DE2116827A1

DE2116827A1 - Anordnung zur zerstörungsfreien Prüfung von Stahlteilen

Info

Publication number: DE2116827A1
Application number: DE19712116827
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Förster, Friedrich, Dr., 7410 Reutlingen
Priority date: 1971-04-06
Filing date: 1971-04-06
Publication date: 1972-10-19
Also published as: US3763423A

Description

Anmelder: Dr. Friedrich Förster 7410 Reutlingen

Unser Zeichen: A 210 λ α «t ρ q O 7

Anordnung zur zerstörungsfreien Prüfung von Stahlteilen

Die Hauptanmeldung P 2 044 535 betrifft eine Anordnung zur zerstörungsfreien Prüfung von Stählteilen nach dem magnetischen Streuflußverfahren, bei der zur Magnetisierung der Stahlteile ferromagnetische Platten in der Nachbarschaft der Stahlteile angeordnet sind, deren Stärke vorzugsweise gering ist gegenüber der Stärke der zu prüfenden Stahlteile und die zu ihrer magnetischen Erregung von einer von Wechselstrom durchflossenen Wicklung umgeben sind.

Ein Paar solcher ferromagnetischer Platten kann beispielsweise mit großem Vorteil benützt werden, um zu prüfende vierkantige Knüppel während des kontinuierlichen Durchlaufes durch eine Prüfkammer mit einem magnetischen Wechselfeld zu beaufschlagen, während mit einer Sprühvorrichtung Magnetpulver auf die Oberfläche des Knüppels aufgebracht wird, das sich an Fehlerstellen aufgrund des dort austretenden Streuflusses zu Magnetpulverraupen ansammelt und damit die Fehlerstellen anzeigt. Auf diese Weise kann zunächst nur eine der vier Knüppelseiten geprüft werden. Die restlichen drei Knüppelseiten werden in gleicher Weise und mit der gleichen Vorrichtung geprüft, nachdem zuvor der Knüppel jeweils axial um 90 gedreht und in "die Ausgangslage zurücktransportierf wurde, die er vor der Prüfung der ersten Knüppelseite eingenommen hatte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, in der auf einfache Weise in einem einzigen Durchlauf ein Stahlteil an seiner ganzen Oberfläche magnetisiert und v/ährend der Magnetisierung dem Magnetpulver zur Ansammlung an Fehlerstellen ausgesetzt werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung entsprechend dem im Anschluß an die vorliegende Beschreibung folgenden Patentanspruch 1. In Ausgestaltung der Erfindung wird zum besseren Fixieren der Pulverteilchen an der Oberfläche des Stahlteils vorgeschlagen, der Magnetpulveremulsion ein Klebemittel beizugeben, welches

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eine Erhöbung der Kohäsion der Pulverieilchen untereinander und der Adhäsion der PuI-verfeüchen an der Oberfläche des Stahl teils nach deren Trocknen bewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, zum schnelleren Trocknen der Oberfläche des Prüfteils eine Einrichtung zum Vorwärmen des Stohlteiles und/oder zum Vorwärmen der Magnetpulveremulsion vorzusehen.

im folgenden wird an Hand eines Beispieles die Erfindung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Figur 1: eine Anordnung zur Prüfung von Vierkantknüppeln Figur 2: einen Schnitt durch die Anordnung nach Figur 1

Figur 3: ' einen weiteren Schnitt durch die Anordnung nach Figur 1

Figur 4: einen Schnitt durch eine Anordnung zur Prüfung von Rundstangen

Figur 5: einen Schnitt durch eine Anordnung zur Prüfung von Sechskantmaterial.

