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Verfahren zum Prüfen magnetisierbarer Werkstücke mit Magnetpulver
durch Spulenmagnetismus Zur Feststellung von Rissen auf Werkstücken werden sogenannte
Magnetpulververfahren angewandt.
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Das eine dieser Verfahren beruht auf dem Prinzip der Jochmagnetisierung
des Werkstückes, indem letzteres zwischen die Jochschenkel eines Elektromagneten
eingespannt wird, wodurch im Werkstück bei Erregung des Magneten ein Längsfeld erzeugt
wird. Querrisse im Werkstück setzen hierbei dem Magnetfluß einen Widerstand entgegen,
so daß sie durch Magnetpulver sichtbar gemacht werden können. Längsrisse im Werkstück
lassen jedoch das Magnetfeld unbeeinflußt, SQ daß sie durch das Magnetpulver nicht
angezeigt werden.
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Bei einem bekannten Magnetpulververfahren mit Jochmagnetisierung
wird ein längliches Werkstück zwischen den beiden Schenkeln eines Hufeisenmagneten
und parallel dazu derart angeordnet, daß das eine Ende des Werkstückes zwischen
den beiden Polschuhen liegt und das andere Ende mit einem Aufnahmestück auf einem
die beiden Schenkel verbindenden Joch aufsteht. Die beiden auf den Schenkeln sitzenden
Wicklungshälften können so geschaltet werden, daß der magnetische Fluß das Werkstück
längs durchfließt, wobei insbesondere die quer zur Richtung des magnetischen Flusses
und auch quer zur Achse des Werkstückes liegenden Risse angezeigt werden. Bei einer
anderen Schaltung wird der magnetische Kreis über die beiden Polschuhe geschlossen,
wobei nur der zwischen diesen liegende Abschnitt des Werkstückes magnetisiert wird.
Hierbei treten nur Risse im Werkstück in Erscheinung, die etwa senkrecht zum magnetischen
Fluß liegen, also nur an den Stellen, die den Polen dicht benachbart sind. Diejenigen
Abschnitte des Werkstückes, welche außerhalb des zwischen den Polen verlaufenden
magnetischen Flusses liegen, werden hierbei jedoch nicht magnetisiert. Ohne Drehen
und abschnittsweises Verschieben des Werkstückes zwischen den Polschuhen kann infolgedessen
keine Anzeige aller am Werkzeug vorhandenen Risse erhalten werden, so daß die Rißprüfung
einen beträchtlichen Zeitaufwand erfordert.
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Ein weiteres Verfahren beruht auf dem Prinzip der Stromdurchflutung.
In diesem Fall wird das zu prüfende Werkstück von einem hohen elektrischen Strom
durchflossen, welcher z. B. von einem Transformator abgenommen werden kann. Da sich
hierbei um das Werkstück als Stromleiter ein ringförmiges Feld ausbildet, werden
durch Magnetpulver Längsrisse, nicht aber Querrisse angezeigt.
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Letzteres Verfahren kann prinzipiell auch in der Weise angewandt
werden, daß das Werkstück nicht selbst von dem Strom durchflossen wird, das Ringfeld
vielmehr durch einen Hilfsleiter, auf welchem das Werkstück gesteckt ist, erzeugt
wird. Es kommen also auch Längs risse im Werkstück zur Anzeige.
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Die Längsmagnetisierung eines Werkstückes kann an Stelle der Jochmagnetisierung
auch durch die Spulenmagnetisierung erzeugt werden. In diesem Fall ist eine meist
fahrbar angeordnete Spule in Längsrichtung des Werkstückes, z. B. einer Kurbelwelle,
verschiebbar. Das Ringfeld, das sich um die Spule herum ausbildet, bewirkt im Werkstück
eine Längsmagnetisierung. Es kommen also Querrisse zur Anzeige.
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Um gleichzeitig sowohl Quer- und Längsrisse anzuzeigen, können Jochmagnetisierung
und Stromdurchflutung kombiniert angewandt werden. Es werden dann auch beide Riß
richtungen erfaßt.
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Werkstücke mit großen Durchmessern bzw. Querschnitten können jedoch
mit ausreichender Fehlererkennbarkeit weder durch Jochmagnetisierung noch durch
Stromdurchflutung bei einem wirtschaftlich tragbaren Aufwand geprüft werden.
