DE2025807C3 - Vorrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung von magnetischen Werkstücken mit kreisförmigem Querschnitt auf Risse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung von magnetischen Werkstükken mit kreisförmigem Querschnitt auf Risse, mit einem Hochfrequenzerregermagneten, dessen Pole benachbart zum Werkstück angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Vorschub des Werkstücks in Achsrichtung und zur gleichzeitigen Drehung um seine Achse, mit wenigstens zwei auf der magnetischen Mittelachse im magnetischen Fluß des Hochfrequenzerregermagneten senkrecht zur Achse des Werkstücks im Abstand voneinander angeordneten Magnetfeld-Detektoren und mit einer an die Magnetfeld-Detektoren angekoppelten Abgleichschaltung zur Eliniinierung von Detektorsignalen, die durch das durch Risse nicht gestörte Magnetfeld im We-ksuick cveugt werden.

Magnetische Verfahren /um Nachweis von 1-abrikationslehlern smd eine Art von zerstörungsfreien Untersuchungsverfahren /um Nachweis von in magnetischer Körpern vorhandenen Diskontinuitäten. Das l'rin/.ir: beruht i'araut. einen von der Diskontinuität hervorgerufenen magnetischen Streufluß festzustellen und damit die Diskontinuität, beispielsweise einen Riß, nachzuweisen.

Der Betrag des durch die Diskontinuität hervorgerufenen magnetischen Streuflusses ändert sich unter anderem mit deren Tiefe, Breite und Form. Der Betrag des magnetischen Streuflusses ist proportional zur Tiefe des Risses, wenn die Risse im wesentlichen von gleicher Breite und Form sind. Es ist daher möglich, die Tiefe eines Risses durch Messen des Betrages des magnetischen Streuflusses quantitativ zu ermitteln.

Ein heute häufig angewendetes magnetisches Untersuchungsverfahren mit magnetischen Teilchen beruht auf der Tatsache, daß die magnetischen Teilchen durch den magnetischen Streufluß am Riß festgehalten werden. Durch die Gestalt des Musters aus magnetischen Teilchen wird der Riß sichtbar und damit auffindbar. Dieses Verfuhren hat jedoch den Nachteil, daß eine quantitative Beurteilung des Risses nicht durchführbar ist Weiterhin ist auch die Untersuchungsgeschwindigkeit gering, so daß bei Untersuchung von gewalztem Material eine der Walzgeschwindigkeit entsprechende anschließende Untersuchung unmöglich ist.

Bei einem weiterhin bekannten magnetischen Untersuchungsverfahren wird ein Magnetband dicht über die Oberfläche des zu untersuchenden Materials geführt und der magnetische Streufluß aufgezeichnet. Dies hat jedoch den Nachteil, daß eine Untersuchung von Materialien mit rauher Oberfläche, beispielsweise von heißgewalzten Materialien, nicht möglich ist.

Weiterhin ist auch ein Untersuchungsverfahren, bei dem ein Riß durch eine in einer Spule durch den magnetischen Streufluß induzierte Spannung nachgewiesen wird, schwierig durchführbar.

So ist aus »Draht und Welt Düsseldorf«, Bd. 51, 1965, Nr. 12, Seiten b32 bis 638, eine magnetische Rißuntersuchungs-Vorrichtung bekannt, deren Wirkungsweise auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion beruht. Dabei wird das zu untersuchende Material durch zylindrische Gleichstrom-Erregerwicklungen zur Erzeugung eines gleichförmigen Magnetfeldes gleichförmig magnetisiert. Ein Riß wird dabei durch eine konzentrisch in die Erregerwicklung gewickelte Spule festgestellt, welche auf den durch den Riß im Material erzeugten Streufluß anspricht. Die Erfassung des Streuflusses durch die Meßspulen beruht auf einem Differenzverfahren, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu untersuchenden Material und der Meßspule einen Einfluß auf die in dieser Meßspule induzierte elektromotorische Kraft hat.