Der Vierkantknüppel 1 in Figur 1 ruht spießkant in einem Rollgang, von dem nur die beiden Rollenpaare 2 und 3 dargestellt sind. Bei Fortbewegung in Richtung von Pfeil 4 gelangt der Knüppel !-zuerst in die Prüfstation 5, die im wesentlichen aus den beiden den Unterseiten des Knüppels 1 gegenüber angebrachten ferromagnetischen Platten 6 und 7 und den zugehörigen Wicklungen 8 und 9 sov/ie aus der Sprühdüse 10 mit dem Zufuhrschlauch Π besteht. In Figur 2 wird ein Schnitt an der Stelle A durch die Prüfstation 5 gezeigt. Aus dem Zufuhrschlauch Π strömt eine Aufschwemmung von Magnetpulver, im folgenden Pulveremulsion genannt, durch die Sprühdüse 10 auf die obere Kante des Knüppels 1, verteilt sich gemäß den Pfeilen 12 auf die beiden Oberseiten des Knüppels 1, fließt über die seitlichen Kanten des Knüppels und über die Unterseifen des Knüppels 1 zu dessen unterer Kante und tropft hier ab. Die Intensität des Sprühstrahles muß so groß sein, daß bei der Fortbewegung des Knüppels 1 zumindest seine beiden Oberseiten bis über die seitlichen Kanten hinweg vollständig, von der PulveremuI-

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sion beneizf sind. Unier dem Einfluß der wechselsiromdurchf lossenen Wicklungen 8 und 9 lassen die feiTomagnefischen Platten 6 und 7 im Knüppel 1 ein magnetisches Wechselfeld enfsiehen, dessen Feldlinien 13 etwa den angedeuteten Verlauf nehmen. Je höher die Frequenz des Wechselfeldes ist, um so enger halten sich die Feldlinien an der Oberfläche des Knüppels*. An der Stelle eines Risses 14 treten sie aus der Oberfläche des Knüppels 1 heraus und bewirken eine Ansammlung von Magnetpulverteilchen an der AustrifIssteile. An den den ferromagneiischen Platten 6 und 7 gegenüberliegenden Stellen der Oberfläche des Knüppels 1 treten die Feldlinien aus den Platten aus und in die Oberfläche ein. Magneipulverteilchen der an diesen Stellen vorbei nach unten fließenden Pulveremulsion werden hier festgehalten. Beim Weiiertransporl des Knüppels 1 bilden sich auf diese Weise an den genannten Stellen zwei unerwünschte Bänder von Magnetpulver, auf die im folgenden zurückgekommen wird.

Beim Weitertransport gelangen die an ihren Oberseiten bereits geprüften Bereiche des Knüppels 1 zu einer weiteren Prüfsiation 20, die in Figur 3 durch einen Schnitt an dev Stelle B dargestellt isi. Die Prüfstation 20 enthält wiederum zwei ferromagnetische Platten 21 und 22 mit Wicklungen 23 und 24. Die ferromagneiischen Platten sind diesmal den Obeiseiten des Knüppels 1 gegenüber angebracht. Zwei Spiühdüsen 25 und 26, die aus den Zufuhrschläuchen 27 und 28 mit Pulveremulsion gespeist werden, sind den beiden seitlichen Kanten des Knüppels 1 gegenüber angeordnet. Sie dienen dazu, die beiden Unterseiten des Knüppels T von den seitlichen Kanten an abwärts bis zur unteren Kante während der Fortbewegung des Knüppels 1 vollständig mit Pulveiemulsion zu benetzen. Zwei Abschirmbleche 29 und 30 verhindern, daß dabei die Oberseiten des Knüppels 1 erneut mit Pulveremulsion in Berührung kommen.

Ebenso wie in der Prüfstation 5 entsteht im Knüppel unter dem Einfluß eines Wechselstromes durch die Wicklungen 23 und 24 ein magnetisches Feld mit den Feldlinien 31, An den Stellen des Übertritts der Feldlinien aus den ferromagnetischen Platten 21 und 22 in die Oberfläche des Knüppels 1 erfolgt diesmal keine bandförmige Ansammlung von Magnetpulverteilchen, denn praktisch alle Magneipulverteilchen sind entweder schon vorher an den entsprechenden Stellen der Oberseite des Knüppels 1 vorbeigeströmt oder haben sich an Fehlerstellen zu Pulverraupen angesammelt. Eine Beeinträchtigung der vorhandenen Pulverraupen auf den Oberseiten des Knüppels durch den genannten Feldlinienübertiiif erfolgi nicht.

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Die an den Unterseiien des Knüppels 1 herabflioßende Pulveremulsion löst die vorher erwähnten, unerwünschten, bandförmigen Puiveransammlungen auf und schwemmt sie nach unten. Gleichzeitig bilden sich an vorhandenen Fehlerstellen wiederum Pulverraupen uus. An dem aus Station 20 auslaufenden Knüppel sind daher auf allen vier Seiten die Fehlerstellen durch Pulverraupen gekennzeichnet.

