DE2535019B2

DE2535019B2 - Ultraschallpruefverfahren zum erkennen von material- und bearbeitungsfehlern in rotationskoerpern

Info

Publication number: DE2535019B2
Application number: DE19752535019
Authority: DE
Inventors: Max Dipl.-Phys. Dr.rer.nat 8720 Schweinfurt; Wehner Hilmar 8721 Schwebheim Fenkner
Original assignee: Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1975-08-06
Filing date: 1975-08-06
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2535019A1; DE2535019C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallprüfverfahren zum Erkennen von Material- und Bearbeitungsfehlern, wie z. B. Kernluker, Schlackeneinschlüsse, Überlappung;en usw. in Rotationskörpern, vorzugsweise Wälzkörpern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Verfahren sind im Prinzip bekannt (s. Luger »Lexikon der Technik« Band 3, S. 720, erschienen 1961, Deutsche Verlagsanstalt GmbH, Stuttgart).

In der Zeitschrift »Materialprüfung« 17 (1975) Nr, 6 Seite 171, wird ein Ultraschall-Kugelprüfautomat gezeigt, bei dem der Schall durch eine Vorsatzlinse fokussiert und über eine Wasservorlaufsstrecke in die ruhende Kugel eingeleitet wird, wo er sich infolge unterschiedlicher Brechungs- und Reflexionswinkel im ganzen Volumen ausbreitet. Dabei wird die reflektierte Schallenergie gemessen und deren zeitliches Abklingen im Amplitudenrichtung elektronisch ausgewertet. Über eine nachgeschaltete Sortierelektronik werden die Kugeln nach »gut« oder »schlecht« sortiert. Nachteilig an einem derartigen Kugelprüfautomaten ist, daß Fehler, deren größte Ausdehnung sich zufällig in Schalleinstrahlrichtung erstreckt, nicht ausreichend erfaßt werden.

Um sicherzustellen, daß auch kleine Fehler erfaßt werden, deren größte Ausdehnung sich zufällig in Einstrahlrichtung erstreckt, ist es also nötig, den Prüfling während der Prüfdauer um mindestens eine Achse zu drehen; bei Kugeln sind mehrere Rotationsbewegungen um verschieden liegende Achsen angebracht. Es sind verschiedene Drehvorrichtungen für Prüfsysteme bekannt geworden (s. DT-OS 21 06 891, DT-Gm 66 07 456, DT-AS 20 04 240).

Nachteilig dabei ist jedoch, daß beim Drehen des Prüflings wegen des für die Ultraschall-Prüfung erforderlichen Flüssigkeitskontaktes am Prüfling Tropfen der Koppelflüssigkeit hängen bleiben, die zu Störungen der Schallreflexion führen, so daß entweder Materialfehler in der Ultraschallanzeige vorgetäuscht werden oder — bei herabgesetzter Empfindlichkeit der Meßgeräte - kleine Fehler im Prüfling unentdeckt bleiben.

Man hat versucht, (siehe »Ultrasonics«, Nov. 73, Seite 247 und 249), diesen Mangel dadurch zu beheben, daß die ganze Vorrichtung während der Prüfung in ein Flüssigkeitsbad getaucht wird (Tauchtechnik). Nachteilig dabei ist aber, daß damit auch die den Prüfling drehenden Antriebselemente in akustischen Kontakt gebracht werden und in der Ultraschallanzeige durch störende Echos zu fehlerhaften Prüfergebnissen führen. Außerdem müssen auch die Antriebselemente ganz oder teilweise eingetaucht werden, was zusätzliche Schwierigkeiten mit sich bringt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Voi-ricSitung zur Ultraschallprüfung von Rotationskörpern aufzuzeigen, das die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, also insbesondere den störenden Einfluß von Antriebselementen oder Koppelflüssigkeitsrückständen ausschaltet, eine vollkommene Durchschallung des gesamten Prüflings ermöglicht und eine sichere, zuverlässige und schnelle Prüfung gewährleistet sowie einfach im Aufbau und in der Herstellung ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthalten. Anspruch 2 beinhaltet eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, während Anspruch 3 eine spezielle, bei der Kugelprüfung verwendete Ausgestaltung aufzeigt. Der Anspruch 4 betrifft eine vorteilhafte Sortiereinrichtung.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann nun eine fehlerfreie Prüfung erfolgen, denn dadurch, daß der Prüfling ganz in die Koppelflüssigkeit eingetaucht ist, wird einerseits vermieden, daß am Prüfling anhaftende Koppelflüssigkeitsreste zu störenden Schallreflexionen führen und andererseits läßt sich der Prüfling in Drehung versetzen, ohne daß dazu aufwendige Antriebselemente benötigt werden, die die Ultraschallanzeige stören.

