DE3129321C2

DE3129321C2 - Verfahren und Einrichtung zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen

Info

Publication number: DE3129321C2
Application number: DE19813129321
Authority: DE
Inventors: Gennady Nikolaevi&ccaron; Tolyatti Aleksees; Vasily Vasilievi&ccaron; Ardentov; Viktor Sergeevi&ccaron; Fastrizky; Jury Borisovi&ccaron; Leningrad Florinsky; Viktor Ivanovi&ccaron; Plotnikov; Leonid Antonovi&ccaron; Rodnevsky; Laimonis Teodorovi&ccaron; Riga Vingris
Original assignee: RIZSKIJ POLITECHNICESKIJ INSTITUT RIGA SU
Current assignee: RIZSKIJ POLITECHNICESKIJ INSTITUT RIGA SU
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE3129321A1

Abstract

Zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen wird in der Schweißpunktlinse mittels eines Wirbelstromumformers (1) und eines niederfrequenten Meßkanals (22) bzw. eines hochfrequenten Meßkanals (18) und eines steuerbaren Kommutators (30) ein niederfrequentes und ein hochfrequentes elektromagnetisches Primärfeld erzeugt, die beide Wirbelströme erregen. Die Phasenwerte der Feldstärken des resultierenden niederfrequenten und des resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes werden ermittelt. Die Güte der Schweißpunktlinse wird in direkter Abhängigkeit vom Wert der Differenz zwischen dem Phasenwert der Feldstärke des resultierenden hochfrequenten Feldes und dem Phasenwert der Feldstärke des resultierenden niederfrequenten Feldes mittels eines Speicherblocks (26) und eines Vergleichsblocks (27) bestimmt. Die Erfindung kann in der Maschinen-, Schiff-, Flugzeug- und Kraftfahrzeugindustrie zur Defektoskopie und zerstörungsfreien Kontrolle von Eigenschaftsänderungen von Werkstoffen verschiedener Metallkonstruktionen verwendet werden.

Description

gekennzeichnetdurch folgende Schritte:

a) Erzeugung eines primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes in einer weiteren Zone in unmittelbarer Nähe des Schweißpunktes, das in der weiteren Zone Wirbelströme hervorruft, die ein sekundäres, hochfrequentes elektromagnetisches Feld bilden, das mit dem primären Feld durch gegenseitige Wechselwirkung ein zweites resultierendes Feld bildet,

b) Bestimmung des Phasenwertes der Feldstärke des zweiten resultierenden Feldes,

c) Bildung der Differenz zwischen dem Phasenwert der Feldstärke des zweiten resultierenden Feldes in unmittelbarer Nähe des Schweißpunktes und dem Phasenwert des ersten resultierenden Feldes in der (Cfcf«zone des Schweißpunktes und

d) Messung der Güte des Schweißpunktes in direkter Abhängigkeit vom Wert dieser Differenz.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit

— einem auflegbaren Wirbelstromumformer (1),

— einem Hochfrequenzmeßkanal (18) zur Bestimmung des Phasenwertf der Feldstärke der resultierenden Felder in der Kernzone des Schweißpunktes und in der unmittelbar benachbarten Zone, der aus einer Reihenschaltung eines Hochfrequenzsignalgenerators (19) mit einer nicht ausbalancierten Brückenschaltung (20) und einem Phasendetektor (21) besteht,

— einem Speicherblock (26), der das Ausgangssignal des Phasendetektors (21) des Hochfrequenzmeßkanals (18) speichert und mit dem Ausgang des Phasendetektors (21) verbunden ist,

— einem Vergleichsblock (27),

— einem Steuerungsblock (29) und

— einem Indikator (28), de. ;en Eingang mit dem Ausgang des Vergleichsblocks (27) verbunden ist,

gekennzeichnet durch einen steuerbaren Kommutator (31), der den Ausgang des Phasendetektors (21) des Hochfrequenzmeßkanals (18) an einen Eingang des Vergleichsblocks (27) schaltet, wobei der Steuerungsblock (29) den Schaltbetrieb des steuerbaren Kommutators (31) steuert und S'gnale 2μγ gleichzeitigen Zuschaltung des auflegbaren Wirbelstromumformers (1) an die Brückenschaltung (20) des Meßkanals (18), zum Zuschalten des Phasendetektors (21) des Hochfrequenzmeßkanals (18) an den Eingang des Vergleichsblocks (27) und zum Vergleich des Signals des Phasendetektors (21) des Hochfrequenzmeßkanals mit dem im Speicherblock (26) eingespeicherten Signal, das einem zweiten Eingang des Vergleichsblocks (27) anliegt, erzeugt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Besonders vorteilhaft kann die Erfindung in der Maschinen-, Schiff-, Flugzeug- und Kraftfahrzeugbauindustrie zur Defektoskopie und zerstörungsfreien Kontrolle der Eigenschaftsänderungen von Werkstoffen verschiedener Metallkonstruktionen verwendet werden.

