DE2939372C2 - Verfahren und Vorrichtung für die Magnetpulver-Rißprüfung - Google Patents

Description

— daß die Stärke des zunächst auf den Prüfling aufgebrachten Feldes Fo nach einer zur Anzeigenb«?dung notwendigen Mindest-Einwirkungszeit mittels einer Abregeisteuerung nach einer vorgegebenen Funktion zum Abklingen gebracht wird,

— daß kurz zuvor oder spätestens bei Beginn der Abregelung für das zunächst auf den Prüfling aufgebrachte Feld Fo dss zweite Feld Sd aufgebracht wird,

— daß dieses zweite Feld Sd nach einer für die Anzeigenbildung notwendigen Mindest-Einwirkungszeit beider Felder zum Abklingen gebracht wird und

— daß gleichzeitig mit de', Aufbringen des zweiten Feldes Sc ode- spätestens bei Erreichen einer bestimmten Mindes-'oldstärke des Feldes Fd die Bespülung abgeschaltet wird.

2. Magnetische Rißprüfungsvorrichtung für die gleichzeitige Anzeige von Rissen beliebiger Richtung mittels des Magnetpulververfahrens nach Anspruch 1 mit einem Magnetisierungsaggregat für die Wechselfelddurchflutung und einem Aggregat für die Wechselstromdurchflutung sowie mit einer Einrichtung zum Bespülen des Prüflings, gekennzeichnet durch

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— mindestens eine Abregelsteuerung (AS, AF) zum Abregein der Stromstärke des Speisestromes für die Durchflutungsaggregate (F, S) nach einer vorgegebenen Funktion sowie durch

— eine Taktsteuerung (T_s) zum Vorprogrammieren der zeitlichen Reihenfolge und Zeitdauer der Magnetisierung-, Abregel und Bespülungs-Arbeitsgänge.

3. Magnetische Rißprüfvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Schaltungsaggregate, die außer zum Abregein gemäß Anspruch 1 auch zum stufenlosen Einstellen der Magnetisierung in den Abregelsteuerungen (AF, AS) bzw. in der Taktsteuerung (T_s) dienen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Anzeigen von Rissen beliebiger Richtung auf der Oberfläche von ferromagnetischen Prüflingen mittels des Magnetpulver-Verfahrens, bei dem die Magnetisierung durch auf den Prüfling aufgebrachte magnetische Wechselfelder mit zueinander senkrechtem Feldvektor erfolgt, von denen eines durch Felddurchflutung und das andere durch Stromdurchflutung erzeugt wird und der Prüfling währenddessen mit Prüfmittel bespült wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens mit einem Magnetisierungsaggregat für die Wechselfelddurchfiutuig und einem Aggregat für die Wechselstromdurchflutung sowie mit einer Einrichtung zum Bespülen des Prüflings.

Bei der Magnetpulver-Rißprüfung von Werkstücken aus ferromagnetischem Werkstoff wird der Prüfling magnetisiert und mit Magnetpulver enthaltendem Prüfmittel bespült. Dabei setzt sich das Magnetpulver an den Stellen an, an denen magnetische Kraftlinien aus dem Prüfling austreten, also an den Rändern von Rissen im Prüfling, auf diese Weise eine Rißanzeige am Prüfling bewirkend. Eine Rißanzeige erfolgt jedoch nur dann sicher, wenn der magnetische Fluß eine deutliche Komponente senkrecht zu diesem Riß aufweist Zur Anzeige von Rissen aller Richtungen müssen daher mindestens zwei senkrecht aufeinander stehende Magnetfelder im Prüfling erzeugt werden. Hierfür sind zwei verschiedene Arten von Verfahren und Vorrichtungen bekannt, nämlich einmal solche, bei denen die Erzeugungsaggregate für diese Felder nacheinander, aiso jedes für sich gesondert, angeschaltet werden, bei Bespülung während des ersten Magnetisierungsvorganges, und ein andermal solche, bei denen die Felderzeugungsaggregate während der Bespülung mit Prüfmittel gemeinsam angeschaltet werden.

