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Verfahren zur Prüfung von Werkstücken auf Oberflächenfehler und mit
der Oberfläche in Verbindung stehende Fehlstellen Verfahren zur Prüfung von Werkstücken
auf Oberflächenfehler oder auch auf mit der Oberfläche in Verbindung stehende Fehlstellen
sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. So kennt man insbesondere
die sogenannte ÖIkochprobe, wobei ein erwärmtes Öl Verwendung findet, in das das
zu prüfende Werkstück eingetaucht wird. Nach erfolgter Abkühlung und Reinigung der
Oberfläche wird das zu untersuchende Werkstück dann mit einem Kalküberzug versehen,
der die in den Fehlstellen festgehaltenen und aus diesen durch eine neuerliche Erwärmung
wieder ausgetriebeñen Teilmengen des Öls aufsaugt und dadurch die Fehlstellen in
Form von Ölfiecken erkennbar macht. Dieses Verfahren ist wegen der erforderlichen
ein- und mehrmalignen Erwärmung der Prüfkörper verhältnismäßig umständlich, und
die erreichbare Anzeigeempfindlichkeit ist nur begrenzt. Insbesondere gelingt es
nicht, sogenannte Feinstrisse oder Haarrisse erkennbar zu machen. Darüber hinaus
ist dieses bekannte Verfahren auf Werkstücke beliebiger Größe nicht anwendbar, da
diese nicht in Ölbäder eintauchbar sind.
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Um die Nachteile der sogenannten Ölkochprobe zu vermeiden, ist ein
Verfahren zur Prüfung von Werkstücken auf mit der Oberfläche in Verbindung stehende
Fehlstellen mittels einer auf die Werkstückoberfläche aufzubringenden und in die
Fehlstellen eindringenden Flüssigkeit bekanntgeworden, deren in die Fehlstellen
eingedrungenen Teilmengen auf einen nach erfolgter Oberflächensäuberung auf das
Werkstück aufzutragenden Prüfstoff einwirken und damit die Fehlstellen erkennbar
machen und wobei der Prüfstoff aus einer Kontrollfarbe besteht, die beim Zusammentreffen
mit der Flüssigkeit eine Farbänderung erfährt. Dieses bekannte Verfahren ist dadurch
gekennzeichnet, daß als Füllflüssigkeit in die Fehlstellen eindringende, stark färbende
Farbstofflösung großen Eindringvermögens und als Prüfstoff eine Kontrollfarbe verwendet
wird, deren Lösungsmittel den mit der Füllflüssigkeit in die Fehlstellen eingedrungenen
Farbstoff anlöst und ihn an die Oberfläche diffundieren läßt. Als Füllflüssigkeit
verwendet man dabei eine Lösung von öllöslichen oder wasserlöslichen Anilinteerfarbstoffen
und als Prüfstoff eine gleichartige Lösungsmittel enthaltende Kontrollfarbe, z.
B. ein Gemisch aus Lithopone, Spiritus und Glyzerin. Auch dieses bekannte Verfahren
ist nicht frei von Nachteilen, da sich auch bei diesem Verfahren feinste Fehler,
wie Feinst- oder Haarrisse, der Auffindung entziehen. Tatsächlich beruht das letztbeschriebene
bekannte Verfahren auf einem Diffusionseffekt des angelösten Farbstoffes in den
Prüf-
stoff hinein, der jedoch nicht hinreichend intensiv ist, um auch feinste Fehler
zur Anzeige zu bringen Darüber hinaus breitet sich der aus dem Fehler hervordiffundierende
Farbstoff in der Prüfstoffschicht derart aus, daß bei feinsten Fehlern die diffundierte
Farbstoffmenge praktisch nicht mehr erkennbar ist, weil sie gleichmäßig über die
Oberfläche verteilt ist, zumal die Diffusionsgeschwindigkeiten aus der Fehlstelle
heraus und im Prüfstoff selbst in der gleichen Größenordnung liegen, so daß bei
feinen und feinsten Fehlern kein gleichsam plötzliches Hervorquellen des Farbstoffes
aus den Fehlstellen heraus stattfindet, welcher fixiert im Prüfungsstoff zur Anzeige
gebracht werden könnte. Auch bei anderen Fehlstellen, bei denen die Farbstoffmenge
an sich ausreicht, ist die Fehlstellenanzeige nach der Prüfung nicht scharf begrenzt
und breitet sich der Farbstoff im Prüfstoff mehr und mehr aus. Eine präzise Beurteilung
der Fehlstellen ist dadurch nicht gewährleistet. Von Nachteil ist bei dem bekannten
Verfahren außerdem, daß die Werkstücke vor der Behandlung sorgfältig gereinigt und
vor allem von Fett befreit werden müssen.