Die Punktschweißung ist eines der am meisten verbreiteten Verfahren zur Verbindung von Werkstücken; z. B. sind in einem Kraftfahrzeug mehr als 22 000 Schweißpunkte vorhanden. Die Verwendung der Punktschweißung in betriebswichtigen Konstruktionen ist jedoch ohne Vorhandensein eines sicheren Verfahrens und einer Einrichtung zur Kontrolle der Schweißpunktlinse in der Punktschweißverbindung unmöglich.

Aus der DE-OS 28 14 125 ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen bekannt, das darin besteht, daß in der Kernzone der zu kontrollierenden Punktschweißverbindung ein primäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt wird, das in der genannten Zone Wirbelströme induziert, die ihrerseits ein sekundäres Feld erzeugen, welches mit dem primären Feld durch gegenseitige Wechselwirkung ein resultierendes Feld erzeugt, wonach der Phasenwert der Feldstärke des resultierenden elektromagnetischen Feldes bestimmt wird, woraus auf das Vorhandensein und die Güte der Schweißpunkilinse einer Schweißverbindung geschlossen wird.

Das aus der DE-OS 28 14 125 bekannte Verfahren ist ein Mehrfrequenzverfahren, wobei dieselbe Messung bei z. B. vier verschiedenen Frequenzen durchgeführt wird.

Um Störeinflüsse, wie Materialanderungen aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur, lokale

Inhomogenitäten der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung, Strukturänderung des Werkstoffs infolge dessen mechanischer Bearbeitung zu kompensieren, werden bei dem bekannten Verfahren die gemessenen Werte der jeweiligen Impedanz bei der jeweiligen Prüffrequenz in einem RAM-Speicher gespeichert sodann die neuen Meßwerte von den gespeicherten werden substrahiert und somit eine Kompensation für jeden Meßzyklus erzielt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des aus der DE-OS 28 14 125 bekannten Verfahrens weist einen spannungsgesteuerten Hochfrequenzoszillator auf, wobei die Gleichspannungen zur Steuerung des Oszillators von einem Taktgenerator geschaltet werden. Die Hochfrequenzspannungen werden auf die Prüfspule gegeben und danach die gemessene Impedanz in einem Hochfrequenzmeßkanal mit der Sinusspannung und in einem weiteren Kanal mit der um 90° phasenverschobenen Kosinusspannung multipliziert und anschließend über einen Tiefpaß gefiltert.

Für jeden Kanal ist ein Analog-Digital-Wandler vorgesehen, wobei durch einen Schalter die digitalisierten Werte in den RAM-Speicher gespeichert werden und in einem Subtrahierer die gespeicherten Werte von den neuen Werten subtrahiert werden.

Es ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen bekannt (US-PS 35 26 829), das darin besteht, daß zwei elektromagnetische Impulsfelder erzeugt werden, wobei das eine auf die zu kontrollierende Schweißverbindung und das andere auf die Normalschweißverbindung einwirkt Danach wird die Eindringungstiefe beider elektromagnetischer Impulsfelder in die Schweißverbindung durch Messen der dynamischen Impedanz infolge Einwirkung der induzierten Wirbelströme auf die sie hervorrufenden elektromagnetischein Felder bestimmt

Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur zerstörungsfreien Kontrolle vor, Punk*schweißverbindungeii enthält Wirbelstromumformer, cße auf die Normalschweißverbindung und auf die zu kontrollierende Schweißverbindung aufgelegt werden, einen Impedanzvergleichsblock, dessen Eingänge mit dem Wirbelstromumformer verbunden sind, und einen steuerbaren Schalter, dessen Ausgang mit einer Energiespeicherquelie in Verbindung steht. Der Ausgang des Vergleichsblocks ist mit einer Schwellenschaltung verbunden, deren Ausgang mit einem Informationswiedergabeblock in Verbindung steht in dem das sich in Übereinstimmung mit der Differenzänderung der gemessenen Impedanzwerte in der Normalschweißverbindung und in der zu kontrollierenden Schweißverbindung ändernde Informationssignal in der Form »Tauglich-Ausschuß« wiedergegeben wird.

Mit Hilfe dieses Verfahrens und der Einrichtung können Punktschweißverbindungen geringer Stärke kontrollieri werden.

Die gleichzeitige Messung elektromagnetischer Parameter der zu kontrollierenden Schweißverbindung und der Normalschweißverbindung und der Vergleich der Meßergebnisse ermöglichen es, in einem gewissen Maße den Störeinfluß der Temperaturänderung des umgebenden Mediums zu beseitigen, wenn vorausgesetzt wird, daß die Temperaturen der zu kontrollierenden Schweißverbindung und der Normalschweißverbindung gleich sind.