Bei einer aus der US-PS 33 59 495 bekanntgewordenen Vorrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung von Materialien wird mittels einer von einem Wechselstrom durchflossenen Spulenanordnung in dem zu untersuchenden Material eine elektrische Wirbelströmung erzeugt. Das mit dieser Wirbelströmung verknüpfte magnetische Feld wird mit einem galvano-magnetischen Element, insbesondere mit einem Hall-Generator erfaßt. Die Empfindlichkeit der Vorrichtung ist dabei abhängig von der Empfindlichkeit des galvanomagnetischen Elements selbst. Insbesondere die Empfindlichkeit von Hall-Generatoren ist aber relativ gering so daß auch die Empfindlichkeit der Vorrichtung nach de vorgenannte.! US-PS 33 59 495 relativ klein isr

Es im WUk-I hm ,ms du US-PS 34 84 682 eine Vorrichi nt: dci in Rode stellenden Art bekanntgeworden, bei Cr! mehrere Magnetfeld-Detektoren zur

Untersuchung von insbesondere rohrförmigen Prüflingen vorgesehen sind. Die Detektoren sind dabei am Uciang des rohrförmigen Prüflings anzuordnen. Eine solche Vorrichtung unterscheidet sich im Prinzip insofern nicht von einer Vorrichtung nach der US-PS 33 59 495, als jeder Detektor einen sept^aten Kanal bildet, so daß die Empfindlichkeit wiederum allein von der Detektorempfindlichkeit bestimmt ist

Die GB-PS 11 69 752 offenbart eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung von magnetisierbaren Materialien, bei der zwei Magnetfeld-Detektoren in Form von Hall-Generatoren elektrisch zu einer Prüfeinheit zusammengefaßt sind. Die Vorrichtung ist so ausgestaltet, daß ein — insbesondere zylindrischer — Prüfling zwischen die Pole eines Erregermagneten einführbar und in seiner Achsrichtung einem Drehvorschub unterworfen ist Durch geeignete räumliche Anordnung der Hall-Generatoren relativ zur magnetischen Mittelachse des Erregermagneten und entsprechende elektrische Speisung der Hall-Generatoren lassen sich mitteis eines die Ausgangssignale der Hall-Generatoren verstärkenden Differenzverstärkers Rauschsignale eliminieren, während die durch magnetische Streufelder erzeugten Meßsignale zum Nachweis von Diskontinuitäten des Prüflings nutzbar zur Verfügung stehen. Die Empfindlichkeit einer solchen Vorrichtung ist aber einerseits durch die geringe Empfindlichkeit von Hall-Generatoren und andererseits durch eine nicht definierte Beziehung zwischen dem Abstand der beiden Hall-Generatoren der Prüfeinheit und einer zu erwartenden Rißbreite beschränkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der einerseits eine erhöhte Empfindlichkeit zu erzielen und andererseits für zu erwartende Breiten von Diskontinuitäten im zu untersuchenden Material definierte Rißtiefen feststellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Magnetfeld-Detektoren als Magnetdioden ausgebildet sind, daß jeweils zwei gegensinnig gepolte Magnetdioden zu mehreren Sätzen derart zusammengefaßt sind, daß deren Abstand senkrecht zur Achse des Werkstücks einer vorgegebenen Rißbreite entspricht, daß jeweils einem Magnetdioden-Satz jeweils eine Abgleichschaltung nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge der Abgleichschaltungen an einen Schwellwert-Detektor angekoppelt sind, dessen Schwellwert ein Maß für eine vorgegebene Maximaltiefe eines Risses ist.

Bei der vorstehend definierten erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich einmal aufgrund der Verwendung von Magnetdioden als Magnetfeld-Detektoren von Hause aus eine größere Empfindlichkeit, weil deren Empfindlichkeit im Vergleich zu anderen Magnetfeld-Detektoren, wie beispielsweise Spulen und Hall-Generatoren, größer ist.

Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit aufgrund folgender Tatsache noch größer:
Der Verlauf des durch einen Riß im zu untersuchenden Material hervorgerufenen magnetischen Streufeldes besitzt in an sich bekannter Weise im Bereich der Rißränder jeweils ein Maximum und in der Rißmitte eine Nullstelle. Die beiden Maxima an den Rißrändern besitzen gegensinnige Polarität. Ihre Größe ist eine Funktion der Rißtiefe. Wählt man nun den Abstand jeweils zweier gegensinnig gepolter Magnetdioden so, daß er einer ins Auge gefaßten Breite von Rissen gleich ist, so ergib: sich im Gesamtausgangssignal beider Magnetaioden ein Maximum, das gleich der Summe zweier Maxima ist, die jeweils einem Einzelmaximum des Streufeides proportional sind. Auf diese Weise wird die durch die große Empfindlichkeit der Magnetdioden gegebene Empfindlichkeit der Vorrichtung noch weiter erhöht

Da die Maxima des Streufeldes und damit die Maxima der Ausgangssignale der Magnetdioden wie vorstehend ίο schon erwähnt eine Funktion der Rißtiefe sind, lassen sich aufgrund der Größe des vorerwähnten Summenmaximums Schwellwerte mit großem Störabstand auswählen, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in zuverlässiger Weise als auf vorgegebene Rißtiefen 5 sicher ansprechende Vorrichtung einsetzbar ist

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet also insgesamt wesentliche Vorteile gegenüber den oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen.

Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird im foigenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine grundsätzliche Ausgestaltung einer Magnetdiode in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 im Prinzip einen elektrischen Kreis zur Erläuterung der Wirkungsweise der Magnetdiode nach Fig. 1,

Fig.3 eine Prinzipschaltung zur Untersuchung von magnetischen Werkstücken auf Risse,

F i g. 3A, 3B und 3C jeweils ein Diagramm des durch einen Riß hervorgerufenen Streuflusses, des Ausgangssignals jeweils einer Magnetdiode eines Satzes von erfindungsgemäß gegensinnig gepolten und zusammenj5 gefaßten Magnetdioden sowie des überlagerten Ausgangssignals eines solchen Satzes,

F i g. 4 ein Diagramm der Ausgangsspannung der Schaltung nach F i g. 3 als Funktion des Verlaufs des magnetischen Streufeldes,

4Ii Fig. 5 eine Ausführungsform einer Vorrichtung im Sinne der Erfindung mit einem Satz von Magnetdioden, Fig.6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit mehreren in einem Meßkopf zusammengefaßten Sätzen von Ma-4i gnetdioden,

Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Meßkopfes,

F i g. 8 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Meßkopfes nach F i g. 7,

»ι Fig.9 eine ebene Ansicht des Meßkopfes nach F i g. 8, aus der die Anordnung der Magnetdioden ersichtlich ist,

Fig. 10 ein Diagramm mit durch die erfindurigsgemäße Vorrichtung gemessenen Werten und Vi Fig. 11 ein Diagramm der Ausgangsspannung als Funktion der Spaltbreite zwischen Meßkopf und dem zu untersuchenden Werkstück für Magnetdioden im Vergleich zu Hall-Generatoren.

Eine in der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfinwi dung zu verwendende Magnetdiode hat die in F i g. 1 dargestellte Grundgestalt und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Rekombinationsbereich R beispielsweise durch Aufdampfen auf einer Seitenfläche einer I-Zone einer PIN-Diode abgeschieden ist und daß die Anzahl ι■-, der positiven Löcher und die Rekombinationsgeschwindigkeit der Elektronen in der 1-Zone sehr hoch sind. Wenn nun gemäß F i g. 2 eine Spannungsquelle F angeschlossen ist und ein Strom von der P- zur N-Zone

fließt, dann strömen positive Löcher vom Übergang zwischen P- und I-Zone und Elektronen vom Übergang zwischen N- und I-Zone in die I-Zone und werden unter dem Einfluß eines Magnetfeldes H in die R-Zonc abgelenkt, wodurch die Rekombinationsgeschwindigkeit erhöht und daher die Anzahl der positiven Löcher und der Elektronen in der I-Zone reduziert wird, so daß der Widerstand wächst und der Stromwert merklich abnimmt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun die Änderung des Widerstandswertes von Magnetdiode!! als Funktion von Richtung und Betrag des Magnetfeldes ausgenutzt.