Es kann von großer Bedeutung sein, daß die Knüppeloberfläche in kurzer Zeit abtrocknet. Insbesondere darf beim Eintritt der in der Prüfstation 5 schon geprüften Bereiche des Knüppels 1 in die Prüfstation 20 auf den beiden Oberseiten des Knüppels kein Film von Pulveremulsion mehr vorhanden sein, der noch frei bewegliche Magnetpulverteilchen enthält, da es sonst doch zu bandförmigen Ansammlungen von Magnetpulver an der Über- . trittsstelie der Feldlinien aus den ferromagnetischen Platten 21 und 22 in die Oberfläche des Knüppels 1 kommen könnte. Dies gilt besonders dann, wenn durch relativ schnelle Fortbewegung des Knüppels 1 die Zeit zum Ablaufen der Pulveremulsion fehlt.

Um In allen Fällen eine hinreichend.schnelle Trocknung der Knüppeloberfiäche zu erreichen, ist eine Spule 15 zur induktiven Erwärmung des Knüppels 1 vorgesehen. Mit Hilfe eines kräftigen Wechselstromes in der Spule 15 wird die Temperatur der Knüppeloberfläche auf 60 - 90 gebracht. Auf diese Weise wird eine erhebliche Reduzierung der Abirocknungszeit erreicht. Selbstverständlich kann anstelle der induktiven Erwärmung durch Spule 15 auch jede andere zweckdienliche Möglichkeit zur Vorwärmung des Knüppels 1 wahrgenommen werden, etwa Erwärmung durch eine Flammenkammer, durch Widerslandsheizung o.a. Ebenso ist es natürlich auch denkbar, daß die Prüfung in einer Phase durchgeführt wird, in der der Knüppel vom Produktionsvorgang her noch höhere Temperaturen aufweist. In einem solchen Falle kann jede zusätzliche Erwärmung von außen her entfallen.

Eine weitere Verbesserung wird erreicht, wenn dafür gesorgt wird, daß die Pulveremulsion etwa durch eine Thermostaianordnung in der für die Zufuhr von Rulveremulsion benötigten Umpumpeinrichtung auf einer höheren Temperatur gehalten wird. Durch Überspülen des vorgewärmt en Knüppels mil vorgewärmter Magnetpulveremulsion gelingt es, bereits nach sehr kurzer Zeit eine trockene Knüppeloberfläche zu erhallen.

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Schon ohne zusärzlsehe M; s.iahmen haben die Pulverraupen an Fehlerstellen eine Konsistenz, die hinreicht, das Abfallen des Pulvers nach Wegfall des Magnefisierungsfeldes zu verhindern. Auch nach dem Trocknen der Pulverraupen fallen die Pulverteilchen keineswegs ohne weiteres ab, wie es etwa bei trocken aufgebrachtem Pulver nach Wegfall des Magnetisierungsfeldes der Fall wäre. Um jedoch eine noch intensivere Haftung der Pulverraupe im Bereich der Risse zu erreichen, wird vorgeschlagen, der Pulveremulsion ein Klebemittel beizugeben. Das nach dem Abtrocknen der Flüssigkeit zurückbleibende Klebemittel bindet die Pulverteilchen in den an Fehlerstellen entstandenen Pulverraupen aneinander und an die Oberfläche des Prüfteils. Weiterhin kann im Anschluß an die Prüfstation 20 eine Einrichtung zum Wegblasen eventuell noch vorhandener Tropfen von Pulveremulsion an der unteren Kante des Knüppels 1 ebenso von Vorteil sein wie eine zusätzliche Heizkammer zum schnelleren Trocknen des Knüppels 1 . Geht man von einer schnell verdunstenden Substanz als Trägerflüssigkeit der Pulveremulsion aus, so können die vorher genannten Trocknungsmaßnahmen entfallen. Allerdings muß in diesem Falle für eine Absaugung der verdunsteten Substanz gesorgt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können nicht nur Vierkantprofile geprüft werden. Ebenso geeignet für die Prüfung ist Rund-, Sechskant- oder anderes Profilmaterial. In Figur 4 ist ein Schnitt durch eine erste Prüfstation für Rundmaterial dargestellt. Die ferromagnetischen Platten 41 und 42 mit den zugehörigen Wicklungen 43 und 44 sind mit etwa 90 gegeneinander geneigt und bewirken in der Stange 40 ein Magnetfeld, dessen Feldlinien 4-7 etwa den eingetragenen Verlauf nehmen. In ähnlicher Weise wie bei der Anordnung für Vierkantknüppel wird in der ersten Prüfstation vermittels Sprühdüse 45 und Zufuhrschlauch 46 von oben her Pulveremulsion auf die Oberfläche der Stange 40 gesprüht. Auf dem oberen Teil der Oberfläche der Stange 40 bilden sich daraufhin an Fehlerstellen Pulverraupen aus. Zur Prüfung des unteren Teils der Oberfläche wird in der zweiten Prüfstation die Magnetisierung durch ferromagnetische Platten durchgeführt, die in ähnlicher Weise unter einem Winkel von etwa 90 oberhalb der Stange 40 angeordnet sind. Von den Seiten her wird Pulveremulsion zugeführt, und die erneute Benetzung des oberen Teils der Oberfläche wird wiederum durch Abschirmbleche verhindert.

