DE2557658A1

DE2557658A1 - Verfahren zur pruefung von bauteilen auf anrisse oder fehlstellen

Info

Publication number: DE2557658A1
Application number: DE19752557658
Authority: DE
Inventors: Alfred Osterhuber
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1975-12-20
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1977-06-30

Description

Verfahren zur Prüfung von Bauteilen
auf Anrisse oder Fehlstellen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung von Bauteilen auf Anrisse oder Fehlstellen.
Bisher werden Proben und komplette Bauteile mittels Röntgenstrahlen, Ultraschall oder mittels der magnetischen Rlßprüfung geprüft. Alle diese Verfahren arbeiten dann nicht mehr genügend sicher genug, wenn es sich um sehr kleine Anrisse handelt oder wenn die Anrisse dicht unter der Oberfläche eines Bauteils liegen. Auch bei zunehmender Bauteildicke wird die Fehlererkennbarkeit bei den bekannten Verfahren s sehr gering.
Die zunehmende Anwendung von Bauteilen aus hochfesten Werkstoffen, bei denen kleinste Risse bereits eine starke Verminderung ihrer Festigkeit zur Folge haben können, fordert aber die Feststellung möglichst aller solcher Risse oder Fehlstellen selbst dann, wenn sie noch so klein sind, oder wenn sie unter der Bauteiloberfläche liegen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Prüfverfahren zu finden, mit dem selbst kleinste Risse oder Fehlstellen eines Bauteils auffindbar sind und zwar auch dann, wenn diese Risse nicht an der Oberfläche sondern etwa unterhalb der Oberfläche liegen, was z.B. häufig dann vorkommt, wenn ein Bauteil mit einer Deckschicht, gleich welcher Art überzogen ist. Außerdem soll die Prüfung ohne Beeinträchtigung des Bauteils selbst ablaufen und nur geringsten Aufwand bezüglich Prüfvorrichtungen und Meßgerät verlangen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß an den Prüfling hochfrequenter Wechselstrom angelegt wird und der Spannungsabfall (t V) auf der Prüfstrecke in Abhängigkeit von der Frequenz gemessen wird.
Dieses Verfahren macht sich die Erkenntnis zunutze, daß hochfrequenter Wechselstrom immer im Bereich der Oberfläche von Leitern fließt, wobei der Stromfluß umsomehr an die Oberfläche gedrängt wird, je höher die Frequenz des Wechselstroms ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren läßt man Wechselstrom konstanter Spannung zunächst mit niedriger Frequenz durch den Prüfling strömen und mißt den Spannungsabfall auf der Prüfstrecke. Im Bereich niederer Frequenz wird der Spannungsabfall auf der Prüfstrecke durch kleinste Risse im Prüfling praktisch nicht beeinträchtigt. Wird nun die Frequenz des durch den Prüfling strömenden Wechselstroms angehoben, so wird die Stromdichte im Außenbereich des Prüflings, d.h. im Bereich der Oberfläche immer größer, so daß sich dort befindliche Risse oder Fehlatellen auf den Spannungsabfall stärker auswirken. Im Bereich einer Frequenz von 105 bis etwa 109 Hz, der gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vor allem für die Durchführung der Prüfung vorgesehen sein soll, ist die Stromdichte im Bereich der Werkstückoberfläche schon sehr groß, so daß sich dort befindliche Risse entsprechend stark auf den Spannungsabfall im Prüfling auswirken.
In Fig. 1 der beigefügten Zeichnung ist rein qualitativ die Abhängigkeit des Spannungsabfalls von der Frequenz in einem Prüfling aufgetragen und zwar stellt die durchgezogene Kurve die normale Abhängigkeit des Spannungsabfalls von der Frequenz in einem gesunden Prüfling, d.h. in einem solchen ohne Fehlstellen und Risse dar, bei dem der Spannungsabfall etwa proportional mit der angelegten Frequenz steigt (deshalb ist die durchgezogene Kurve etwa eine Gerade).
Die strichlierte Kurve zeigt den Spannungsabfall auf der Prüfstrecke eines Prüflings, der dicht unterhalb seiner Oberfläche, die etwa aus einer nachträglich aufgebrachten Schutzschicht besteht, Risse oder Fehlstellen aufweist. Diese Kurve weicht ab einer bestimmten Frequenz von der geraden durchgezogenen Kurve ab und steigt stark an bis zu einem Maximalwert bei einer Frequenz, bei der der gesamte Stromfluß soweit nach außen gedrängt ist, daß er praktisch vollständig im bereich der Rißbildung liegt. Steigt nun die Frequenz noch weiter an, so wird der Spannungsabfall relativ geringer und nähert sich der Proportionallinie und zwar deshalb, eil der Strom dann soweit nach außen gedrängt ist, daß er zu einem Großteil in der unverletzten Deckschicht des Prüflings fließt.
t,s ist nun ohne weiteres möglich, für gängige Materialien die rrotortionallinien zwischen dem Spannungsabfall und der Frequenz von unverletzten Prüfkörpern aufzunehmen und dabei gleichzeitig zu ermitteln, in welchem Querschnittbereich bei einer bestimmten Frequenz der Stromfluß stattfindet. Treten nun bei Prüflinge Abweichungen von diesen Proportionallinien auf, so läßt sich an den ermittelten Prüfkurven nicht nur das Vorhandensein von Rissen oder Fehl stellen ermitteln, sondern zusätzlich deren Größe und deren Lage im Bezug auf die Oberfläche. Das heißt, man kann ermitteln, ob ein Riß etwa an der Oberfläche liegt oder in einer darunter liegenden Schicht.
In Fig. 2 der beigefügten Zeichnung ist ein schematischer Schaltangsolen für die Durchführung des Verfahrens aufge- 1 zeigt. zin sogenannter Netzkonstanter/, der an das normale Stromnetz mit 22o Volt 50 Hz Wechselspannung angeschlossen wird, liefert an seinem Ausgang eine absolut konstante Spannung von 220 Volt und eine Frequenz von 50 Hertz.
Dieser Wechselstrom wird in einen Hochfrequenzgenerator 2 geführt, an dessen Ausgang beliebige Frequenzen zwischen 50 und 109 Hz abnehmbar sind. Die Ausgangsspannung des Iiochfrequenzgenerators ist an den Prüfling 3 angelegt kit einem Pegelmeßgerät 4 wird der Spannungsabfall #V auf der Prüfstrecke 5 des Prüflings 3 gemessen und einem Schreiber 6 zugeführt, dem gleichzeitig über eine Wirkverbindun& 7 vom Hochfrequenzgenerator 2 die Frequenz der am Prüfling anliegenden Wechselspannung zugeführt wird. Aus den Meßblättern des Schreibers 6 kann dann das Vorhandensein bzw. die Lage von Rissen oder Fehlstellen innerhalb der Prüfstrecke 5 des Prüflings 3 ermittelt werden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Prüfung von Bauteilen auf Anrisse oder Fehlstellen etc., dadurch gekennzeichnet, daß an den Prüfling hochfrequenter Wechselstrom angelegt wird und der Spannungsabfall (#V) auf der Prüfstrecke in Abhängigkeft von der Frequenz gemessen wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des angelegten Wechselstroms etwa auf 105 bis 109 Hz gesteigert wird.