Es ist jedoch schwierig, dieses Verfahren und die Einrichtung zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindiungen für Schweißverbindungen zu benutzen, die aus Werkstoffen mit einer starken Streuung der chemisch-physikalischen Kennwerte innerhalb ein und derselben Werkstoffsorte hergestellt sind.

Es ist wn Verfahren zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen bekannt (SU-ES 3 36 587), das darin besteht, daß in der Zone der Schweißpunk Jinse der zu kontrollierenden Schweißverbindung mit Hilfe eines auflegbaren WirbelstromLTnformers ein primäres niederfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt wird, das in der angegebenen Zone Wirbelströme erregt, die ein sekundäres niederfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugen. Danach wird der Phasenwert der Feldstärke des resultierenden niederfrequenten elektromagnetischen Feldes bestimmt auf dessen Grund man die Güte der Schweißpunktlinse beurteilt.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen enthält einen niederfrequenten Meßkanal, der einen Niederfrequenzsignalgenerator, eine dessen Ausgang zugeschaltete T-artige UCR-Ausschlagbriickenschaltung, einen als L-Element in die T-artige Brücke geschalteten Hauptwirbelstromumformer, einen elektronischen Indikator des Ausgangssignals der Brücke, einen Phasenschieber, Frequenzvervielfacher und einen Phasendetektor, die zwischen den Ausgang des Generators und den auflegbaren Hauptwirbelstromumformer geschaltet sind, aufweist.

In der Mitte des auflegbaren Hauptwirbelstromumformers ist ein Zusatzwirbelitromumformer unbeweglich befestigt, der gemeinsam mit dem Kondensator einen Meßkr-;is bildet, der zur Kontrolle der Eindrucktiefe bestimmt ist. Der Meßkreis des Zusatzwirbelstromumformers ist an einen Hochfrequenzgenerator und an einen Indikator der Eindrucktiefe angeschaltet

Die Sinusspannung gelangt vom Niederfrequenzgenerator an den Eingang der T-artigen Brückenschaltung und an den Phasenschieber. Die Brückenschaltung wird unter Auflegen des auflegbaren Hauptwirbelstromumformers auf die Normalschweißverbindung abgeglichen. Dann wird der auflcgbare Hauptwirbelstromumformer, dessen Parameter sich in Abhängigkeit von der Schweißgüte ändern, auf die zu kontrollierende Schweißverbindung aufgelegt und am Ausgang der Brücke erscheint ein Verstimmungssignal, das von der Schweißgüte abhängt.

Die Amplitude des Verstimmungssignals wird durch den elektronischen Indikator gemessen. Zur I-hasenmessung wird das Signal unmittelbar vom aufgelegten Hauptwirbelstromumformer abgegriffen und über den Frequenzvervielfacher dem Phasenmesser zugeleitet. Die Bezugsspannung gelangt über den Phasenschieber und den Frequenz-ervielfacher an den Phasenmesser vom Niederfrequenzgenerator. Dem Meßkreis zur Kontrolle der Eindrucktiefe wird die Spannung vom Hochfrequenzgenerator zugeleitet. Das der Eindrucktiefe entsprechende Signal gelangt vom Meßkreis an den Indikator der Eindrucktiefe.

Dieses Verfahren und die Einrichtung ermöglichen eine Ausblendung des Störeinflusses einer Änderung der

Spaltgröße zwischen dem auflegbaren Wirbelstromumformer und der zu kontrollierenden Schweißverbindung. Das Verfahren und die Einrichtung sind jedoch durch eine geringe Zuverlässigkeit der Kontrolle gekennzeichnet, da sie keine eindeutige Schlußfolgerung gestatten, ob die Änderung der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit im Werkstoff der zu kontrollierenden Schweißverbindung im Vergleich zur spezifischen elektrischen Leitfähigkeit im Werkstoff der Normalschweißverbindung infolge einer hochwertigen Schweißung oder unter dem Einfluß solcher unerwünschten Faktoren wie lokale Inhomogenität in bezug auf die chemische Zusammensetzung des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung, Änderung der Temperatur des umgebenden Mediums oder Änderung der Struktur des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung infolge dessen mechanischer Bearbeitung geschehen ist.

ίο Außerdem werden wegen der Verwendung von zwei gleichachsig angeordneten auflegbaren Wirbelstromumformern die Gesamtabmessungen der Einrichtung bedeutend vergrößert.

Es gibt ein Verfahren zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen (siehe z. B. »Thesen der Vorträge an der Zweiten Hochschulkonferenz über Fragen der zerstörungsfreien Kontrolle«, Riga, Ausgabe des Rigaer Polytechnischen Instituts, 1975, S. 140—143), das darin besteht, daß zunächst eine Eichung durchgeführt wird, d. h., es wird zunächst an Normnalschweißpunkten getrennt die Abhängigkeit der Feldstärkenphase mit jeder der verwendeten Frequenzen von den gemessenen Parametern der Punktschweißverbindung, und zwar von der Einbrandtiefe und vom Durchmesser der Schweißpunktlinse, abgegriffen, und dann wird ein Diagramm aufgestellt.

