DE1573451C - Spulenvorrichtung für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spulenvorrichtung für magnetisch zu verlängern. Diese Maßnahme ist bei

die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung nach dem der Verwendung einer Spule für die Längsmagneti-

Magnetpulververfahren zum Erzeugen eines von zu- sierung wichtig, um die Scherung des magnetischen

mindest einer Seite frei zugänglichen, nahezu homo- Kreises bei der Prüfung von Teilen, die viel kürzer

genen magnetischen Längsfeldes mit Hilfe von deich- 5 sind als es der Spulenlänge entsprechen würde,

oder Wechselstrom. Derartige Vorrichtungen dienen möglichst gering zu halten.

zur Magnetisierung der Prüflinge vor deren Bespülen Die Fig.l und 2 zeigen schematisch die beiden

oder Besprühen mit Prüfmittel. Das im Prüfmittel bekannten Arten von Universal-Prüfgcräten für die

enthaltene oder das Prüfmittel bildende Magnet- kombinierte Prüfung unter Längs- und Ringmagneti-

pulver bleibt an den Oberflächenfehlerstellen der io sierung, und zwar F i g. 1 eine Vorrichtung, bei der

magnetisierten Prüflinge infolge des Kraftlinienaus- die Längsmagnetisierung durch ein Joch bewirkt

tritts an den Kanten der Fehlerstellen in verstärktem wird und F i g. 2 eine Vorrichtung mit einer Spule

Maße haften, so daß es die Fehlerstellen markiert. für die Längsmagnetisierung des Prüflings.

Zur Erzeugung von magnetischen Längsfeldern Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 ist das Joch

in Prüflingen werden zwei Arten von Vorrichtungen 15 durch zwei U-förmige Jocharme J₁ und /., gebildet,

benutzt, von denen eine auf der Anwendung eines deren Schenke! verschieden lang sind. Mit ihren

Joches und die andere auf der Anwendung einer längeren Schenkeln sind die durch eine Isolation /

Spule beruht. Innerhalb dieser beiden Arten von voneinander getrennten Jochteile J₁ und /., in die

Vorrichtungen ist noch eine weitere Unterteilung in Magnetisierungsspule 5 einführt, während sie mit den

Gleichstromjoch und Wechselstromjoch für dje eine 20 Enden der kürzeren Schenkel zueinander hin gerich-

Art und in Gleichstromspule und Wechselstromspule tet sind. Die kürzeren Schenkel des Jochs sind als

für die andere Art gegeben. .Durchflutungsanschlüsse für die Ringmagnetisierung

Das massive Eisenjoch zur Magnetisierung mit des Prüflings ausgebildet, zwischen welche der Prüfcinem Gleichfeld ist nur in beschränktem Rahmen ling einspannbar ist. Sie sind durch Durchbrechunbrauchbar, weil es für das Verfahren der sogenann- 25 gen in den Stirnseiten einer Wanne VV in deren ten Induktionsdurchfiutung, für die ein magnetisches Innenraum hineingeführt. Von der offenen Seite der Wechselfeld die Voraussetzung ist, nicht benutzt Wanne W her ist der Zwischenraum zwischen den werden kann. Überdies ist die Herstellung des Durchflutungsanschlüssen frei zugänglich für die Gleichstromjoches relativ aufwendig infolge der bei Einführung des Prüflings P, der innerhalb der Wanne der mechanischen Fertigung des Joches erforder- 30 W zwischen die Durchflutungsanschlüsse D eingclichen Bearbeitung und der für die Stromversorgung spannt und mittels der Bespülung B mit Prüfmittel notwendigen Gleichrichter, wenn, wie allgemein bespült werden kann. Die Wanne W dient zum Aufüblich, für die Stromversorgung Wechselstrom zur fangen des Prüfmittels.
Verfugung steht. Auch bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind

Das Wechselstromjoch zur Erzeugung eines 35 die Durchflutungsanschlüsse D durch Durchbrechun-

Wechselfcldes kann für die Induktionsmagnetisie- gen in einander gegenüberliegenden Wandungen

rung eingesetzt werden. Auch entfallen die beim einer Wanne W in das Wanneninnere hineingeführt.

Gleichstromjoch notwendigen Gleichrichter. Trotz- In diesem befindet sich noch die Magnetisierungs-

dem übersteigen die Fertigungskosten für das spule S, weiche den Prüfling P und die Bespülung B

Wechselstromjoch bei weitem die Fertigungskosten 40 aufzunehmen hat. Wie Fig. 2 erkennen läßt, gestal-

für das Glcichstromjoch. Das Wechselstromjoch tet sich die Zuführung und Entnahme des Prüflings

muß nämlich aus einer Vielzahl von Blechlamellen sowie dessen Bespülung mit Prüfmitteln bei einem

zusammengesetzt werden, wie es auch beim Aufbau Gerät mit einer Spule für die Längsmagnetisierung

von Transformatorenkernen üblich ist. Gegenüber sehr lästig und zeitraubend gegenüber einem Gerät

dem hierdurch bedingten Mehraufwand im Vergleich 45 mit Jochmagnetisierung. Demgegenüber ist aber das

zum Gleichstromjoch fällt die Einsparung der Gleich- mit einer Spule für die Längsmagnetisierung ver-

richter kaum ins Gewicht. sehene Gerät wesentlich weniger aufwendig in der

Wesentlich weniger aufwendig ist die Verwendung Herstellung als das Jochgerät.