Wie bereits erwähnt, sind Magnetdioden in Vorrichtungen der in Rede stehenden Art besser als andere Magnetfeld-Detektoren, wie beispielsweise konventionelle Suchspulen und Hall-Generatoren. Dies einerseits deshalb, weil ihre Form und Größe kleiner als die etwa eines Hall-Generators gemacht werden können, so daß sie sich auch zum Nachweis sehr feiner Risse eignen. Da andererseits der Betrag der Widerstandsänderungen groß ist, wird auch die Ausgangsspannung bei Intensitäten eines Magnetfeldes in einer Größenordnung von einigen Gauß hundert- bis tausendmal größer als die Ausgangsspannung anderer Magnetfeld-Detektoren. Es sind daher keine großen Verstärkungen erforderlich, wobei auch das Signalrauschverhältnis stark verbessert wird.

F i g. 3 zeigt eine Prinzipschaltung mit Magnetdioden zur Untersuchung von Werkstücken auf Risse. Magnetdioden 1 und 2 sind so gepolt, daß sich ihr Widerstandswert als Funktion von der Größe und Richtung des auf sie einwirkenden Magnetfeldes gegensinnig ändert

F i g. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen einer angelegten Spannung £und der Ausgangsspannung Δ V der Magnetdioden in der Schaltung nach F i g. 3. Der Diodenwiderstand ist gleich R 0, wenn das Magnetfeld HO gleich Null ist. Die Ausgangsspannung ist dann gleich VO. Der Diodenwiderstand ist gleich R 1 und die Ausgangsspannung gleich Vl, wenn das Magnetfeld gleich H1 ist. Die Ausgangsspannungsdifferenz AV = VO-Vl ist für zwei Werte der angelegten Spannung als Funktion von Größe und Richtung des Magnetfeldes aufgetragen.

Fig.5 zeigt eine Schaltung zur Erläuterung des Prinzips der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei Magnetdioden. Ein variabler Widerstand 3 ist ein Regelwiderstand zur Einstellung der Arbeitspunkte und zum Abgleich der Strom-Spannungscharakteristiken der Magnetdioden 1 und 2. Ein variabler Widerstand 4 dient zum Abgleich der Ausgangsspannungen uer beiden Magnetdioden und Einspeisen eines Eingangssignals in einen Differenzverstärker 7. Damit ist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 7 auf ein Minimum oder auf Null einstellbar. Die Ausgangss gnale der beiden Magnetdioden können damit einander angeglichen werden. Das Ausgangssignal wird durch eine Diode 8 demoduliert und in einen Servoverstärker 10 eingespeist Mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 10 wird ein Servomotor 11 gesteuert Der Abgleichwiderstand 4 wird automatisch geregelt, so daß die Ausgangssignale der Magnetdioden 1 und 2 bei einem festen Magnetfeld H ein Minimum werden und nur der durch einen Riß hervorgerufene magnetische Streufluß differentiell nachgewiesen wird. Dadurch wird das Signal-Rauschverhältnis verbessert und automatisch die Emrjfindlichkeit erhöht Zwischen den variablen Widerstand 4 und die Magnetdioden eingeschaltete Kondensatoren 5 und 6 sind für den Fall erforderlich, daß ein zu untersuchendes Werkstück hochfrequent magnetisiert wird. Sie dienen dann zur Gleichstromtrennung.
\ F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in Form eines Blockdiagramms. Dabei sind Sätze von jeweils zwei gegensinnig gepolten Magnetdioden 1-1 bis 1-5 und 2-1 bis 2-5 längs der Achse eines zu untersuchenden Werkstücks angeordnet und