Danach wird in der Zone der Schweißpunktlinse der zu kontrollierenden Schweißverbindung ein primäres niederfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugt, das in der genannten Zone Wirbelströme erregt, die ein mit dem primären niederfrequenten elektromagnetischen Feld zusammenwirkendes sekundäres niederfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugen, wodurch sich ein resultierendes niederfrequentes elektromagnetisches Feld ausbildet, wonach man den Phasenwert der Feldstärke des resultierenden niederfrequenten elektromagnetischen Feldes bestimmt, ein primäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld in der Zone des Schweißpunktes der zu kontrollierenden Schweißverbindung erzeugt, das Wirbelströme in der erwähnten Zone erregt, die ein sekundäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugen, welches seinerseits mit dem primären hochfrequenten elektromagnetischen Feld zusammenwirkt, wodurch sich ''in resultierendes hochfrequentes elektromagnetisches Feld ausbildet, und den Phasenwert der Feldstärke des resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes bestimmt.

Danach werden auf dem im voraus aufgestellten Diagramm Punkte ermittelt, die den erhaltenen Phasenwerten der Feldstärken des resultierenden hochfrequenten und des resultierenden niederfrequenten elektromagnetischen Feldes entsprechen, und es wird die Güte des Schweißpunktes beurteilt.

Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen enthält einen auflegbaren Wirbelstromumformer, einen niederfrequenten Meßkanal, der einen Niederfrequenzsignalgenerator, eine Ausschlagbrückenschaltung und einen Phasendetektor in Reihenschaltung umfaßt, einen hochfrequenten Meßkanal, der einen Hochfrequenzsignalgenerator, eine Ausschlagbrückenschaltung und einen Phasendetektor in Reihenschaltung umfaßt, sowie einen Indikator.

Dieses Verfahren und die Einrichtung gestatten es, in einem gewissen Maße die Zuverlässigkeit der Kontrolle zu erhöhen, da sie die Beurteilung der Güte der Schweißpunktlinse nach zwei Parametern, und zwar nach der Einbrandtiefe und nach dem Durchmesser der Schweißpunktlinse, ermöglicht.

Das Verfahren und die Einrichtung haben jedoch desgleichen eine unausreichende Zuverlässigkeit, da die Güte der Schweißpunktlinse nach den absoluten Phasenwerten der Feldstärke der resultierenden elektromagnetischen Felder beurteilt wird.

Außerdem gestatten das Verfahren und die Einrichtung keine eindeutige Feststellung, ob die Änderung der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit im Werkstoff der zu kontrollierenden Schweißverbindung im Vergleich zu der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit im Werkstoff der Normalschweißverbindung infolge einer hochwertigen Schweißung oder unter dem Einfluß solcher unerwünschten Faktoren, wie lokale Inhomogenität in bezug auf die chemische Zusammensetzung des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung, Änderung der Temperatur des umgebenden Mediums und Änderung der Struktur des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung infolge dessen mechanischer Bearbeitung, geschehen isL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen zu ermöglichen, bei denen die Phasenwerte der Feldstärke der resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Felder so bestimmt werden, daß eine Aufklärung über die Art von Defekten von Schweißpunktverbindungen möglich ist.

Die Lösung der obigen Aufgabe erfolgt bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in seinem Kennzeichen angegebenen Verfahrensschritte.

Die Erzeugung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes in der in unmittelbarer Nähe von der Punktschweißverbindung liegenden Zone gestattet es, Wirbelströme zu erregen und die Phase der Feldstärke des resultierenden elektromagnetischen Feldes in der Oberflächenschicht zu messen, die keiner thermischen Bearbeitung während des Schweißens unterzogen wurde.

Beim Vorhandensein eines Defekts des Typs »Verklebung« rufen die Änderungen der Werkstoffstruktur in der Oberflächenschicht der Schweißverbindung unwesentliche Änderungen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit hervor, die sich wenig von der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des keiner thermischen Einwirkung unterzogenen Werkstoffs unterscheidet.

Das Vorhandensein eines Defekts des Typs »durchgehende Durchschmelzung« wird durch eine bedeutende Änderung der Werkstoff struktur auch in der Oberflächenschicht der Schweißverbindung sowie durch eine entsprechende wesentliche Änderung ihrer spezifischen elektrischen Leitfähigkeit gekennzeichnet
Die obige Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des

Anspruchs 2 erfindungsgemäü durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Die Ausführung der Vorrichtung gestattet es, zwei Signale zu vergleichen, die dem Wert der spezifischen -■',

elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung in der Oberflächenschicht ti

in der Zone de, Punktschweißverbindung und in der Oberflächenschicht des Werkstoffs in der Zone, die in ;■,!

unmittelbarer Nähe von der Punktschweißverbindung liegt, proportional sind. 5 i?