Die Erfindung soll anhand der Figur erläutert werden.

Die gesamte Prüfvorrichtung ist in einen mit Koppelflüssigkeit 1' gefüllten Behälter 1 eingetaucht. Dadurch ist der Prüfling allseitig von Koppelflüssigkeit umgeben und es können keine von Flüssigkeitsrückständen hervorgerufene störende Schallreflexionen auftreten. Über dem ebenfalls im Flüssigkeitsbad eingetauchten Schallkopf — bestehend aus Ultraschallschwinger 2 und Dämpfungskörper 3 — liegt der Koppelkörper 4 mit der Ultraschall-Linsenfläche 5, die den Schallstrahl im Prüfling 6 fokussiert. Der Koppelkörper 4 hat hier die Form eines Kegelstumpfes, in dessen, im Durchmesser kleinere Stirnseite eine den Prüfling 6 aufnehmende Lagerschale 8 eingearbeitet ist. Über die Düse 7, die tangential zur Lagerschalenoberfläche verläuft, wird Koppelflüssigkeit, die zur Herstellung des akustischen Kontakts erforderlich ist, unter Druck eingepreßt und

baut so ein eine hydrostatische/hydrodynamische Gleitschicht 8' zwischen Koppelkörper 4 und Prüfling 6 auf, durch die gleichzeitig der Prüfling 6 in Drehung versetzt wird. Die im Prüfkörper reflektierte Ultraschallenergie wird an einem Oszillographen angezeigt und elektronisch ausgewertet. Abhängig vom Auswertungsergebnis wird der Prüfling mittels eines Druckimpulses aus der Düse 9 ausgeworfen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ultraschallprüfverfahren zum Erkennen von Material- und Bearbeitungsfehlern in Rotationskörpern, vorzugsweise Wälzkörpern, bei dem der Prüfling von einer Ultraschall-Prüfeinrichtung unter Verwendung einer zur Herstellung des akustischen Kontakts erforderlichen Koppelflüssigkeit in Tauchtechnik durchschallt und zur sicheren und vollständigen Prüfung gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelflüssigkeit gleichzeitig zur Bildung einer hydrostatischen/hydrodynamischen Gleitschicht zwischen dem Prüfling und einem den Ultraschall übertragenden festen Koppelkörper und zum Rotationsantrieb des Prüflings verwendet wird.

2. Ultraschallprüfvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Koppelflüssigkeit in die der Prüfling zur Ankopplung des von einem Schallkopf ausgehenden Ultraschall eingetaucht ist, und mit einer Drehvorrichtung für den Prüfling, dadurch gekennzeichnet, daß in einen an den Schallkopf (2,3) angrenzenden, den Ultraschall übertragenden und fokussierenden festen Koppelkörper (4) eine Lagerschale (8) für den Prüfling (6) eingearbeitet ist, in die durch eine oder mehrere etwa tangential gerichtete Düsen (7) die Koppelflüssigkeit (1') unter Druck einströmt.

3. Ultraschallprüfverfahren nach Anspruch 2, jo dadurch gekennzeichnet, daß bei der Prüfung einer Kugel zwei Düsen (7) im Winkel zueinander versetzt angeordnet sind.

4. Ultraschallprüfvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswerfen des Prüflings (6) eine oder mehrere Düsen (9) auf den Prüfling (6) gerichtet sind, die abhängig vom elektronisch ausgewerteten Prüfergebnis, mit Druck beaufschlagt werden.

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