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Grundsätzlich das Gleiche gilt für Sechskaηfmaterial. Hier kann man nach Figur 5 efwa so vorgehen, daß man eine Spitze des Sechskantprofils 50 nach oben gerichtet· vorsieht und die ferromagnefischen Platten 51 und 52 mit den zugehörigen Wicklungen 53 und 54 etwa in einer Ebene mit den Seitenflächen des Sechskantmaterials verlaufen läßt. Dies kann für beide Prüfstarionen gelten. Dabei sind die Platten in der ersten Prüfstation unterhalb und in der zweiten Prüfstation oberhalb des Sechskantmaterials 50 angeordnet, während die Zufuhr der Pulveremulsion im ersten Falle von oben her und im zweiten Falle von den Seiten her unter Zuhilfenahme von Abschirmblechen erfolgt.

Es sei darauf hingewiesen, daß sich in ähnlicher Weise,wie bei Halbzeug beschrieben, auch Massenteile wie Schrauben, Bolzen, Schmiedestücke, Kugellagerringe, Muttern, Kolbenbolzen, usw., prüfen lassen. Immer wird zunächst die obere Hälfte überspült, während von unten her magnetisiert wird. In der folgenden Phase wird von unten bespült und von oben her magnetisiert. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß keine Magnetpuiveraufschwemmung während der Bespülung der unteren Hälfte noch einmal in die obere Hälfte und in den Bereich der dort vorhandenen Magnetisierung gelangt.

Bei allen bisher beschriebenen Anordnungen war der Einsatz ferromagnetischer Platten mit wechselstromdurchflossener Wicklung vorgesehen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß ein Paar solcher Platten einen magnetischen Rückschluß z.B. in Form einer weiteren ferromagnetische!! Platte besitzt oder daß die beiden ferromagnetische!·) Platten eines Paares an ihrer dem Prüfteil abgewanclten Seite ineinander übergehen und eine jochartige Einheit bilden.

Aus dem Gesagten ergibt sich, daß es aufgrund der Erfindung möglich wird, in einfacher Weise ohne elektrische Kontaktierung oder sonstige Berührung Stahlteile im kontinuierlichen Durchlauf zu magnetisieren sowie dem Magnetpulver auszusetzen und dabei bereits in einem einzigen Durchgang die Prüfung der gesamten Oberfläche des Stahlteiles zu ermöglichen.

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Claims

J1ATENJANSPRuCHE-

1) Anordnung zur zerstörungsfreien Fehlerprüfung von Stahlieilen mit Hilfe des an Fehlerorten aus der Oberfläche des magnetisieren Sialilieiies austrefenden magnetischen Sirouflusses, wobei nach der Hauptanmeidung 2 OAA 535 zur Magnetisierung des Stahlleiies ferromagnetische Platien mit von Wechselstrom durchflossener Wicklung und mit vorzugsweise geringer Stärke gegenüber der Stärke de.s Siahlteils vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

(htl für die vollständige Prüfung der Oberfläche des Siahlteiles^l; 40/ 50/ in einem einzigen Dutch lauf mindestens zwei Prüfsfalionen (5_f 20) vorgesehen sind,

