DE2409287C2 - Verfahren zur Ermittlung von bis zur Oberfläche von Werkstücken reichenden Fehlstellen - Google Patents

Description

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, wirkung von Prüfmittel, Füllmittel und Werkstoffdadurch gekennzeichnet, daß die Benetzungs- oberfläche zurückweicht, so daß die Fehlstellen als fähigkeit (Adhäsion) des Füllmittels größer ist schwächer eingefärbte oder farbfreie Bereiche sichtals die des Prüfmittels. bar werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, 4° Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dadurch gekennzeichnet, daß vom Schleifvorgang daß das Füllmittel eine kleinere Oberflächenspannung üurückgebliebene Kühlflüssigkeit als Füllmittel aufweist als das Prüfmittel. Die Differenz der beiden für die Fehlstellen wirkt. Spannungswerte bedingt das Sichtbarwerden der

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, Fehlstellen.

dadurch gekennzeichnet, daß die Beschaffenheit 45 Durch Verdunsten von Lösungsmittel während des des Prüfmittels derart gewählt wird, daß das ent- Prüfvorganges kann die Oberflächenspannung des ptandene Rißbild mittels eines durchsichtigen Prüfmittels weiter vergrößert werden.
Klebestreifens abgehoben und der Klebestreifen Die Oberflächenspannung des, Füllmittels kann beispielsweise auf einem Blatt Papier als Doku- nach der Erfindung auch dadurch vermindert werden, ment aufgeklebt wird, wobei die Farbe zuvor s° daß an der Berührungsstelle Spuren des Prüfmittels eventuell noch fixiert wird, oder daß das Vorzugs- in das Füllmittel einwandern und die Oberflächenweise angetrocknete Rißbild mit einem Klebe- spannung des Füllmittels örtlich herabsetzen.
Streifen nur abgenommen und auf eine andere Eine weitere Ausführungsform der Erfindung befeste Oberfläche, beispielsweise auf ein Blech steht darin, daß die Benetzungsfähigkeit (Adhäsion) übertragen wird. 55 des FüllmiUels gegenüber der zu prüfenden Werkstückfläche größer ist als die des Prüfmittels. Das

Füllmittel wirkt dadurch ähnlich einem Netzmittel

(Wasserverdrängungsmittel).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bevon bis zur Oberfläche von Werkstücken, beispiels- 60 steht darin, daß als Füllmittel die von einem voranweise gehärteten Stahlteilen, reichenden Fehlstellen gegangenen Schleifvorgang zurückgebliebene Kühlrtüt einem auf die Oberfläche aufzubringenden Füll- flüssigkeit wirkt. Dadurch entfällt ein. besonderer mittel, das in die Fehlstellen eindringt, und einem Arbeitsgang für das Aufbringen eines Füllmittels,
danach auf die Oberfläche aufzubringenden dünn- Schließlich kann das Prüfmittel nach einer weiteren flüssigen und schnelltrocknenden Prüfmittel, das im 65 Ausgestaltung der Erfindung so beschaffen sein, daß Zusammenwirken mit in den Rissen vorhandenem das entstandene Rißbild mittels eines durchsichtigen Füllmittel die Fehlstellen sichtbar macht, bei dem als Klebestreifens abgehoben und der Klebestreifen auf Füllmittel eine vorzugsweise färblose Flüssigkeit und einem Blatt Papier als Dokufrient aufbewährt werden

kann. Das Rißbild kann auch, nachdem die Farbstoffschicht etwas angetrocknet ist, mit einem Klebestreifen abgehoben und auf eine feste Oberfläche übertragen werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand mehrerer Ausführungbeispiele näher erläutert. Auf die Bedeutung der F i g. 1 und 2 wird weiter unten näher eingegangen.

Wirkvorgang

Die mit einem Pinsel od. dgl. aufgetragene Füllflüssigkeit dringt in vorhandene Risse bzw. Kapillaren ein und wird darm festgehalten, auch wenn sie von der glatten Oberfläche durch Abwischen, Abblasen, Ablaufen oder Verdunsten entfernt wird. Auf der unbeschädigten Oberfläche darf auch ein dünner Film von Füllflüssigkeit verbleiben, ohne daß das Verfahren beeinträchtigt wird, wenn das Lösungsmittel für den Farbanteil der Prüfflüssigkeit auch das Füllmittel löst.