von Spulen zur Erzeugung von magnetischen Die Verwendung sogenannter Helmholtz-Spulen Gleich-oder Wechselfcldern. Hier ist der Wechsel- 50 für die Längsmagnetisierung könnte hier auch keine stromspule der Vorzug zu geben, da mit ihrer Hilfe Abhilfe schaffen. Eine Helmholtz-Spule besteht aus die Induktionsdurchllutung durchgeführt werden zwei zu einer gemeinsamen elektrischen Energiekann, die Gleichrichter entfallen können und bei quelle parallel oder in Reihe geschalteten Spulen, die gleicher Leistung gegenüber der Gleichstromspule unter einem der Länge des zu erzeugenden Magneteine verstärkte Oberflächenwirkung bei der Magneti- 55 feldes entsprechenden Abstand in Längsrichtung sierung zu verzeichnen ist. fluchtend zueinander angeordnet sind. Zwar würde

Für die kombinierte Prüfung von Werkstücken der Zwischenraum zwischen'den Spulen, in dem ein

auf Längs- und Queriehler werden Universal-Prüf- magnetisches Feld erzeugt wird, für die Beschickung,

geräte verwendet, in denen die Prüflinge außer einer Bespülung und Entnahme der Prüflinge zur Ver-

Längsmagnetisierung mittels der vorstehend erwähn- 60 fügung stehen und leicht zugänglich sein, jedoch

ten Vorrichtungen noch einer Ringmagnetisierung würde das Magnetfeld zwischen den Spulen nur

unterworfen werden, die durch Stromdurchflutung dann hinreichend homogen sein, wenn der Abstand

bewirkt wird. Für die Stromdurchflutung müssen die zwischen den Spulen nicht größer sein würde als

Prüflinge zwischen zwei Kontakten eingespannt der Spulenradius. Diese Bedingung würde zu nicht

werden. Diese bestehen meist aus verstellbaren 65 annehmbaren Spulenabmessungen führen, welche

Eisenstangen, welche außer als Hilfsmittel für die das ganze Gerät unproportioniert machen würden.

Stromdurchflutung noch dazu dienen, Werkstücke, Die großen Spulenabmessungen würden überdies

die im Verhältnis zu ihrem Querschnitt kurz sind, den Energiebedarf für die Erzeugung der für die

Prüfung erforderlichen Feldstärke auf ein Mehrfaches des Bedarfs eines Gerätes mit normal großen Spulen steigern.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, eine für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung bestimmte Vorrichtung zum Erzeugen eines nahezu homogenen magnetischen Längsfeldes mit Hilfe von deich- oder Wechselstrom zu schaffen, unter Ausnutzung der Vorteile, weiche die Verwendung einer einfachen Spule für diese Zwecke hinsichtlich der Einfachheit der Herstellung bietet, bei welcher die Spulenanordnung trotz Homogenität des mittels ihr erzeugten Magnetfeldes annehmbare Abmessungen aufweist und das erzeugte magnetische Feld an mindestens einer Seite frei läßt für die bequeme Einführung, Bespülung und Entnahme des Prüflings, so daß bei Verwendung der Vorrichtung für die kombinierte Prüfung unter Längs- und Ringmagnetisierung die gleichen Vorteile gegeben sind wie bei einem Jochgerät, ohne jedoch dessen Nachteile gegenüber Spulenvorrichtungen in Kauf nehmen zu müssen.

Die Spulenvorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus nur einer Spule mit gleichsinnig gewickelten Windungen oder Windungsgruppen besteht, die unter Freilassung eines der gewünschten Magnetfeldlänge entsprechenden Spulenmittelabschnittes in jeweils gleicher Zahl an den Enden der Spule koaxial angeordnet sind und daß die an den Spulenmittelabschnitt angrenzenden Windungen bzw. Windungsgruppen beider Spulenenden auf jeweils etwa die Hälfte ihrer Windungslänge entlang der der frei zugänglichen Magnetfeldseite gegenüberliegenden Magnetfeldhälfte zum gegenüberliegenden Spulenende hin abgewinkelt sind, dabei den Spulenmittelabschnitt mit die Spulenendabschnitte verbindenden und mit einem Schenkel in Spulenmitte quer zum Magnetfeld verlaufenden Halbwindungen in einer die Homogenität des Magnetfeldes gewährleistenden Anzahl überbrückend.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung beträgt der Radius der Windungsgruppen an den Spulenenden höchstens 34 des Abstandes zwischen diesen Gruppen.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken wird in die Spule von der frei zugänglichen Seite her eine Wanne eingesetzt, die an den Stirnseiten Durchführungsöffnungen für eine Spanneinrichtung mit Kontakten für die Stromdurchflutung der Prüflinge aufweisen kann und oberhalb der zweckmäßigerweise die Bespülungseinrichtung mit dem Prüfmittel angeordnet sein kann.