κι jeweils mit Arbeitspunktregelwiderständen 3-1 bis 3-5, Abgleichwiderständen 4-1 bis 4-5, Differenzverslärkern 7-1 bis 7-5, Demodulatoren8-1 bis 8-5, Servoverstärkern 10-1 bis 10-5 und Servomotoren 11-1 bis 11-5 verbunden, um jeweils Eingangssignale für einen Schwellwert-De-

·, -, tektor !2 zu liefern. Durch diesen Schwel!wert-Detektor wird nur der durch die einzelnen Diodensätze gelieferte Maximalwert in Form eines impulsförmigen Signals ausgewählt. Rißfreie Werkstücke werden durch ein Meßgütezeichen gekennzeichnet. Die Werkstücke wer-

i(i den automatisch nach fehlerfreien, fehlerhaften und instandsetzungsfähigen Stücken sortiert. Werkstücke mit Rissen, die größer als ein vorgegebener Normwert sind, werden automatisch mit einer Farbmarkierung versehen, welche die Rißtiefe angibt. Die Rißlänge wird mit einem Zähler gezählt oder gegebenenfalls durch ein Aufzeichnungsgerät 9 aufgezeichnet.

Die F i g. 7 bis 9 zeigen einen Magnetdioden enthaltenden Meßkopf. Dieser Meßkopf 16 ist in einem Abstand 20 von 0,3 bis 2,0 mm von einem zu

jo untersuchenden Werkstück 21 angeordnet In seinem vorderen Ende sind Magnetdioden 1 und 2 eingepaßt Dieser Meßkopf ist als Block ausgebildet, der aus Nichteisenmetallen wie beispielsweise Kupfer hergestellt ist und bei dem im unteren Teil die Magnetdioden herausnehmbar in einem dünnen, beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehenden Plattenzwischenstück eingebettet sind. Ein Elektromagnet 19 mit den Spulen 18 ist derart angeordnet, daß vordere Enden 17 der Magnetpole benachbart dem zu untersuchenden Werkstück liegen, wobei der Magnet zur Erzeugung eines stabilisierten Magnetfeldes hochfrequent erregt wird.

Bei Erregung mit Netzfrequenz ergibt sich der Vorteil, daß keine spezielle elektrische Quelle erforderlich ist; es tritt jedoch der Nachteil auf, daß die 5 Untersuchungsgeschwindigkeit begrenzt ist Daher wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Hochfrequenzelektromagnet verwendet, und es werden 160C Amperewindungen bei einem magnetischen Rundstahlmaterial mit einem Durchmesser von beispielsweise

so 50 mm verwendet Wie in den F i g. 7 und 8 gezeigt ist sind die benachbart zurii Werkstück befindlichen Vorderteile der Magnetpole spitzwinkelig ausgebildet so daß ein stabilisierter magnetischer Fluß konzentrier! im zu untersuchenden Werkstück erzeugt werden kann Die Frequenz des Erregerstromes wird durch di« Frequenz des Rißnachweissignals bestimmt Nimmi man an, daß der von einem Riß erzeugte magnetische Streufluß von einem Ende des Risses ausgeht und in da: andere Ende eintritt, dh, daß die Rißbreite W gleich

eo der Wellenlänge des Meßsignals ist und der magnetische Streufluß mit einer Anzahl b von Magnetdioder gemessen wird, so ist die Frequenz Fs im Hz des Meßsignals gegeben durch die Formel

Fs =

2,-tr ■ RPS

2b+ w '
wobei rder Radius des zu untersuchenden Werkstück:

und RPS eine Umdrehung pro Sekunde des zu untersuchenden Werkstücks ist. Wenn aber gewünscht wird, daß der Erregerstrom seinen Augenblicksmaximalwert einmal pro Halbperiode des Rißsignals annimmt, dann wird die Beziehung zwischen der Frequenz Fe des Erregerstromes und der Rißnachweisfrequenz Fs gleich Fe > 2 Fs. Unter Berücksichtigung der Reproduzierbarkeit ist es erwünscht, für einen solchen Hochgeschwindigkeitsrißnachweis den Zusammenhang Fe > 3 Fs zu wählen.