Das Freiwerden der Risse und des Rißbereiches von Farbe beruht auf der Wirkung der Grenzflächenenergien an den Grenzen von festem Werkstoff, Füll- und Prüfflüssigkeit und Luft. Die Grenzflächenspannungen von Füll- und Prüfflüssigkeit gegen die Werk-Stückoberfläche und die Oberflächenspannungen gegen Luft sind unterschiedlich, und zwar soll nach der Erfindung die Oberflächenspannung gegen Luft bzw. die Haftspannung des Füllmittels kleiner sein als die des Prüfmittels. Dies ist eine Voraussetzung dafür, daß das Prüfmittel bei Berührung vor dem Füllmittel zurückweicht und der Riß sowie ein gewisser Bereich seitlich des Risses frei von Prüfmittel wird.

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mittel, z. B. einem aromatischen Kohlenwasserstoff, gelöst. Dieser soll nicht zu schnell verdunsten, damit die Farbe erst nach längerer Zeit antrocknet. Es soli möglichst keinen Bestandteil haben, der bei 3erüh_{rung mit dem Fü!!mittel aiis}fä||_t und sich danach am Werkstück festsetzt. Das Prüfmittel soii sich dagegen nach dem Versuch wieder leicht entfernen lassen, möglichst durch Abspulen mit dem Füllmittel.

Das Füllmittel kann aufgepinselt, aufgegossen oder auf andere Weise aufgetragen werden. Beispielsweise durch Abwischen mit einem saugfähigen Stoff wird das Füllmittel von der glatten Fläche möglichst vollständig entfernt. In den Kapillaren soll dagegen mögliehst viel Füllmittel verbleiben. Da an sich jedoch nur relativ geringe Mengen Füllmittel in den Rissen zurückgehalten werden, so darf dort auch nur wenig Prüfmittel hinkommen. Das Prüfmittel muß also in sehr dünner Schicht aufgetragen werden.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch einen Versuch, durch den für die Erfindung geeignete Kombinationen von Füllmittel und Prüfmittel festgestellt werden können. Wie in F i g. 1 dargestellt, werden je ein Tropfen 1 eines gewählten Füllmittels und ein Tropfen 2 eines Prüfmittels nebeneinander auf einer glatten Metallplatte oder auf einer Glasplatte aufgebracht, so daß sich die Tropfen zunächst noch nicht berühren. Beide Tropfen breiten sich dann aus, und zwar der Tropfen 1 im allgemeinen schneller als der Tropfen 2. Vom Augenblick der Berührung an wandert Tropfen 1 langsam oder auch an der Berührungsstelle mit merklich größerer Geschwindigkeit als an der entgegengesetzten Seite in den Tropfen 2 hinein, der, wie in F i g. 2 dargestellt, eine Einbuchtung erfährt. Als Ursache dieser Erscheinung kann angenommen

AlIe drei genannten Merkmale der Erfindung müssen aufeinander abgestimmt sein. Das zuerst aufgetragene Füllmittel muß eine Flüssigkeit sein, die den Werkstoff gut benetzt, in vorhandene Risse gut eindringt und dort in möglichst großer Menge flüssig bleibt und wenig verdunstet. Beim Abwischen oder anderem Säubern der Werkstückoberfläche soll aus den Rissen möglichst wenig entfernt werden. Auf der glatten Oberfläche jedoch soll das Füllmittel mögliehst vollständig entfernbar sein.

Es soll vorzugsweise farblos sein, damit der Riß sich von der mit Farbe bedeckten glatten Oberfläche gut abhebt. Ein gefärbtes Füllmitte! ist ebenfalls brauchbar, dessen Farbton im Kontrast zur farbe des Prüfmittels steht. Ein farblos gebliebener Riß kann jedoch besser beurteilt werden, z. B. mit Vergrößerungsgeräten, als ein mit Farbe verschmierter Riß.

Das Füllmittel darf sich mit dem Prüfmittel nicht von selbst mischen. Es darf keine Korrosion ver-Ursachen, sondern soll eher vor Korrosion schützen.

Das Prüfmittel (nachstehend auch Farbe genannt) soll einen Farbanteil haben, dessen Farbton einen möglichst guten Kontrast zum hellen und dunklen Werkstoff bildet. Es muß eine höhere Oberflächenspannung gegen Luft haben als das Füllmittel, so daß es beim Berühren infolge der Grenzflächenaktivität vor dem Füllmittel zurückweicht. Bei geeignetem Auftrag, z. B. mit einem Schwamm, muß es als dünner Film auf der unverletzten Oberfläche des Werk-Stoffes haften. Hierzu ist ein Fixiermittel vorgesehen. Färbahteil und Fixiermittel sind in einem Lösungs-_{Werkstück kleiner ist a]s die en}tsprechenden Werte des Prüfmittels 2.

An Hand dieses Versuches ausgewählte Kombinationen von Füllmittel und Prüfmittel haben sich als für den Zweck der Erfindung geeignet erwiesen.