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Um Werkstoffoberflächen insbesondere auf sehr kleine Oberflächenrisse
zu prüfen, ist es außerdem bekannt, die zu untersuchende Oberfläche des Werkstückes
der Einwirkung eines Eindringmittels von geringer Oberflächenspannung auszusetzen,
dessen Oberflächenspannung durch Verdunstung ansteigt, um ein Kriechen herbeizuführen,
worauf das auf dei Oberflächenfehlstelle herauskriechende Eindringmittel in einem
Material, welches eine hohe Kapillarität aufweist, absorbiert wird. Auch dieses
Verfahren ist jedoch für die Ermittlung kleiner und kleinster Feh-Ier nicht befriedigend.
Tatsächlich dürfen die nach dem bekannten Verfahren erzielbaren Unterschiede
in
der Oberflächenspannung nicht hinreichend groß sein, um die durch große Kapillarkräfte
gerade in feinen Rissen selbst festgehaltenen Eindringmittelmenge aus diesen herauszunehmen
und zur Anzeige zu bringen.
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Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Prüfung eines Werkstückes auf
Oberflächenfehler, bei dem auf die zu prüfende Oberfläche eine Flüssigkeit aufgebracht
wird, die bei Normaltemperatur nur eine geringe Dampfspannung und bei Temperaturerhöhung
eine stark ansteigende Dampfspannung aufweist. Nach dem Aufbringen der Flüssigkeit
wird das Werkstück im allgemeinen elektrisch erwärmt und dabei beobachtet, an welchen
Stellen eine vorzeitige Verdampfung stattfindet und folglich eine Trocknung beobachtet
werden kann. Die Beobachtung vorzeitig trocknender Stellen auf der Oberfläche eines
Werkstückes ist jedoch in nachteiliger Weise ungenau und läßt die Feststellung kleiner
Fehler nicht zu. Ferner gibt es kaum eine Möglichkeit, das Ergebnis der Untersuchung
eindeutig festzuhalten.
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Es ist daher auch schon ein Verfahren entwickelt worden, um feinste
Risse und Spalten in der Oberfläche eines Werkstückes festzustellen und das Ergebnis
dieser Untersuchung bleibend aufzuzeichnen. Bei diesem bekannten Verfahren wird
auf die zu untersuchende Werkstückoberfläche eine in die Fehlstellen eindringende
gefärbte Einwirkungsflüssigkeit aufgebracht, deren wesentlicher Bestandteil beim
Aufbringen unter normaler Temperatur nur verschwindende Dampfspannung aufweist und
deren Dampfspannung bei Temperaturerhöhung wesentlich ansteigt. Die in die Fehlstellen
eingedrungenen Teilmengen der gefärbten Einwirkflüssigkeit werden dann in einem
aufgebrachten Prüfstoff zur Anzeige gebracht. Die Einwirkungsflüssigkeit besteht
hauptsächlich aus einer oder mehreren der organischen Flüssigkeiten, die z. B. in
der Kunststofftechnik als Weichmacher bekannt sind, und die mit einem geeigneten
Farbmittel vermischt sind. Der Weichmacher ist dabei in flüchtigen Lösungsmitteln,
z. B. Äther, gelöst. Als Lösungsmittel für die Farbstoffe sind darüber hinaus auch
Trichloräthylen, Tetrachlorkohlenstoff und Äthylacetat bekannt. Ganz abgesehen davon,
daß für eine bleibende Aufzeichnung eines Fehlerbildes nach dem bekannten Verfahren
transparente, haftfähige oder klebende Körper, z. B. Klebestreifen, benötigt werden,
um das farbige Bild des Risses zu konservieren, ist es in besonderer Weise nachteilig,
daß sich die aus feinen und feinsten Haarrissen sowie auch aus anderen Fehlstellen
ausdiffundierte Einwirkflüssigkeit im Prüfstoff selbst ausbreitet, wodurch eine
genaue Anzeige, insbesondere bei geringen Farbstoffmengen, nach dem bekannten Verfahren
nicht mehr möglich ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten
Verfahren zur Prüfung von Werkstücken auf Oberflächenfehler zu vermeiden und insbesondere
die Fehlstellenanzeige so zu verbessern, daß auch Feinstrisse und Haarrisse eindeutig
und scharf begrenzt zur Anzeige gebracht werden. Ferner ist es mit Hilfe der vorliegenden
Erfindung möglich, die Fehlstellenanzeige an dem Werkstück zu fixieren, so daß sie
auch bei langer Lagerung od. dgl. nicht verwischt oder verändert wird.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines Werkstückes
auf Oberflächenfehler und auf mit der Oberfläche in Verbindung stehende Fehlstellen,
wobei
auf die zu untersuchende Werkstückoberfläche eine in die Fehlstellen eindringende
gefärbte Einwirkflüssigkeit, deren wesentlicher Bestandteil beim Aufbringen unter
normaler Temperatur nur verschwindende Dampfspannung aufweist und deren Dampfspannung
bei Temperaturerhöhung wesentlich ansteigt, aufgebracht wird, worauf deren in die
Fehlstellen eingedrungene Teilmengen in einem aufgebrachten Prüfstoff zur Anzeige
gebracht werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß durch den Prüfstoff infolge einer
in ihm ablaufenden chemischen Reaktion auf die Werkstückoberfläche eine für sich
bekannte Wärmeeinwirkung ausgeübt und dabei oder danach der Prüfstoff zur Abbindung
gebracht wird.