• daß jede dieser Prüfstationen eine Vorrichtung mit fenemagnetischen Platten (6, 7. 21, 22, 41, 42. 51, 52) zur Magnetisierung mindestens eines Teils der Ober-

I ι I

fläche des Stahlteils und eine Vorrichtung (10, Ί1. 25, 26; 27, 28. 45, 46) zur Besprühung mindestens eines Teiles der Oberfläche des Siahlteils mit Magnetpulveremulsion h-Qihzl,

oak die Prüfst nt ionen so angeordnet iind, daß tie nacheinander vom Sfohlteii durch laufen werden können,

daß in der zuletzt vom Prüfte?! zudurchlaufenden f'iüfsiation (20) Mittel (29, 30) vorgesehen rind, die geeignet sind, ein erneutes Besprühen von solchen Teilen det Oberfläche des Siahltoilj, zu vethindern, die bereits in der vorher durchlaufenen Prüfsiafion magnetisiert und mit Maynetpulveiemulsion besprüht worden sind.

2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennreichnef,

daß in einer der beiden hühiaiionen (5) zur ßesprühung des cbeton Teils der Oberfläche des Stahlieils (1/ 40; /50) eine Voirirhiung (10, 11; 45, 46) zu ι Besprühung ihn, Stahlteils oberhalb des Siuhlteiioi· nngcbiar.hi ii,i, wählend zur Magnetisierung des Stahlteiles ferromagnetische Platten (6, 7. 41, 42) unterhalb des Stohlfeils vorgesehen sind,

daß in der zweiten der beiden PrOfslolicnen (20) zur Besprühung det unteren Teils der Oberfläche des Stahltciir, eine Vorrichtung zur Besptühung des Stiihlteilt utigebsac!.! ht, während zur Magnnticirrung dos Siahiieilr, femimagneti&che I fatten (21, 22) oberhalb des StahlteiU vorgesrlu;n mmJ.

y) Ixiiderseits des Siahlteils

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3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

unför
daß] den genannten Mitteln zum Verhindern erneuter Besprühung von bereits in

der ersten Prüfstation (5) magnetisierten und besprühten Teilen der Oberfläche des Stahiteils (1; 40; 50) in der zweiten Prüfstation (20) zwei seitlich bis etwa an das Stahlteil heranreichende bevorzugt amagnetische Abschirmbleche (29, 30) verstanden werden.

4) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Einrichtung (15) zum Erwärmen des Stahlteiles (1,° 40/ 50) vor seinem Einlauf in die erste Prüfstation (5) vorgesehen ist.

5) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, r daß eine Einrichtung zum Erwärmen der Magnetpulveremulsion vor ihrem Aufsprühen auf die Oberfläche des Stahlteils vorgesehen ist.

6) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß Mittel vorgesehen sind, die zum Entfernen von anhängenden Tropfen der Magnetpulveremulsion an der Unterseite des Stahlteils (1, 40, 50) nach dem Durchlaufen der zweiten Prüfstation (20) geeignet sind.

7) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die zum schnellen Trocknen der Oberfläche des Stahlteils (1/ 40/ 50) nach dem Durchlaufen der zweiten Prüfstation f geeignet ist. .

8) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Magnetpulveremulsion ein Klebemittel beigegeben ist zur Erhöhung der Kohäsion der Magnetpulverteilchen untereinander und der Adhäsion der Magnetpulverteilchen an den Fehlerstellen der Oberfläche des Stahlteils nach dem Trocknen der Magnetpulveremulsion.

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9) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß sie für die Prüfung von langgestrecktem Halbzeug wie Vierkantknüppel, Rundstangen, Sechskantmaterial u.a. vorgesehen ist.

10) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß sie für die Prüfung von Massenteilen wie Schrauben, Bolzeh, Muttern und dergleichen vorgesehen ist.

11) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die ferromagnetrschen Platten in einer oder beiden Prüfstationen einen magnetischen Rückschluß besitzen.

12) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die ferromagnetischen Platten eines Plattenpaares in einer oder beiden Prüfstationen an ihrer dem Stahlteil abgewandten Seite ineinander übergehen und eine jochartige Einheit bilden.

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