Bei den gebräuchlichen Verfahren und Vorrichtungen mit gesondert nacheinander angeschalteten Felderzeugungsaggregaten kann zwar eine optimale Rißanzeige erhalten werden, jedoch muß die Betrachtung der Rißanzeige nach jedem magneiisierüngsvorgang gesondert erfolgen, da bei der jeweils nachfolgenden Magnetisierung diejenigen Rißanzeigen wieder verwischt werden, die parallel zum Feld liegen und oaher nicht mehr magnetisch gehalten werden. Bei dieser Verfahrenskategorie kann in einem Werkstück, z. B. in einem ersten Arbeitsgang mit Hilfe einer Spule, ein Magnetfeld mit axialer Richtung zur Anzeige von quer zur Achse verlaufenden Rissen erzeugt werden. Nach Betrachtung der dadurch bewirkten Anzeige wird dann in einem zweiten Magnetisierungsarbeitsgang derselbe Prüfling mit einem Strom durchflutet, der ein Ringfeld im Prüfling induziert und somit die längs verlaufenden Risse zur Anzeige bringen kann. Beide Magnetisierungen können wahlweise mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom gespeist werden. Für die Magnetisierung kompliziert geformter Werkstücke ist die wechselstromgespeiste Magnetisierung der Gleichstrommagnetisierung vorzuziehen. Ein weiterer Vorteil der Wechselstrommagnetisierung gegenüber der Gleichstrommagnetisierung ist auch die bessere Entmagnetisierbarkeit der Prüflinge. Die Entmagnetisierung der Prüflinge, die nach der letzten Betrachtung erfolgt, ist bei der Gleichfeld-Magnetisierung schwierig und erfordert in der Regel separate Entmagnetisierungsvorrichtungen,

Beim Nacheinander-Anschalten der Magnetisierungsfelder kann eine doppelte Betrachtung unter den nachstehend noch geschilderten apparativen Voraussetzungen dadurch überflüssig gemacht werden, daß zunächst mittels eines Gleichstromjoches die Felddurchflutung durchgeführt wird, nach Ablauf der für die Anzeigenbildung notwendigen Zeit deren Feld abgeschaltet und unmittelbar danach die Stromdurchflutung an-

geschaltet wird, welche ihreiseits nach der notwendigen Einwirkungszeit abgeschaltet wird. Wegen der Verwendung eines Gleichstromjoches für die Felddurchflutung ist nach deren Abschaltung während des relativ langsamen Abklingens der Feldstärke für eine kurze Zeit der Effekt einer gleichzeitigen Feldeinwirkung gegeben. Danach ist die Stromdurchflutung allein wirksam, wobei jetzt auch Risse in den Polbereichen angezeigt werden können. Voraussetzung für eine ausreichende Anzeigefähigkeit dieses Verfahrens ist jedoch ein geschickt gesteuerter Bespülrhythmus. Zu dem Zeitpunkt, an dem die Stromdurchflutung allein wirkt, muß noch so viel Prüfmittel auf der Oberfläche vorhanden sein, daß die Anzeige reiner Längsrisse möglich wird, jedoch darf die Bespülungsintensität nicht mehr so stark sein, daß das ablaufende Prüfmittel die vorher gebildeten, jedoch nun nicht mehr magnetisch gehaltenen Anzeigen an Querrissen abspült. Gelingt die Lösung dieser Aufgabe, z. B. mit Hilfe einer genau einstellbaren und reproduzierbar arbeitenden Taktschalteinrichtung, so werden sämtliche Risse angezeigt, so daß ein einziger Betrachtungsvorgang ausreicht Wie bereits erwähnt, basiert cieses Verfahren jedoch darauf, daß die Felddurchfliifung mit Gleichstrom gespeist wird, so daß zusätzlich zum apparativen Aufwand noch die bekannten Nachteile der Gleichstrom-Jochmagnetisierung in Kauf genommen werden müssen.

Bei 'ler zweiten Art der bekannten Magnetisierungsverfahren wird eine doppelte Rißbetrachtung dadurch überflüssig gemacht, daß die beiden Magnetisierungen gleichzeitig durchgeführt werden und so miteinander kombiniert werden. Hierbei wird durch unterschiedliche Speisung der Magnetisierungen ein periodisch seine Lage wechselnder magnetischer Gesamtvektor erzeugt, der nacheinander zu Rissen aller Richtungen senkrecht steht. Dieser Effekt kann durch verschiedene Arten der Kombination erreicht werden, z. B. durch eine kombinierte Gleichstromjochmagnetisierung und Wechselstromdurchflutung oder durch Verwendung zweier phasenverschobener Wechselfelder für die Speisung der Magnetisierungen. Die Abschaltung der Bespülung vor Ende der Magnetisierung vorausgesetzt, ist die Einbuße an Anzeigefähigkeit beim Magnetisieren mittels der bekannten Kombinations-Verfahren und -Vorrichtungen vernachlässigbar gering, der Gewinn an Taktzeit und Durchsatzieistung jedoch erheblich. Allerdings sind die Magnetisierungsgeräte aufwendiger als diejenigen für die Ausführung der Magnetisierung zeitlich aufeinander folgend, da eine relativ höhere Einschaltdauer der einzelnen Magnetisierungsaggregate erforderlich ist. Die Nachteile der beiden Magnetisierungsverfahren der Felddurchrtutung und der Stromdurchflutung, nämlich Poi- und Brandstellenbildung, sind voll wirksam.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, die Nachteile beider bekannter Verfahrens- und Vorrichtungsarten auszuschalten unter Beibehaltung der Vorteile der jeweiligen Verfahrensart gegenüber der anderen, nämlich:

— man kommt mit nur einem Betrachtungsvorgang aus bei ausreichender Anzeigegenauigkeit, wodurch eine erhebliche Steigerung der Durchsatzieistung gegenüber den bekannten Verfahren mit nacheinander erfolgender Magnetisierung möglich ist;

— es ist keine Gleichstromjoch-Magnetisierung erforderlich, sondern beide Magnetisierungen können mit Wechselstrom gespeist werden, was auch die Prüfung komplizierter Werkstücke ermöglicht;

— der apparative Aufwand ist geringer als bei Ausübung der bekannten Verfahren mit gleichzeitiger Rißanzeige;

— die Einschaltdauer der Magnetisierungs^aggregate kann gegenüber den Kombinatiionsgeräten verringert werden;

— die Gefahr der Pol- und Brandstellenbildung ist nicht mehr voll wirksam;

— die Entmagnetisierung der Werkstücke erfolgt perfekt, chne zusätzliche Entmagnetisierungsvorrichtung.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art die Magnetisierungsfelder in der Weise unmittelbar nacheinander auf den Prüfling aufgebracht werden,

— daß die Stärke des zunächst auf den Prüfling aufgebrachten Feldes Fd nach einer z'ir Anzeigenbildung notwendigen Mindest-Einwirku'igszeit mittels einer Abregelsteuerung nach einer vorgegebenen Funktion zum Abklingen gebracht wird,

— daß kurz zuvor oder spätestens bei Beginn der Abregelung für das zunächst auf den Prüfling aufgebrachte Feld Fo das zweite Feld Sd aufgebracht wird,

— daß dieses zweite Feld Sd nach einer für die Anzeigenbildung notwendigen Mindest-Einwirkungszeit beider Felder zum Abklingen gebracht wird und

— daß gleichzeitig mit dem Aufbringen des zweiten Feldes Sd oder spätestens bei Erreichen einer bestimmten Mindestfeldstärke des Feldes Fd die Bespülung abgeschaltet wird.

Durch das überlappende Einschalten der einzelnen Magnetisierungsvorrichtungen ergeben sich die wesentlichen Vorteile, die insbesondere in einer kürzeren Prüfzeit und kleineren Versorgungsigeräten bei voller Erhaltung der Prüfempfindlichkeit bestehen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand -der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, welche ein schematisches Schaltbild für eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, erläutert.

Die Vorrichtung weist die Stromdurchflutungsaggregate 5und die Felddurchflutungsaggregate F auf, die in der Zeichnung nur schematisch angedeutet sind. Das Stromdurchflutungsaggregat S ist über die Schaltvorrichtung SCHs an die Netzleitungen R und S anschaltbar und das Felddurchflutungsaggregat F über die Schälvorrichtung SCHf an die Netzleitungen R und T. Zwischen die Schaltvorrichtung SCHs und die Stromdurchflutungsaggr-^gate S sind die Thyristorsätze 7"As für die Regelung des Durchflutungsstromes eingeschaltet, und für die Regelung der Felddurchflutung sind Thyristorsätze ThF eingesetzt, die der Schaltvorrichtung SCHf nachgeschaltet sind. Für die Steuerung des Durchganges der Thyristorsätze ThS ist eine Abregelsteuerung AS vorgesehen, welche den Durchgang dieser Thyristorsätze nach einer vorgegebeilen Funktion, hier einer e-Funktion, abregein kann, Die gleiche Funktion übt in bezug auf die Thyristorsätze ThF für die Felddurchflutung eine diese Thyristorsätze ThF steuernde Abregelsteuerung AFaus.

Die Bespülungsvorrichtung ist über eine Schaltvorrichtung SCHb an das Netz anschaltbar. Bei der darge-

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stellten Ausführung ist auch eine Regelung der Bespülungsintensität möglich. Zu diesem Zweck sind der Schaltvorrichtung SCHb Thyristorsätze ThB nachgeschaltet, deren Durchgang die Bespülungsintensität regelt. Der Steuerung der Thyristorsätze ThB dient eine Abregelsteuerung AB.