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt i'|

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Punktschweißverbindung mit dem über dieser angeordneten U

aufl'irbaren Wirbelstromumformer und ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Ausgangssignals des aufgeleg- ;!

ten Wirbclstromumformers von der Zeit, in deren Lauf die Kontrolle durchgeführt wird, kennzeichnet; ■

F i g. 2 einen schematischen Querschnitt einer der Formen der Punktschweißverbindung mit dem über dieser io '

angeordneten auflegbaren Wirbelstromumformer und ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Ausgangssignals ^:

des auflegbaren Wirbelstromumformers von der Zeit, in deren Lauf die Kontrolle durchgeführt wird, kennzeich- '■':

net; V

Fig.3 einen schematischen Querschnitt einer anderen Form der Punktschweißverbindung mit dem über >■

dieser angeordneten auflegbaren Wirbelstromumformer und ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Aus- 15 h

gangssignals des aufgelegten Wirbelstromumformers von der Zeit, in deren Lauf die Kontrolle durchgeführt *;

wird, kennzeichnet; i5j

F i g. 4 einen schematichen Querschnitt der Punktschweißverbindung mit dem über dieser angeordneten Sj

auüegbaren Wirbe'strcsTiürr.iorrriCr uns c;n Diagramm, das die Abhängigkeit des Ausgangssigr.aiS des aufgeieg- 5·

ten Wirbelstromumformers von der Zeit, in deren Lauf die Kontrolle durchgeführt wird, kennzeichnet; 20 %

F i g. 5 einen schematischen Querschnitt der Punktschweißverbindung mit dem über dieser angeordneten |

auflegbaren Wirbelstromumformer und ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Ausgangssignals des aufgeleg- 4

ten Wirbelstromumformers von der Zeit, in deren Lauf die Kontrolle durchgeführt wird, kennzeichnet; %

F i g. 6 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur fl

zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen in einem Blockschaltbild. 25 *

Zunächst wird anhand der F i g. 1 bis 3 ausgeführt, wie mit einem Zweifrequenzverfahren ermittelt wird, ob die Is

Qualität der Punktschweißverbindung gut ist oder nicht. Der auflegbare Wirbelstromumformer 1 (Fig. 1) wird t

über einer zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 angeordnet. Zur Unterdrückung des Einflusses einer > Änderung der Spaltgröße zwischen dem aufiegbaren Wirbelstromumformer 1 und der zu kontrollierenden

Schweißverbindung 2 wird der auflegbare Wirbelstromumformer 1 an eine nicht ausbalancierte Brückenschal- 30 λ

tun_o geschaltet, die nach einem bekannten Verfahren so abgestimmt wird, daß die Phase der Ausgangsspannung '._Λ

der Ausschlagbrückenschaltung von der Größe des Spaltes zwischen dem auflegbaren Wirbelstromumformer 1 '·'·.

und der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 nicht abhängt und nur durch Änderung der spezifischen ·'■

elektrischen Leitfähigkeit in der zu kontrollierenden Zone bestimmt wird, wobei diese Änderung ihrerseits von U

der Änderung der Werkstoffstruktur, d. h. im vorliegenden Fall von der Güte der Schweißpunktlinse und vom 35

Vorhandensein von Defekten in dieser, abhängt. i

Mit Hilfe des mit einer hochfrequenten Sinussnannung gespeisten auflegbaren Wirhelstromumformers 1 wird U

ein primäres elektromagnetisches Feld erzeugt, das in der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 Wirbelströ- · ί

me erregt. '

Die Frequenz der Sinusspannung wird so gewählt, daß das durch den auflegbareii Wirbelstromumformer 1 4P £

erzeugte hochfrequente elektromagnetische Feld nur in die Oberflächenschicht der zu kontrollierenden )\

Schweißverbindung 2 eindringt und die Tiefe nicht erreicht, wo die Schweißpunktlinse 3 der zu kontrollierenden :':

Schweißverbindung 2 liegen kann. ί

Die Wirbelströme erzeugen ein sekundäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld, das mit dem primären ^i!

hochfrequenten elektromagnetischen Feld zusammenwirkt und ein resultierendes hochfrequentes elektroma- 45 ύ.

gnetisches Feld bildet, dessen Feldstärkenphase von der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs, ''.·

d. h. von der Werkstoffstruktur in der Oberflächenschicht der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 ab- A

hängt. i\

Das resultierende hochfrequente elektromagnetische Feld wirkt auf den auflegbaren Wirbelstromumformer 1 t-

ein und ändert dessen Parameter in Abhängigkeit von der Schweißgüte:. 50 ■<·■

Es wird die Phase der Feldstärke des resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes gemessen Jj

und in eine ihr proportionale Spannung umgeformt. =j

Danach wird die Frequenz der den aufgelegten Wirbelstronramformer 1 speisenden Sinusspannung geändert, 1

wobei man einen niedrigeren Wert derselben wählt |

Die Frequenz der Sinusspannung wird so gewählt, daß das durch den auflegbaren Wirbelstromumformer 1 55 1

erzeugte primäre niederfrequente elektromagnetische Feld bis auf die Tiefe eindringt, wo die Schweißpunktlinse i