Um daher das zu untersuchende Werkstück mit einer Drehzahl von mehr als 100 Umdrehungen pro Minute spiralförmig antreiben zu können und einen Rißnachweis mit hoher Reproduzierbarkeit durchführen zu können, wird die Frequenz des Erregerslromes vorzugsweise auf 300 Hz eingestellt Bei einer bekannten Vorrichtung mit Hall-Generatoren ist die durch den Streufluß erzeugte Ausgangsspannung klein. Bei Erhöhung der Frequenz steigt das induktive Rauschen an, so daß das Signalrauschverhältnis kleiner wird. Daher kann die Erregerfrequenz nicht so hoch gewählt werden. Bei Verwendung von Magnetdioden im Sinne der Erfindung ist die Empfindlichkeit hoch, so daß es möglich ist, die Erregerfrequenz hoch zu wählen. Durch Erhöhen der Erregerfrequenz ergibt sich der Vorteil, daß erstens die Drehzahl des zu untersuchenden Werkstücks erhöht werden kann und daß zweitens die Magnetflußdichte an der Oberfläche des zu untersuchenden Werkstücks hoch wird. Damit wird auch der magnetische Streufluß im Bereich des Risses und das Signalrauschverhältnis groß. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist es zweckmäßig, die Erregerfrequenz in einen Bereich von 500 Hz bis 10 kHz zu legen.

Einer der wesentlichen Gesichtspunkte hinsichtlich der Erhöhung der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Anordnung der Magnetdioden (1-1 und 2-1) — (1-/ und 2-i) — in Sätzen von jeweils zwei.

Fig.3A ist ein Diagramm des durch einen Riß hervorgerufenen magnetischen Streuflusses. Es ergeben sich zwei Maxima mit in bezug auf das Zentrum des Risses unterschiedlicher Polarität Der Abstand zwischen den Maxima ist eine Funktion der Rißbreite. Der Wert der Maxima ist ein Maß für die Tiefe des Risses.

Das Ausgangssignal einer Magnetdiode bei einem solchen Verlauf des Streuflusses ist in Fig.3B (a) dargestellt. Sind zwei gegensinnig gepolte Magnetdioden im Bereich der Maxima des magnetischen Streuflusses angeordnet, dann ist das Ausgangssignal, wie aus F i g. 3B (b) ersichtlich, doppelt so groß wie das Signal im Fall der Verwendung von einer Magnetdiode. Weiterhin werden bei Verwendung von zwei Magnetdioden die Änderungen des magnetischen Streuflusses zwischen den Magnetpolen, die durch

s Änderungen der relativen Lage des zu untersuchenden Werkstücks und des Erregerelektromagneten, bedingt durch eine Krümmung oder Exzentrizität des zu untersuchenden Werkstücks, hervorgerufen werden, aufgehoben. Fig.3C zeigt ein Beispiel dieses letztge-