Anpassung an unterschiedliche Bed.ngungen
^{bei der} praktischen Anwendung

Die Anpassung der erfindungsgemäßen Methode des Rißprüfens an die unterschiedlichen Bedingungen der Praxis kann sowohl durch Auswahl zwischen verschiedenen Flüssigkeiten 1 als auch 2 sowie durch Auswahl verschiedener Farbstoffe oder Farbmittel erfolgen.

So haben z. B. die Flüssigkeiten in der Reihenfolge Wasser—wäßrige Seifen—Weißöl—Petroleum—Spiritus kleiner werdende Oberflächenspannungen, so daß sich beim Tropfentest (Fig. 1 und 2), z. B. eine wäßrige Seife vor Weißöl und Weißöl vor Petroleum und Petroleum vor Spiritus zurückzieht.

Auch unter den verwendbaren Flüssigkeiten 2 kann eine entsprechende Auswahl vorgenommen werden. Bei unterschiedlichen Einsatzfällen kann also mit kleinerer oder größerer Differenz . der Oberflächenspannungen von Flüssigkeit 2 zu Flüssigkeit 1, d.h. mit langsamerer oder schnellerer, schwächerer oder stärkerer Reaktion gearbeitet werden.

Die Einfärbung von Flüssigkeit 2 und wahlweise von Flüssigkeit 1 kann sowohl mit Farbstoffen als auch mit Pigment und auch mit Leuchtstoffen erfolgen. Pigmente haben die Eigenschaft eineFlüssigkeit schwerflüssiger zu machen. Die größere Trägheit

kann, wie vorstehend erwähnt, durch entsprechende Auswahl von Flüssigkeiten 2 zu 1 ausgeglichen werden.

Auch die Auswahl des Farbstoffbestandteils ergibt verschiedene Möglichkeiten der Durchführung einer Rißprüfung nach der Erfindung. Die meisten Farbstoffe ändern ihre Farbe nicht. Der Farbstoff »Sico fettgrün« z. B. gibt mit Xylol als Lösungsmittel (Beispiel 3) zunächst eine Rißanzeige in grüner Farbe, die später in blau umschlägt und schließlich hell wird bzw. als Farbe verschwindet. Dies kann nach dem Prüfen das Reinigen ersparen.

Der Verbrauch an Füll- und Prüfflüssigkeit beim Prüfvorgang ist gering. Füllflüssigkeiten, wie Weißöl, Spiritus und ähnliche, sind ohnehin preiswert. Für Prüfung von Teilflächen, also örtlicher Anwendung, wird so wenig Flüssigkeit 2 benötigt, daß auch hochwertige Lösungsmittel, wie z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe, benutzt werden können. Für Ganzflächenprüfungen bieten sich wäßrige Lösungen bzw. Emulsionen, Detergenzien an.

Auf Risse prüfbar sind alle festen Werkstoffe.

Die Rißanzeige wird beim Überstreichen der Farbe in der Regel in feinen Linien sofort sichtbar. Der Vorgang setzt sich fort. An den Rissen werden die freien Stellen allmählich breiter, bis ein Gleichgewicht eingetreten und die Farbe angetrocknet ist.

Die örtliche Breite der freien Stelle ist ein relatives Maß für die Rißtiefe. Aus dem Rißbild kann also nicht nur die genaue Lage der Risse, sondern auch der Verlauf der Rißtiefe erkannt werden.

Beispiel 1

Als Füllmittel wird Shell-Oil S 5585 (Weißöl) und als Prüfmittel eine Farbflüssigkeit mit folgender Zusammensetzung verwendet:

Xylol,

Chlorophyll (Menge nach Farbton),

Kolophonium (Menge nach Haftung).

Das Kolophonium wirkt dabei als Haftmittel, das ebenso wie Chlorophyll in Xylol löslich ist und die Herstellung einer möglichst dünnen Farbschicht auf dem Werkstück ermöglicht. Kolophonium und ChIorophyll sind auch mit dem Füllmittel verträglich, so daß diese beim Zusammentreffen mit dem Füllmittel gelöst bleiben.

Das Kolophonium wird fest, einige Zeit nach beendeter Prüfung kann der Farbkatalog mechanisch, ίο z. B. durch Kratzen oder Sandstrahlen, entfernt werden. Eine solche Farbe wird verwendet, wenn die Rißanzeige als Dokument am Werkstück verbleiben soll.

Beispiel 2

Shell-Oil S 5585 als Füllmittel

Prüfmittel wie Beispiel 1, jedoch mit Leinölfirnis als Haftmittel, anstatt mit Kolophonium.