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In vorteilhafter Weise schlägt die Erfindung vor, daß der Prüfstoff,
der in bekannter Weise aus einem Absorbtionsmittel, wie Titanoxyd, Zinkoxyd, und
einem abbindenden Kunststoff besteht, auf die Werkstückoberfläche aufgebracht und
dort zum Abbinden gebracht wird.
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Durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung der Werkstückoberfläche
wird eine außerordentlich vorteilhafte und überraschende Verbesserung der Fehlstellenanzeige
erreicht, so daß auch Feinstrisse und Haarrisse eindeutig zur Anzeige gebracht werden.
Letzteres dürfte darauf zurückzuführen sein, daß ein Temperaturgradient zwischen
der in die Risse oder Fehlstellen eingedrungenen Flüssigkeit und dem Werkstück selbst
sowie im aufgebrachten Prüfstoff bestehen, wobei ein solcher Temperaturgradient
bekanntlich den Diffusionseffekt sehr verbessert. Darüber hinaus preßt der stark
ansteigende Dampfdruck der Einwirkflüssigkeit die Farbstoffe u. dgl. auch aus den
feinsten Rissen heraus und bringt sie dadurch zur Anzeige. Die nachteilige Ausbreitung
des aus feinen und feinsten Haarrissen sowie auch aus anderen FehIern diffundierten
Stoffes im Prüfstoff selbst, wodurch eine genaue Anzeige, insbesondere bei geringen
Farbstoffmengen nach bekannten Verfahren nicht mehr möglich ist, wird durch das
Abbinden des Prüfstoffes verhindert, da dieses Abbinden die Diffusion beendet.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Beispiels erläutert.
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Die Einwirkflüssigkeit, z. B. aus 40°/o Gasöl plus 10 ovo Tetrachlorkohlenstoff
plus 45 0wo Monofluortrichlormethan plus 5 0/o Farbstoff (Thiazin, Zyanin oder Triphenylmethan)
oder 300/0 Dyglykol plus 50/0 Emulgator plus 35°/o Monofluortrichlormethan plus
25 0/o Wasser plus 5°/o Farbstoff, wird durch Aufsprühen, Streichen oder Tauchen
auf die Werkstückoberfläche aufgebracht.
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Nach Einwirkungsdauer von mindestens 2 Minuten wird die Werkstückoberfläche
von der überschüssigen Einwirkflüssigkeit durch Abspülen mit Wasser, mechanisch
durch Abreiben mit Sägemehl, durch Sandstrahlen oder oberflächenwirkendes Entfärbungsmittel
befreit.
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Danach erfolgt das Auftragen des Prüfüberzuges z. B. aus 30°/o Titanweiß
plus 50/o Kunstharz oder Mischungen von katalytisch härtenden Kunststoffkomponenten
(Polyesterharzen) plus 300/0 Tetrachlorkohlenstoff plus 35 ovo Testbenzin. Der Prüfüberzug
ist dünn aufzutragen durch Spritzen, Streichen oder Tauchen.
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Die eventuell vorhandenen Fehlstellen werden nach Erwärmung durch
Färbung des weißen Prüfüberzuges nach kürzester Zeit, in 1 bis 2 Minuten,
scharf
begrenzt sichtbar, und eine weitere Oberflächenausbreitung der Fehlstellenanzeige
wird durch das Abbinden des Prüfüberzuges zeitlich reguliert.
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Entsprechend der intensiven Färbung des Prüfüberzuges sind der Umfang
und die Tiefe der Fehlstelle zu beurteilen.