K) nannten Falles. Bei Verwendung einer Magnetdiode entsteht ein schmaler Bereich, in dem der Betrag des räumlichen magnetischen Flusses klein ist, wenn diese Diode zwischen den Magnetpolen im Zentrum bewegt wird. Bei Verwendung von zwei Magnetdioden ist dieser Bereich breiter. Daher werden erfindungsgemäß Sätze von jeweils zwei Magnetdioden in einem Abstand voneinander angeordnet, der dem Abstand zwischen den Maxima des magnetischen Streuflusses entspricht. Dieser Abstand ist durch einen Abstand zwischen den Maxima des magnetischen Streuflusses von in einem Walzwerk entstehenden Rissen gegeben. Da ein solcher Riß ungefähr 1 bis 2 mm breit ist, beträgt der Umfangsabstand d zwischen den beiden Magnetdioden vorzugsweise 1 bis 2 mm. Weiterhin ist der axiale Abstand ρ zwischen den zwei Magnetdioden bestimmt durch die Länge eines minimalen nachzuweisenden Risses und den Drehvorschub des zu untersuchenden Werkstücks. Normalerweise ist es ausreichend, die Magnetdioden in Zickzackform mit einer Versetzung von ungefähr 1 mm anzuordnen.

Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines Meßblattes beim Nachweis natürlicher Risse in einem heiß gewalzten Rundstahlbarren mit einem Durchmesser von 50 mm mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Nachweissignal besteht aus einem Impuls pro Umdrehung. Aus einem Vergleich der Meßergebnisse mit Mikrophotographien der Rißformen (unter dem Meßblatt dargestellt) ist ersichtlich, daß natürliche Risse von einer Tiefe von mehr als 0,3 mm zuverlässig nachweisbar sind.

F i g. 11 zeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung hinsichtlich der Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit einer Vorrichtung mit Hall-Generatoren überlegen ist. Wie aus einem Vergleich klar hervorgeht, hat es sich gezeigt, daß es mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung möglich ist, Risse nachzuweisen, sogar wenn der Abstand 20 (in Fig.8) zwischen dem zu untersuchenden Werkstück und den Magnetdioden 2 mm beträgt Auch hier zeigt sich die Überlegenheit

so gegenüber einer Vorrichtung mit Hall-Generatoren.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung von magnetischen Werkstücken mit kreisförmigem Querschnitt auf Risse, mit einem Hochfrequenzerregermagneten, dessen Pole benachbart zum Werkstück angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Vorschub des Werkstücks in Achsrichtung und zur gleichzeitigen Drehung um seine Achse, mit wenigstens zwei auf der magnetischen Mittelachse im magnetischen Fluß des Hochfrequenzerregermagneten senkrecht zur Achse des Werkstücks im Abstand voneinander angeordneten Magnetfeld-Detektoren und mit einer an die Magnetfeld-Detektoren angekoppelten Abgleichschaltung zur Eliminierung von Detektorsignalen, die durch das durch Risse nicht gestörte Magnetfeld im Werkstück erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeld-Detektoren als Magnetdioden (1, 2) ausgebildet sind, daß jeweils zwei gegensinnig gepolte Magnetdioden zu mehreren Sätzen (1-1,2-1; 1-2, 2-2; ...; 1-5, 2-5) derart zusammengefaßt sind, daß deren Abstand senkrecht zur Achse des Werkstücks (21) einer vorgegebenen Rißbreite entspricht, daß jeweils einem Magnetdioden-Satz jeweils eine Abgleichschaltung (4-1, 7-1, 8-1, 10-1, 11-1; 4-2, 7-2, 8-2, 10-2,11-2;...) nachgeschaltet ist und daß die Ausgänge der Abgleichschaltungen an einen Schwellwert-Detektor (12) angekoppelt sind, jo dessen Schwellwert ein Maß für eine vorgegebene Maximaltiefe eines Risses ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetdioden jeweils eines Satzes (1-1, 2-1; 1-2, 2-2; ...; 1-5, 2-5) in Achsrichtung des Werkstückes (21) einen Abstand (P) voneinander besitzen, der durch eine vorgegebene Minimallänge eines Risses sowie den Vorschub und die Drehung des Werkstückes (21) festgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines Risses durch Bestimmung der Anzahl von durch Magnetdioden-Sätze (1-1; 2-1; ...) gelieferten, über dem Schwellwert liegenden Signalen bestimmt wird.