Eine Taktsteuerung T, ermöglicht es, die Reihenfolge und Zeitdauer der Arbeitsgänge der Feld- und Strorndurchflutungsaggregate F und S und der Bespülungsvorrichtung B beliebig zu programmieren. Sie gibt an die Schaltvorrichtungen SCHs. SCHf und SCHb Signale Ss, Sf und Sb ab, welche die Betätigung dieser Schaltvorrichtungen und damit das Ein- bzw. Ausschalten der LJurchflutungsaggregateSund Fsowieder Bespülungsvorrichtung B bewirken. Weitere von der Taktsteuerung T_s erzeugte Signale Sasi, Sas2 bzw. Saf 1, Saf2 werden den Abregelsteuerungen AS bzw. /\Fzugeleitet und bewirken den Start der Magnetisierung und der Entmagnetisierung in bezug auf die Stromdurchfiutung S bzw. die Felddurchflutung F. Den Start der Bespülung bewirkt ein von der Taktsteuerung T_s an die Abregelsteuerung AB geliefertes Steuersignal Sab 1, während das Steuersignal Sab2 der Taktvorrichtung T₅ die Abschwächung der Bespülung startet.

Im Regelfall wird mittels der Vorrichtung nach folgendem Verfahren gearbeitet werden:

Nach dem Einspannen des Prüflings wird gleichzeitig mit dem durch das Signal Sab 1 veranlaßten Beginn des Bespülvorganges (nach Schließen der Schaltvorrichtung SCHb mittels des Signais Sb und Schließen der Schaltvorrichtung SCHf mittels des Signals Sf) mittels des Signals Saf 1 die Felddurchflutung eingeschaltet (Start Magnetisieren F). Nach der zur Anzeigenbildung notwendigen Mindestzeit gibt die Taktsteuerung T_s ein weiteres Signal Saf 2 ab, wodurch mittels der Abregelsteuerung AF der Durchgang der Thyristorsätze ThF

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schwächung des Längsfeldes erfolgt dabei in an sich bekannter Weise nach einer e-Funktion. Kurz vor oder spätestens mit dem Start der Entmagnetisierung F wird (nach Schließen der Schaltvorrichtung SCHs mittels des Signals Sf der Taktvorrichtung T_s) der Startimpuls Saf I für die Stromdurchfiutung gegeben (Start Magnetisieren S). Etwa zum gleichen Zeitpunkt, spätestens jedoch, wenn die Felddurchflutung einen bestimmten Mindestwert erreicht hat, gibt die Taktsteuerung T₅ das Signal Sab 2 für die Abregelung der Bespülungsintensität nach einer vorgegebenen Funktion. Bei einer Ausführungsform, bei der die Möglichkeit einer Schwächung der Bespülungsintensität nicht vorgesehen ist, wird statt dessen durch öifnen der Schaltvorrichtung SCHb die Bespülung abgeschaltet Nach einer ausreichenden Zeit der kombinierten Wirkung beider Magnetisierungsrichtungen wird das Startsignal Sas 2 für das In-Funktion-Setzen der Abregelsteuerung AS für die Stromdurchflutung abgegeben (Start Entmagnetisieren S). Nach Ablauf dieses zweiten Abregelvorganges werden die Schaltvorrichtungen SCHs. SCHf und — falls nicht bereits vorher geschehen — SCHb geöffnet, und das Werkstück kann vom Spannzeug freigegeben und zur ω Betrachtung entnommen werden.

Die Steuerelektronik kann so ausgebaut sein, daß sie zusätzlich zu den bereits genannten Funktionen eine stufenlose Einstellung der Feldstärke bzw. Stromstärke zur Magnetisierung möglich macht.

Die Zeitdauer für den Ablauf der Abregelvorgänge muß nicht für beide Felder gleich sein. So läßt sich beispielsweise für die zuerst wirksame Abregelung eine verlangsamte Steuerung, z. B. nach DBP 22 23 439 verwenden, und für die zweite Abregelung eine, die mit 50 Hz gespeist, schneller abläuft.

Die Zeitdauer der einzelnen Vorgänge ist gegebenenfalls nach Vorversuchen werkstückspezifisch zu verändern. Hier spielt auch die Struktur der Oberfläche sowie die Viskosität der Trägerflüssigkeit für das Prüfmittel eine Rolle.

Die Reihenfolge der Magnetisierung kann in Sonderfällen se abgeändert werden, daß zuerst die Stromdurchflutung und danach die Felddurchflutung erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichzeitigen Anzeigen von Rissen beliebiger Richtung auf der Oberfläche von ferromagnetischen Prüflingen mittels des Magnetpulververfahrens, bei dem die Magnetisierung durch auf den Prüfling aufgebrachte magnetische Wechselfelder mit zueinander senkrechtem Feldvektor erfolgt, von denen eines durch Felddurchflutung F_D und das andere durch Stromdurchflutung Sd erzeugt wird, und der Prüfling währenddessen mit Prüfmittel bespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsfelder in der Weise unmittelbar nacheinander auf den Prüfling aufgebracht werden,