3 der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 liegen kann. |

Das primäre niederfrequente elektromagnetische Feld erregt Wirbelströme in der zu kontrollierenden pj

Schweißverbindung 2. ;j

Die Wirbelströme erzeugen ein sekundäres niederfrequentes elektromagnetisches Feld, das mit dem primären 60
niederfrequenten elektromagnetischen Feld zusammenwirkt und ein resultierendes niederfrequentes elektromagnetisches Feld bildet, dessen Feldstärkenphase vom Wert der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit, d. h. von
der Struktur sowohl der Oberflächenschicht als auch der Schweißpunktlinse 3 der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2, abhängt

Das resultierende niederfrequente elektromagnetische Feld wirkt auf den aufiegbaren Wirbelstromumformer 65
1 ein und ändert seine Parameter in Abhängigkeit von der Schweißgüte.

Es wird die Phase der Feldstärke des resultierenden niederfrequenten elektromagnetischen Felds gemessen
und in eine ihr proportionale Spannung umgeformt

Danach wird der bei Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Felds auf die zu kontrollierende Schweißverbindung 2 erhaltene Spannungswert mit dem bei der Einwirkung des primären niederfrequenten elektromagnetischen Feldes auf die zu kontrollierende Schweißverbindung 2 erhaltenen Spannungswert verglichen.

Bei einer hochwertigen Schweißpunktlinse 3 sind die Strukturen des Werkstoffs in der Oberflächenschicht und in der Zone der Schweißpunktlinse 3 unterschiedlich, und der Werkstoff hat in diesen Zonen verschiedene Werte der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit. Falls die Differenz zwischen dem der Oberflächenschicht entsprechenden Spannungswert und dem der Zone der Schweißpunktlinse 3 entsprechenden Spannungswert den im voraus festgelegten Wert U₀, der den Kennwert der Güte der Schweißverbindung darstellt] überschreitet, ist die ίο Schweißverbindung 2 hochwertig, und falls diese Differenz den im voraus festgelegten Wert unterschreitet, ist die zu kontrollierende Schweißverbindung 2 nicht hochwertig.

In dem in der F i g. 1 dargestellten Diagramm ist eine Kurve 4, die der dem Phasenwert der Feldstärke des

resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Felds proportionalen Spannung U\ entspricht, und eine Kurve 5, die der dem Phasenwert der Feldstärke des resultierenden niederfrequenten elektromagnetischen Felds proportionalen Spannung Ui entspricht, wiedergegeben. Dabei ist auf der Abszissenachse die Zeit ι, während der die Kontrolle durchgeführt wird, und auf der Ordinatenachse die Spannung Uangegeben.

Bei der Betrachtung des Diagramms ist ersichtlich, daß die zu kontrollierende Schweißverbindung 2 hochwertig ist, da die Differenz der Spannungen AU — U\ — Ui den Wert Uo überschreitet.

In der F i g. 2 ist eine Form der Punktschweißverbindung dargestellt, bei der die Schweißpunktlinse einer zu kontrollierenden Schweißverbindung 6 fehlt.

Das Fehlen der Schweißpunktlinse bedingt einen geringen Unterschied in den Strukturen der Oberflächenschicht und einer Zone 7, wo sich die Schweißpunktlinse einer hochwertigen Schweißverbindung befinden muß.

Einen entsprechend geringen Unterschied haben auch die spezifischen elektrischen Leitfähigkeiten dieser Zonen.

Die bei der Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes auf die zu kontrollierende . ^hweißverbindung 6 erhaltene Spannung unterscheidet sich nur geringfügig von der bei Einwirkung des primären niederfrequenten elektromagnetischen Felds auf die zu kontrollierende Schweißverbindung 6 erhaltenen Spannung.

Bei der Betrachtung der Kurve 8 ist ersichtlich, daß, da die Struktur der Oberflächenschicht in der zu kontrollierenden Schweißverbindung 6 der Struktur in der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 gleich ist, die dieser Zone in der zu kontrollierenden Schweißverbindung 6 entsprechende Spannung gleich U\ ist.

Bei der Betrachtung der Kurve 9 ist ersichtlich, daß sich die der Zone 7 entsprechende Spannung Lh unbedeutend von der Spannung U\ unterscheidet. Die Differenz AU\ = U)-Uz ist geringer als LO, d. h., die zu kontrollierende Schweißverbindung 6 ist nicht hochwertig.

