der Erfindung werden nachfolgend kurz erläutert. Durch den erfindungsgemäßen Prüfaufbau entsteht über die gesamte Oberfläche der Welle ein ausreichendes magnetisches Feld. An jedem nicht geschlossenem Bereich der Radsatzwelle, kann somit die Magnetpulverprüfung sicher und effizient durchgeführt werden.
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Damit kann auch ein gleichmäßiges Entmagnetisierungsfeld induziert werden, wodurch eine fast vollständige Entmagnetisierung der Radsatzwelle und der aufmontierten Bauteile nach erfolgter Prüfung möglich ist.
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Anstelle der oben beschriebenen Teilprüfung der Radsatzwelle mit einer Teilmagnetisierung durch an der Welle angebrachten Magnetspulen, ist mittels der Erfindung die komplette Welle „in einem Stück“ zu magnetisieren, zu prüfen und zu entmagnetisieren sein.
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Alle nicht durch Getriebe, Rad- oder Bremsscheiben bedeckten Bereiche der Radsatzwelle sind für die Prüfung zugänglich. Die zu prüfende Wellenbereiche können mit einer ausreichenden Feldstärke magnetisiert werden. Das Getriebe wird bei der Prüfung der Welle geschont und die zeitliche Ersparnis im Vergleich zur herkömmlichen Prüfung ist signifikant.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert, in welcher ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist. Die Figur zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Prüfaufbau in dreidimensionaler Ansicht.
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Ein erfindungsgemäßes Prüfgerät 1 zur Magnetpulverprüfung für eine Radsatzwelle 7 eines Schienenfahrzeugs umfasst ein U-förmiges Eisenjoch mit zwei Schenkeln 2 und 3 und einer die Schenkel 2, 3 verbindenden Basis 4, um welche die Magnetisierungsspule 5 gewickelt ist. Die Magnetisierungsspule dient zum Aufbau eines Magnetfelds und mittels des U-förmigen Eisenjochs zur Magnetisierung einer Radsatzwelle 7. Auf der Radsatzwelle 7 montiert sind hier ein Getriebe 9 und im Bereich ihrer Stirnseiten 8 jeweils ein Rad 10. Die Schenkel 2, 3 des U-förmigen Eisenjochs verlaufen hier parallel zueinander.
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Die zueinander weisenden Innenseiten 6 des U-förmigen Eisenjochs weisen einen Abstand zueinander auf, welcher zumindest so bemessen ist, dass die Radsatzwelle 7 ihrer Länge nach zwischen die Innenseiten 6 der Schenkel 2, 3 des U-förmigen Eisenjochs in das U-förmige Eisenjoch einführbar ist, so dass die Radsatzwelle 7 über ihre Länge magnetisiert wird.
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Der Übersichtlichkeit wegen ist nur eine Stirnseite 8 der Radsatzwelle 7 und eine Innenseite 6 eines Schenkels 2 des Eisenjochs dargestellt.
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Die Magnetisierung der Radsatzwelle 7 erfolgt durch die Zufuhr des von der Magnetisierungsspule 5 erzeugten Magnetfelds zu den Stirnflächen 8 der Radsatzwelle 7 durch das U-förmige Eisenjoch, welche Stirnflächen 8 der Radsatzwelle 7 hier jeweils an einem Ende der jeweiligen Schenkel 2, 3 anliegen und die Innenseiten 6 der Schenkel 2, 3 berühren. Zum Einbringen der Radsatzwelle 7 weisen die sich gegenüberliegenden und entgegengesetzten Innenseiten 6 der Schenkel 2, 3 des U-förmigen Eisenjochs einen vorgegebenen Mindestabstand auf, welcher mindestens gleich groß ist wie die Länge der Radsatzwelle 7.
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Hier weisen die Innenseiten 6 der Schenkel 2, 3 einen starren und somit unveränderbaren, fest vorgegeben Abstand zueinander auf, welcher gleich groß ist der Länge der Radsatzwelle 7. Auch ein kleiner Luftspalt zwischen den Innenseiten 6 der Schenkel 2, 3 und den Stirnflächen 8 der Radsatzwelle 7 ist denkbar. Der Luftspalt sollte dann einen vorgegebenen Wert nicht übersteigen. Ist der Abstand der Innenseiten 6 der Schenkel 2, 3 größer als die Länge der Radsatzwelle 7 kann die Radsatzwelle 7 einfach in das Prüfgerät geschoben werden oder das Prüfgerät wird über die Radsatzwelle 7 geschoben oder über eine Drehung zugeführt.
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Erfindungsgemäß sind die Schenkel 2, 3 so ausgelegt, dass sie sich beim Anlegen des Magnetfelds zu den Wellenstirnseiten hin verbiegen.
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Die Stärke des vom Prüfgerät 1 erzeugten Magnetfelds hängt von der Leistungsaufnahme der Magnetisierungsspule 5 der Querschnittfläche des U-förmigen Eisenjochs ab. Dabei sind hier sowohl die Magnetisierungsspule 5 als auch das Eisenjoch so ausgebildet und aufeinander ausgerichtet, dass das Prüfgerät 1 eine Magnetfeldstärke mindestens 20 A/cm2 gewährleisten kann.
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Das Prüfgerät 1 kann ein Gerüst zur Aufnahme und Lagerung des U-förmigen Eisenjochs mit der Magnetisierungsspule 5 aufweisen. Damit ist das Prüfgerät zur Radsatzwelle ausrichtbar und gegenüber der Erdoberfläche feststellbar.
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Die Lage des U-förmigen Eisenjochs zur Radsatzwelle und die Zuführungsart des Prüfgeräts zu den Stirnflächen der Radsatzwelle, beispielsweise durch Drehung oder durch Schieben, können dem Kundenwunsch obliegen.