Leinölfirnis und der Farbstoff sind im Shell-Oil S 5585 löslich; nach dem Versuch kann die Farbschicht deshalb durch Spülen mit dem Füllmittel entfernt werden. Eine solche Farbflüssigkeit wird verwendet, wenn die geprüften Teile schnell wieder ge-

reinigt werden sollen.

Beispiel 3
Shell-Oil S 5585 als Füllmittel

Farbflüssigkeit bestehend aus:

Xylol,

Leinölfirnis (Menge je nach gewünschter Haftung),

Sico fettgrün 74 935 N, ein Monoazoanthrachinon-Farbstoff (Menge nach Farbton).

Der zunächst intensiv grüne Anstrich wird spatel

blau und entfärbt sich dann nahezu völlig. Eine

solche Farbe kann verwendet werden, wenn nach einer kurzen Rißprüfung kein Reinigen der Teile

erfolgen muß und dies eingespart werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

als Prüfmittel eine Farbflüssigkeit verwendet wird, Patentansprüche: bestehend aus einem oder mehreren gelösten Farb-

1. Verfahren zur Ermittlung von bis zur Ober- stoffen und einem Fixiermittel für den Farbstoff, fläche von Werkstücken, beispielsweise gehärteten nach Patent 23 40 573. ··,·..,·
Stahlteilen, reichenden Fehlstellen mit einem auf 5 Bei dem älteren Verfahren wird als Prüfmittel _wn die Oberfläche aufzubringenden Füllmittel, das in an ein Kunstharz gebundener Farbstoffbestandteil die Fehlstellen eindringt und einem danach auf und als Füllmittel eine das Kunstharz ausfallende die Oberfläche aufzubringenden dünnflüssigen und wahlweise den Farbstoff losende farblose Flussig- und schnelltrocknenden Prüfmittel, das im Zu- keit verwendet.

sammenwirken mit in den Rissen vorhandenem io Der Kunststoffbestandteil^ wirkt dabei als Fix.er-Füllmittel die Fehlstellen sichtbar macht, bei dem mittel, welches ein Haften tier Farbe auf der Werkais Füllmittel eine vorzugsweise farblose Flüssig- Stückoberfläche bewirkt und in Verbindung mit keit und als Prüfmittel eine Farbflüssigkeit ver- einem leicht flüssigen Losungsmittel einen Farbaufwendet wird, bestehend aus einem oder meh- trag in genügend dünner Schicht ermöglicht,
reren gelösten Farbstoffen und einem Fixier- 15 Letzteres ist erforderlich, damit die m feinsten mittel für dsn Farbstoff, nach Patent 23 40 573, Haarrissen der Werkstückoberfläche verbliebenen dadurchgekennzeichnet,daß Füllmittel Reste des Füllmittels ausreichen, um den Rißbereich und Prüfmittel bezüglich ihrer physikalischen farbfrei zu machen.

Eigenschaften, wie Grenzflächenspannung, Haft- Es wurde nun durch Versuche festgestellt, daß das

spannung, Benetzungsfähigkeit, Kapillarwirkung, 20 in der älteren Patentanmeldung beschriebene Erfin-

Viskosität, spezifisches Gewicht, derart aufein- dungsziel auch mit Kombinationen von Füllmittel und

ander abgestimmt sind, daß das Prüfmittel im Farbflüssigkeit erreichbar ist, deren Bestandteile mit-

Bereich der Fehlstellen zurückweicht und der einander verträglich sind, so daß bei der Berührung

Fehlstellenbereich farbfrei oder nahezu farbfrei des Füllmittels mit der Farbflüssigkeit kein Bestand-

und dadurch sichtbar wird. 25 teil ausgefällt wird. Die vorliegende Erfindung ermög-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- licht also die Verwendung einer weiteren Kategorie kennzeichnet, daß das Füllmittel eine kleinere von Stoffkombinationen, mit denen das Erfindungs-Oberflächenspannung aufweist als das Prüfmittel. ziel erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Die Erfindung besteht darin, daß Füllmittel und kennzeichnet, daß die Differenz der Oberflächen- 30 Prüfmittel bezüglich ihrer physikalischen Eigenschafspannungen von Prüfmittel und Füllmittel wäh- ten, wie Grenzflächenspannung, Oberflächenspanrend des Prüfvorganges größer wird, z. B. durch nung, Haftspannung, Benetzungsfähigkeit, Kapillar-Verdunsten und/oder Wirkung des Benetzungs- wirkung, Viskosität, spezifisches Gewicht, derart auftnittels, die die Oberflächenspannung des Füll- einander abgestimmt sind, daß das Prüfmittel im mittels vermindern. 35 Bereich der Fehlstellen durch die gegenseitige Ein-