In der F i g. 3 ist eine Form der Punktschweißverbindung dargestellt bei der die Schweißpunktlinse 10 der zu I kontrollierenden Schweißverbindung 11 bis zur Oberfläche der zu kontrollierenden Schweißverbindung ·· —

reicht.

Durch die Anordnung der Schweißpunktlinse 10 beinahe über die ganze Stärke der zu kontrollierenden Schweißverbindung 11 wird ein geringer Unterschied in den Strukturen der Oberflächenschicht und der Zone, wo die Schweißpunktlinse 10 liegt, bedingt.

Die bei Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes auf die zu kontrollierende Schweißverbindung 11 erhaltene Spannung unterscheidet sich geringfügig von der bei Einwirkung des primären niederfrequenten elektromagnetischen Feldes auf die zu kontrollierende Schweißverbindung 11 erhaltenen Spannung.

Die Kurve 12 entspricht dem Spannungswert U*, der der Phase der Feldstärke des resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes proportional ist, und die Kurve 13 entspricht dem der Phase der Feldstärke des resultierenden niederfrequenten elektromagnetischen Feldes proportionalen Spannungswert Ui. Da die Struktur der Zone, wo die Schweißpunktlinse 10 der zu kontrollierenden Schweißverbindung 11 liegt, gleich der Struktur der Zone ist, in der sich die Schweißpunktlinse 3 der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 befindet, ist die der Zone, wo die Schweißpunktlinse 10 liegt, entsprechende Spannung gleich U₂.

Bei der Betrachtung der Kurve 12 ist ersichtlich, daß sich die der Oberflächenschicht der zu kontrollierenden Schweißverbindung 11 entsprechende Spannung t/₄ unbedeutend vom Spannungswert U₂ unterscheidet. Die Differenz AU₂ = U₄- U₂ ist geringer als U₀, d. K die zu kontrollierende Schweißverbindung 11 ist nicht hochwertig.

F i g. 4 zeigt, daß zur Erkennung der Art des Defekts der nicht hochwertigen Punktschweißverbindungen, und zwar zum Feststellen von Punktschweißverbindungen mit dem Defekt des Typs »Verklebung« und von Punktschweißverbindungen mit dem Defekt des Typs »durchgehende Durchschmelzung« der auflegbare Wirbel-Stromumformer 1 in unmittelbarer Nähe von der Schweißpunktlinse 10 der zu kontrollierenden nicht hochwertigen Schweißverbindung 11 angeordnet wird.

Mit Hilfe des mit einer hochfrequenten Sinusspannung gespeisten auflegbaren Wirbelstromumformers wird ein primäres elektromagnetisches Feld erzeugt das in der zu kontrollierenden nicht hochwertigen Schweißverbindung 11 Wirbelströme erregt.

Die Frequenz der Sinusspannung wird ί,υ gewählt, daß das durch den auflegbaren Wirbelstromumformer 1 erzeugte primäre hochfrequente elektromagnetische Feld nur in die Oberflächenschicht der zu kontrollierenden Schweißverbindung 11 eindringt und die Tiefe nicht erreicht wo die Schweißpunktlinse der zu kontrollierenden hochwertigen Schweißverbindung Hegen kann.

Die Wirbelströme erzeugen ein sekundäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld, das mit dem primären hochfrequenten elektromagnetischen Feld zusammenwirkt, wodurch sich ein resultierendes hochfrequentes elektromagnetisches Feld bildet, dessen Feldstärkenphase von der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs, d. h. von der Werkstuffstruktur der Oberflächenschicht in der Zone, die in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegt, abhängt.

Das resultierende hochfrequente elektromagnetische Feld wirkt auf den auflegbaren Wirbelstromumformer 1 ein und ändert seine Parameter in Abhängigkeit von der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs in dieser Zone.

Es wird die Phase der Feldstärke des resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes gemessen und in eine ihr proportionale Spannung umgeformt.

Danach wird der Wert der Feldstärke, der unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes auf die zu kontrollierende Schweißverbindung 11 in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt erhalten ist, mit dem Wert der Feldstärke verglichen, der unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes auf die zu kontrollierende Schweißverbindung 11 in der Zone des Schweißpunktes erhalten wurde, und es wird die Art des Defekts des Schweißpunkts festgestellt.

Bei einer nicht hochwertigen Schweißpunktlinse sind die Strukturen des Werkstoffs in der Oberflächenschicht, die in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegt, und in der direkt in der Zone des Schweißpunktes liegenden Obertlächenschicht unterschiedlich, und der Werkstoff hat in diesen Zonen verschiedene Werte der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit. FsHs die Differenz zwischen dem Wert der Sⁿsnnung, die der in urtrnitislbsrcr Nähe vom Schweißpunkt liegenden Oberflächenschicht entspricht, und dem Wert der Spannung, die der Oberflächenschicht in car Zone des Schweißpunkts entspricht, den im voraus eingestellten Wert LO überschreitet, hat die zu kontrollierende Schweißverbindung einen Defekt des Typs »Durchschmelzung«, und falls die Differenz den im voraus eingestellten Wert Uo unterschreitet, ist in der zu kontrollierenden Schweißverbindung ein Defekt des Typs »Verklebung« vorhanden.