Im folgenden ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung an Hand der F i g. 3 und 4 beschrieben, welche schematisch eine solche Vorrichtung in einfacher Ausführung (F i g. 3) und in vervollständigter Ausführung (F i g. 4) zeigen.

Die Spule nach F i g. 3 besteht aus zur Spulenlängsachse XX senkrecht angeordneten, schematisch wiedergegebenen Windungsgruppen la und 15 an jedem. Spulenende, die einen Abstand α voneinander haben, der zumindest der Länge entspricht, auf die das von der Spule zu erzeugende magnetische Längsfeld an einer Längsseite frei zugänglich belassen werden soll. Bei der Verwendung der Spule für die Längsmagnetisierung eines Prüflings bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung entspricht dieser Abstand der Länge des längsten noch einzubringenden Prüflings. Um die beiden Windungsgruppen la und Xb miteinander zu verbinden, sind Windungsteile Xc der Windungsgruppen la und Xb an den an die frei zu lassende Seite der Spule, welche bei der dargestellten Ausführungsform die nach F i g. 3 oben angeordnete Seite ist, angrenzenden Seiten in Richtung auf die Spulenmitte hin abgebogen, so daß sie

ίο schräg entlang einander gegenüberliegender Seiten des zu erzeugenden magnetischen Feldes verlaufen bis zur Spulenmitte, wo sie an der der frei zu lassenden Spulenseite gegenüberliegenden, gemäß F i g. 3 unteren Seite mit einem Windungsteil Xd quer zum zu erzeugenden Feld und senkrecht zur Spulenlängsachse X-X zur anderen Spulenseite hinübergeführt sind, entlang welcher sie schräg zur am anderen Spulenende befindlichen Windungsgruppe 1 α bzw. 1 b verlaufen.

, Auf diese Weise hat die Spule eine Form erhalten, welche im Spulenmittelbereich einen wannenförmigen Raum frei läßt, der von zumindest einer Seite her unbehinderten Zugang zum zu erzeugenden magnetischen Längsfeld läßt, wobei die dargestellte und wiedergegebene Ausführungsform den Zugang zum magnetischen Feld auch an den beiden Seiten zum großen Teil frei läßt. Trotzdem wird mit dieser Spule ein hinreichend homogenes und starkes magnetisches Längsfeld erzeugt.

Die erfindungsgemäße Form der Spule gestattet es, eine nach einer Seite hin offene Wanne 2 in den vom magnetischen Fluß ausgefüllten Raum einzubringen zur Schaffung einer Magnetisierungsvorrichtung für Prüflinge, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Wanne 2 an den Stirnseiten durchbrochen, um die Spanneinrichtung 3 mit den Kontakten für die Stromdurchflutung der Prüflinge 4 einführen zu können, so daß die Vorrichtung für die kombinierte Prüfung auf Längs- und Querrisse geeignet ist.

Der Prüfling kann von oben her frei in die Wanne 2 eingeführt werden und mittels der Einrichtung 5 mit Prüfmittel bespült werden, wobei die Wanne 2 zum Auffangen des Prüfmittels dient. Die Zugänglichkeit zur Einspannstelle des Prüflings ist bei dieser Ausführungsform genau so gut wie bei den bekannten Geräten mit Jochmagnetisierung,· ohne daß jedoch die hohen Herstellungskosten für die Jocheinrichtung in Kauf genommen werden müssen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Spulenvorrichtung für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung nach dem Magnetpulververfahren zum Erzeugen eines von zumindest einer Seite frei zugänglichen, nahezu homogenen magnetischen Längsfeldes mit Hilfe von Gleich- oder Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus nur einer Spule mit gleichsinnig gewickelten Windungen oder Windungsgruppen (la, Xb, lc, Xd) besteht, die unter Freilassung eines der gewünschten Magnetfeldlänge entsprechenden Spulenmittelabschnittes in jeweils gleicher Zahl an den Enden der Spule koaxial angeordnet sind und daß die an den

   Spulenmittelabschnitt angrenzenden Windungen bzw. Windungsgruppen beider Spulenenden auf jeweils etwa die Hälfte ihrer Windungslänge entlang der der frei zugänglichen Magnetfeldseite gegenüberliegenden Magnetfeldhälfte zum gegenüberliegenden Spulenende abgewinkelt sind, dabei den Spulenmittelabschnitt mit die Spulenendabschnitte verbindenden und mit einem Schenkel (1 d) in Spulenmitte quer zum Magnetfeld verlaufenden Halbwindungen (lc, Id) in einer die Homogenität des Magnetfeldes gewährleistenden Anzahl überbrückend.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Windungsgruppen (1 a, 1 b) an den Spulenenden höchstens Va des Abstandes (α) zwischen diesen Gruppen beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine von der frei zugänglichen Seite her in die Spule eingesetzte Wanne (2).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) an ihren Stirnseiten Durchführungsöffnungen aufweist, durch welche eine Spanneinrichtung (3) mit Kontakten für die Stromdurchflutung der Prüflinge eingeführt bzw. einführbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Wanne (2) eine Bespülungseinrichtung (5) angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen