DE1648560B2 - Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung langgestreckter Prüflinge im Durchlaufverfahren, insbesondere mit Ultraschall - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung langgestreckter Prüflinge im Durchlaufverfahren, insbesondere mit Ultraschall, bei dem eine nachgiebig gelagerte Haltevorrichtung mit mindestens einer Prüfsonde gegen den Prüfling gedrückt und von ihm geführt wird.

Bei diesem Verfahren bzw. der zugehörigen Vorrichtung ist es erforderlich, daß die Prüfsonden der Haltevorrichtung auch an den Enden der Prüflinge satt und mit gutem Oberflächenkontakt anliegen, damit die Endbereiche von z. B. Vierkantstahlknüppeln nicht ungeprüft und somit eventuelle Fehlstellen, wie Lunkern, in diesen Endbereichen bleiben, was später zu Rissen führen kann. Infolge der Ein- bzw. Auslaufbewegung de·· Prüfl'n?<- in die bzw. entlang der Haltevorrichtung ist dies jedoch mit Schwierigkeiten verbunden.

E ist bekannt, zur selbsttätigen Prüfung solche Prüflinge am feststehenden Prüfkopf entlangzuführen, z. B. mittels eines Rollgangs. Da die Hauptausdehnungsrichtung von Fehlstellen, wie Lunkern, in solchen Körpern die Längsrichtung ist, kommt es bei der Prüfung darauf an, die Prüfrichtung möglichst senkrecht zur Längsachse zu halten, um ebenfalls eine möglichst große Anzeige des Fehlers zu erreichen. Das bedeutet aber, daß die Schallstrahl-Achse möglichst senkrecht zur Mantelfläche des Prüflings liegen soll. Wenn der Prüfling völlig

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«'S gerade ist und die Prüfeinrichtung in einer gleichbleibeaden Lage durchläuft, macht die Einstrahlung von einem ein für afle mal justierten Prüfkopf keine Schwierigkeiten. Die Ankopplung kann z. B. ganz unter Was ser oder über einem wassergefüllten Spalt erfolgen. Diese Fälle sind aber in der Praxis, z. B. bei den Prüfaufgaben an StahJ-Halbzeug. selten. Meist weich» die Form der Prüflinge im Einzelfall mehr oder weniger von der Sollform ab. Der Prüfling ist bei dickeren Querschnitten auch nicht mehr einfach in seine Soll-Lage zu zwingen, weil dazu zu große Kräfte erforderlich wären. Vierkant-Knüppel können ungerade und verwunden seia Dadurch wandert der Prüfquerschnitt beim Durchlauf ständig aus seiner Soll-Lage aus, so daß eine Prüfkopfführung am Prüfling selbst unvermeidlich ist um eine hinreichende Ankopplung zu gewährleisten.

Zwar sind auch kardanische Führungen in Verbindung mit Bewegungsmöglichkeilen der Halterung in einer oder zwei Richtungen senkrecht zur Vorschubrichtung bekannt ferner eine Einrichtung, die in Form eines umgekehrten V auf den spießkant transportierten Knüppel von oben an Aufhängeseilen abgesenkt und mit Rollen oder Gleitkufen auf den beiden oberen Seiten des Knüppels geführt wird. Dabei wird der Prüf kopf etwa in der Mitte zwischen den beiden vorderen und den beiden hinteren Rollenpaaren oder im mittleren Teil der Kufen angeordnet. In dieser Einrichtung erzeugt die Schwerkraft den Anpreßdruck.

Es kommt bei der Prüfung solcher Erzeugnisse sehr darauf an. daß die ungeprüften Enden möglichst klein bleiben, daß also der Kontakt zum Prüfkopf beim Einlauf möglichst frühzeitig einsetzt und beim Auslauf möglichst lange erhalten bleibt. (Dabei wird vorausgesetzt, daß die Enden gratfrei und senkrecht zur Längsachse geschnitten sind.) Im Fall einer symmetrischen Prüfkopfhalterung liegt der Prüfkopf in der Ebene des Schwerpunktes.

Wird eine solche Einrichtung so genau abgesenkt, daß bei.-n Auftreffen der Schwerpunkt und damit der Prüfkopf-Mittelpunkt sich gerade über dem vorderen Prüflingstnde befindet, so kann doch noch keine Ankopplung erfolgen, weil die Massenkräfte des noch nicht unterstützten vorderen Teils der Einrichtung eine Kippbewegung erteilen, die erst nach weiterem Vordringen des Prüflings zur Ruhe kommt. Dann ist aber bereits ein gewisses Stück des Prüflings ungeprüft geblieben. Beim Auslauf kann die Halterung schon umkippen, sobald der Schwerpunkt nicht mehr unterstützt ist, obwohl auch dann eine gleichbleibende Ankopplung über den Schwerpunkt hinaus von Interesse ist, weil auch ein Teil der Prüfkopf-Kontaktfläche noch zur Prüfung beitragen kann.

Benutzt man an Stelle der Schwerkraft andere Andruckkräfte, so haben sie zusammen mit der wirkenden Schwerkraft einen gemeinsamen resultierenden Angriffspunkt, auf den die obigen Überlegungen über den Schwerpunkt mit dem gleichen Ergebnis zutreffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und sicherzustellen, daß die Prüfsonden an den Enden dieser Prüflinge besser und gleichmäßiger anliegen und die Fehlerermittlung in diesen Bereichen erhöht wird.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß auf die Haltevorrichtung derart Kräfte ausgeübt werden, daß vor oder bei Einlauf des Prüflings in den Bereich der Prüfsonde(n) der Angriffspunkt der resultierenden Kraft vor die Prüfsonde(n), während der nachfolgenden Prüfung aber hinter die Prüfsonde(n) verlagert wird. In

diesem Zusammenhang bedeutet »vor die Prüfsonde« ien Bereich, der zwischen der bzw. den Prüfsonden und dem einlaufenden Prüfling liegt, d. h. der Bereich auf der dem Prüfling zugekehrten Seite dt;r Prüfsonde. »Hinter die Prüfsonde« verweist auf den Bereich, der auf der entgegengesetzten Seite dt: Prüfsonde bzw. der Prüfsonden vorhanden ist In beiden Fällen wird die Richtung auf die Vorschubrichtung des Prüflings bezogen.

Eine Vorrichtung für Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine Haltevorrichtung für eine oder mehrere an ihr angeordnete Prüfsonden mittels Führungselementen nachgiebig von oben auf den Prüfling aufgesetzt ist, sieht vor, daß entweder ein entlang einer Führung, einer Nut od.dgL der Haltevorrichtung verschiebbares Gewicht vorhanden ist oder daß pneumatische und/oder hydraulische Bauteile zwischen der Haltevorrichtung und einem festen Widerlager zur Erzeugung der Kräfte benützt werden.

Die letztgenannte Vorrichtung gemäß Erfindung kann so ausgestaltet werden, daß mindestens zwei, in Längsrichtung zueinander versetzte, an der Haltevorrichtung angreifende Druckzylinder mit unterschiedlich einstellbarer Druckkraft vorhanden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung veranschaulicht perspektivisch die Haltevorrichtung mit einem Paar von Prüfköpfen, mit einem im wesentlichen verdeckten t'rüfkopf. woben der Prüfling sich etwa in der Einlaufstel lung befindet.

Die Haltevorrichtung weist einen Prüfwagen 10 mit beiderseits von ihm angeordneten Prüfköpfen wie einen vierkantigen Knüppel 12 aufgesetzt und vom Knüppel geführt ist, und zwar mit Hilfe von geeigneten Führungselementen, wie mittels Rollen 13. Die nachgiebige Anordnung des Prüfwagens kann z. B. mittels Aufhängeseilen 14 erfolgen, die bei genügend lockerer Anordnung ihm hinreichend genügend Bewegungsmöglichkeit geben, den Verschiebungen des Knüppels 12 zu folgen. Zweckmäßigerweise ist ein Festhalteseil 15 vorh'nden, da» den Prüfwagen entgegen der Vorschubriifttung des Knüppels 12 festhält und verhindert, daß der Prüfwagen 10 mit dem Knüppel 12 mitgenommen wird. Während bei bekannten Anordnungen der Schwerpunkt der Haltevorrichtung sich bleibend in der Mitte des Priifwagens. d. h. im Bereich der Prüfköpfe 11 befindet, wird dies beispielsweise durch ein Gewicht 16 vermieden, das am Prüfwagen beweglich gelagert sein kann. Zu diesem Zweck kann der Prüfwagen eine Führung wie eine Längsnut 17 besitzen. Mit Hilfe eines entsprechenden Gegenführungsteils unterhalb des Gewichtes wird das Gewicht entlang des Prüfwagens ohne unerwünschte Seitenbewegungen geführt Wie einzeln an sich bekannt, sind is Prüfköpfen die Schwinger, d. h. Empfänger und/oder Sender, in Form von piezoelektrischen Kristallen bzw. Plättchen vorhanden, welche in an sich bekannter Weise über das Prüfkabel 18 mit dem eigentlichen Ultraschail-Gerät in Verbindung stehen.

Wenn das vordere Ende 12a des Knüppels 12 einzulaufen beginnt, wie aus der Figur ersichtlich, ist vorher durch geeignete Maßnahmen das zusätzliche Gewicht 16 im Sinne der Figur nach rechts verschoben, so daß der Schwerpunkt der Haltevorrichtung etwa an der mit dem Pfeil Si bezeichneten Stelle liegt Der Schwerpunkt liegt also »vor der Prüfsonde«, so daß durch diese Verlagerung des Angriffspunktes der Andruckkraft ein kippfreies Aufsetzen der Halterung beim Einlauf des Knüppels 12 und somit eine einwandfreie Prüfung auch des Endes 12a möglich wird. Hierbei wird lediglich die Schwerkraft als Andruckkraft benutzt Anschließend prüfen die Prüfköpfe den mittleren Teil des Knüppels 12. Spätestens bei Erreichen des Endes 126 des Knüppels wird das Gewicht 16 im Sinne der Zeichnung nach links verschoben, so daß der Schwerpunkt jetzt etwa an der mit dem Pfeil S2 bezeichneten Stelle befindet. Jetzt ist der Schwerpunkt »hinter die Prüfsonde« verlagert. Diese zweite Stellung der Anordnung verhindert entsprechend, daß beim Auslaufen des Endes 126 die Halterung nebst Prüfköpfen gekippt wird und die Priifköpfe 11 sich mehr oder weniger abheben, vielmehr wird eine Prüfung auch dieses Endes 126 erreicht, weil durch das Gewicht 16 die Prüfköpfe an das Ende 126 angedrückt bleiben.

Das Verschieben des Gewichtes 16 kann in einem Einzelfall mit einem eingebauten Elektromotor, gegebenenfalls mit Fernschaltung, durch den Prüfling selbst bewirkt werden. Die Verschiebung kann aber auch durch andere geeignete Mittel erfolgen. Wenn beispielsweise zusätzlicii zu den Schwerkräften oder alleine für sich pneumatische und/oder hydraulische Kräfte zwischen der Prüfkopf-Halterung und einem festen Widerlager benutzt werden, um die Andruckkraft zu erzeugen, kann man entsprechend gleiche Bauteile auch zur Verlagerung des Schwer- bzw. Angriffspunktes benutzen, z. B. zusätzliche Druckluftzylinder od. dgl. Man kann auch die Druckverteilung in mindestens zwei der vorhandenen Druckluitzylinder entsprechend verändern, um die Verschiebung des Angriffspunktes 7U erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung langgestreckter Prüflinge im Durchlaufverfahren, insbesondere mit Ultraschall, bei dem eine nachgiebig gelagerte Haltevorrichtung mit mindestens eiaer Prüfsonde gegen den Prüfling gedrückt und von ihm geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Haltevorrichtung (10. 14. to 15) derart Kräfte ausgeübt werden, daß vor oder bei Einlauf des Prüflings (12) in den Bereich der Prüfsonde(n) (U) der Angriffspunkt der resultierenden Kraft vor die Prüfsonde(n), während der nachfolgenden Prüfung aber hinter die Prüfsonde(n) verla- i$ gen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. bei der eine Haltevorrichtung für eine oder mehrere an ihr angeordnete Prüfsonden mittels Führungselementen nachgiebig von oben auf den Prüfling aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein entlang einer Führung, einer Nut (17) od. dgl. der Haltevorrichtung (10. 14. 15) verschiebbares Gewicht (16) vorhanden ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. bei der eine Haltevorrichtung für eine oder mehrere an ihr angeordnete Prüfsonden mittels Führungselementen nachgiebig gegen den Prüfling gedrückt ist. dadurch gekennzeichnet, daß pneumatische und/oder hydraulische Bauteile zwisehen der Haltevorrichtung (10. 14. 15) und einem festen Widerlager zur Erzeugung der Kräfte benützt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, in Längsrichtung zueinander versetzte, an der Haltevorrichtung (10. 14. 15) angreifende Druckzylinder mit unterschiedlich einstellbarer Druckkraft vorhanden sind.