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Die Erfindung bezweckt demgegenüber vor allem, Längs- und Querrisse
nach dem Prinzip der Spulenmagnetisierung erkennbar zu machen. Die Erfindung besteht
demgemäß darin, daß das Werkstück nacheinander oder gleichzeitig dem Ringfeld einer
oder mehrerer Spulen in zwei verschiedenen Ebenen derart ausgesetzt wird, daß im
wesentlichen senkrecht aufeinanderstehende Risse (also z. B. Längs- und Querrisse)-
angezeigt werden. Die eine Ebene steht hierbei zweckmäßig - etwa bei Prüfung eines
als Rotationskörper ausgebildeten Werkstückes - senkrecht auf der Achse des Werkstückes,
während die andere hierzu senkrechte Ebene vorzugsweise- die Achse des Werkstückes
enthält. Damit hierbei die ganze Manteloberfläche des Werkstückes erfaßt werden
kann, wird dem Werkstück relativ zur Spule bzw. zum Gerät eine Umlaufbewegung
um
seine Achse erteilt, welche zweckmäßig mit der Achse des Werkstückes zusammenfällt.
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Eine andere Möglichkeit des erfindungsgemaßen Verfahrens besteht
darin, daß z. B. eineFormspule zur Durchführung der beiden Prüfungen aus einer etwa
diametralen in eine etwa tangentiale Lage relativ zum Werkstück, z. B. einem Turboläufer
oder einem anderen insbesondere scheibenförmigen Rotationskörper, verschoben wird,
wobei in beiden Fällen dem Werkstück zweckmäßig eine Rotationsbewegung um seine
Achse erteilt wird. Da bei der diametralen Lage der Spule infolge des von der Spule
erzeugten Ringfeldes radiale Risse oder Querrisse und bei der tangentialen Lage
der Spule im wesentlichen Umfangsrisse oder Längs risse angezeigt werden, können
bei Durchführung beider Prüfungen praktisch sämtliche Risse in dem zu prüfenden
Werkstück festgestellt werden.
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Statt einer Verschiebung der Spule kann natürlich auch das Werkstück
verschoben werden. Auch kann die verschiebbare Spule durch zwei feststehende Spulen
ersetzt werden, von denen die eine eine im wesentlichen diametrale Lage und die
andere eine im wesentlichen tangentiale Lage zum Werkstück einnimmt. Durch die Erfindung
wird vor allem der Vorteil erzielt, daß senkrecht aufeinanderstehende Risse (also
z. B. Längs- und Querrisse) mit ein und demselben Verfahren erkennbar gemacht werden
können.
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Die Verwendung des Magnetspulenverfahrens ermöglicht es hierbei, die
Prüfung vorzunehmen, ohne daß irgendeine Einspannung des Werkstückes erforderlich
ist. Ein Beschädigen des Werkstückes durch die Prüfung ist infolgedessen ausgeschlossen.
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Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf besonders geeignete Vorrichtungen
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Prüfung des Werkstückes in
zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen kann eine das Werkstück ringförmig umschließende
(gegebenenfalls auch einseitig angeordnete) Spule vorgesehen sein, welche um eine
vorzugsweise die Achse des Werkstückes schneidende Querachse schwenkbar gelagert
ist. Die Stromzuführung erfolgt zweckmäßig durch die Drehzapfen.
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Bei Verschiebbarkeit der Spule relativ zum Werkstück ist vorzugsweise
die Spule auf einem Schlitten od. dgl. am Gerät gelagert.
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Zur Aufnahme des Werkstückes dient eine Drehvorrichtung, z. B. ein
Drehteller, welcher einseitig gehaltert ist und die Schwenkbarkeit bzw. Verschiebbarkeit
der Spule nicht hindert.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der Beschreibung
mehrerer Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Hierbei zeigt Fig. 1 schematisch das
Gerät mit schwenkbarer Spule in Seitenansicht, im Schnitt nach Linie 1-1 der Fig.
2, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 3 das gleiche Gerät wie in Fig 1, jedoch
bei um 900 verschwenkter Spule, Fig. 4 einen Grundriß zu Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt
durch die Lagerung der Spule nach Linie 5-5 der Fig. 1, Fig. 6 die schematische
Darstellung des Verfahrens mit verschiebbarer Spule in Draufsicht bei diametral
zum Werkstück eingestellter Spule, Fig 7 die Anordnung nach Fig. 6 in Ansicht, Fig.
8 eine gleiche Draufsicht bei tangential zum Werkstück eingestellter Spule und Fig.
9 eine weitere Anwendung des Verfahrens mit zwei Spulen, von denen die eine diametral
und die andere tangential zum Werkstück eingestellt ist.
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Auf dem Maschinengestell 10, welches z. B. den elektrischen Teil
der Anlage enthält, sind die beiden jochartigen Lagersäulen 11 und 12 für die Spule
13 aufgesetzt. Letztere ist hierbei mit zwei Zapfen 14 und 15 versehen, welche z.
B. aus Kupfer bestehen und mit welchen die die Wicklungen der Spule bildenden Spulenbänder
verlötet sind. Die Zapfen 14 (bzw.
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15) sind, wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, in den Lagersäulen
11 (bzw.12) derart gelagert, daß sie in unmittelbarer metallischer Berührung mit
diesen stehen und der Strom über die Lagersäulen unmittelbar in die Zapfen 14 übergeleitet
wird. Die Lagerdeckel 16 sind durch Stehbolzen 17 an die Lagersäulen 11 (bzw. 12)
angeschraubt, wobei Federn 18 ein federndes Andrücken der Lagerdeckel an die Zapfen
14 (bzw. 15) gewährleisten. Durch die Zapfen 14 und 15 wird eine waagerechte Schwenkachse
A-A der Spule 13 bestimmt.
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Die Spule kann auch einseitig an nur einer Lagersäule (z. B. 11)
gelagert sein. In diesem Fall dient der Lagerzapfen z. B. gleichzeitig zur Zur und
Abführung des Stromes.
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Das Werkstück 19, z. B. ein Zahnrad oder ein anderer als Rotationskörper
ausgebildeter Teil (in der Zeichnung ist zur besseren Andeutung der Risse ein balliges
Werkstück dargestellt), ist auf einen Drehteller 20 aufgesetzt, der mittels eines
Zapfens 21 im äußeren Ende eines an einem Lagerbock22 gegebenenfalls verstellbar
- befestigten Armes 23 mit senkrechter Drehachse B-B drehbar gelagert ist. Die Achse
B-B schneidet hierbei die Achse A-A und steht auf dieser senkrecht.
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Wird ein Strom durch die Spule 13 geschickt, so entsteht ein ringförmiges
Kraftfeld Kt, dessen Kraftlinien das Werkstück, insbesondere dessen äußeren Umfangsteile
in etwa lotrechter Richtung durchsetzt.
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Durch Aufbringen von Magnetpulver können die hierzu senkrechten oder
unter einem gewissen Winkel (z. B. bis zu etwa 450) verlaufenden Risse (Querrisse)
angezeigt werden, wie in Fig. 1 und 2 durch r, angedeutet ist.
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Um auch die hierzu senkrechten Risse (Längsrisse) anzuzeigen, wird
die Spule 13 in die Lage nach Fig. 3 und 4 um die Achse 2 4 verschwenkt, so daß
die Spulenebene die Drehachse B-B des Werkstückes 19 enthält. Da in diesem Falle
die Kraftlinien K2 der Spule 13 das Werkstück etwa tangential durchsetzen, können
durch Bestreuen mit Magnetpulver hierzu senkrecht verlaufende Risse r2 angezeigt
werden.
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Bei dem Verfahren nach Fig. 6 bis 8 wird das Werkstück 19 von einer
ihm angepaßten Formspule 13 a umschlossen, welche sich etwa in der Lage der Spule
13 nach Fig. 4 befindet und deren Ebene die senkrechte Drehachse B des Werkstückes
19 enthält. Hierbei werden durch das von der Spule 13 a ausgebildete Kraftfeld Risse
qt angezeigt, welche auf den Stirnflächen des Werkstückes etwa radial verlaufen,
wobei durch Drehen des Werkstückes, z. B. in Pfeilrichtung x um seine Achse B, nacheinander
das ganze Werkstück erfaßt werden kann.
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Wird hierauf die Spulel3a aus ihrer diametralen Lage zum Werkstück
in die tangentiale Lage 13 a' (Fig. 8) verschoben und hierauf das Werkstück 19 wiederum
um seine Achse B gedreht, so werden entsprechend dem anderen Verlauf der von der
Spule erzeugten Kraftlinien relativ zum Werkstück nunmehr die hauptsächlich in Umfangs
richtung verlaufenden Risse q2 angezeigt.
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Das gleiche kann erreicht werden, wenn entsprechend Fig. 9 zwei Spulen
13 a und 13b gleichzeitig
vorgesehen werden. In diesem Falle werden
bei einer Umdrehung des Werkstückes 19 gleichzeitig sowohl die radial verlaufenden
Risse als auch die in Umfangsrichtung oder tangential verlaufenden Risse, d. h.
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Quer- und Längsrisse, angezeigt.
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Gegegebenfalls kann auch in Anwendung auf das erste Ausführungsbeispiel
die drehbar angeordnete Spule durch zwei gleichzeitig vorgesehene Spulen ersetzt
werden. Die Anordnung ist ferner in allen Fällen zweckmäßig derart getroffen, daß
Spulen verschiedener Größe je nach der Größe und Gestalt der Prüflinge gegeneinander
ausgewechselt werden können.
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PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Prüfen magnetisierbarer Werkstücke
mit Magnetpulver durch Spulenmagnetisierung, insbesondere von runden oder anderen
Werkstücken gedrungener Bauart, wie z. B. Turborädern, dadurch gekennzeichnet, daß
das Werkstück (Prüfling) nacheinander oder gleichzeitig dem Ringfeld einer oder
mehrerer Spulen in zwei verschiedenen Ebenen derart ausgesetzt wird, daß im wesentlichen
senkrecht aufeinanderstehende Risse (also Längs- und Querrisse) angezeigt werden.