In der Fig.4 ist eine Punktschweißverbindung 11 dargeste'lt, bei der die Schweißpunktlinse 10 bis zur Oberfläche der zu kontrollierenden Schweißverbindung 11 reicht.

Die Anordnung der Schweißpunktlinse 10 beinahe über die ganze Stärke der zu kontrollierenden Schweißverbindung 11 bedingt einen starken Unterschied in der Struktur des Werkstoffs in der Oberflächenschicht, die in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegt, und in der direkt in der Zone des Schweißpunktes liegenden Oberflächenschicht.

Einen entsprechenden bedeutenden Unterschied haben auch die spezifischen elektrischen Leitfähigkeiten in diesen Zonen.

In dem in der F i g. 4 dargestellten Diagramm ist eine Kurve 14, die der dem Phasenwert der Feldstärke des in der Oberflächenschicht, die in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegt, erzeugten resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes proportionalen Spannung Us entspricht, und eine Kurve 15, die der dem Phasenwert der Feldstärke des in der Oberflächenschicht, die in der Zone des Schweißpunktes liegt, erzeugten resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes proportionalen Spannung ίΛ entspricht, wiedergegeben. Dabei ist auf der Abszissenachse die Zeit t, während der die Kontrolle durchgeführt wird, und auf der Ordinatenachse die Spannung Uangegeben.

Bei der Betrachtung des Diagramms ist ersichtlich, daß die zu kontrollierende Schweißverbindung 11 einen Defekt des Typs »durchgehende Durchschmelzung« hat, da die Differenz der Spannungen JUz = Us— Uo den Wert Uo überschreitet.

In der Fig. 5 ist eine Form der Punktschweißverbindung dargestellt, bei der die Schweißpunktlinse d:r zu kontrollierenden Schweißverbindung 6 fehlt.

Das Fehlen der Schweißpunktlinse bedingt einen geringen Unterschied in der Struktur des Werkstoffs in der Oberflächenschicht, die in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegt, und in der Oberflächenschicht, die sich in der Zone des Schweißpunktes befindet.

Einen entsprechenden geringen Unteischied haben auch die spezifischen elektrischen Leitfähigkeiten dieser Zonen.

In dem in der F i g. 5 dargestellten Diagramm ist eine Kurve 16, die der dem Phasenwert der Feldstärke des in der Oberflächenschicht, die in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegt, erzeugten resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes proportionalen Spannung Us entspricht, und eine Kurve 17, die der dem Phasenwert der Feldstärke des in der Oberflächenschicht, die in der Zone des Schweißpunktes liegt, erzeugten resultierenden hochfrequenten elektromagnetischen Feldes proportionalen Spannung U\ entspricht, wiedergegeben.

Bei der Betrachtung des Diagramms ist ersichtlich, daß die zu kontrollierende Schweißverbindung 6 einen Defekt des Typs »Verklebung« hat, da die Differenz der Spannungen AUa, — Us- U\ den Wert Ud unterschreitet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur zerstörungsfreien Kontrolle von nicht hochwertigen Punktschweißverbindungen angeführt.

Beispiel 7

Sorte des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung Stahl 15K Π mit

Gleichstrom-Vor- es magnetisierung

Stärke des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung 3+3 (mm)

Frequenz der hochfrequenten Sinusspannung 120 kHz

Im voraus eingestellter Spannungswert U₀ 0,10 V

Spannung Ui, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes in der Zone des Schweißpunkts der zu kontrollierenden Schweißverbindung erhalten ist 0,26 V

Spannung U₃, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagne

tischer. Feldes auf den in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegenden Abschnitt des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung erhalten ist 031 V Differenz der Spannungen AUa = U₅- U\ 0,05 V

Da AUt, geringer ist als Lk, weist die zu kontrollierende nicht hochwertige Schweißverbindung einen Defekt des Typs »Verklebung« auf.

Beispiel 8 Sorte des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung Stahl 15K Π mit

Gleichstrom-Vormagnetisierung

Stärke des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung 3+3 (mm) Frequenz der hochfrequenten Sinusspannung 120 kHz

Im voraus eingestellter Spannungswert U₀ 0,10 V

Spannung Uy, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes in der Zone des Schweißpunkts der zu kontrollierenden

Schweißverbindung erhalten ist 0,15 V Spannung U₅, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagne-

tischen Feldes auf den in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegenden Abschnitt des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung erhalten ist 031 V Differenz der Spannungen AU₃ = Us-Ua 0,16 V

Da ALh größer ist als U₀, weist die zu kontrollierende nicht hochwertige Schweißverbindung einen Defekt des Typs »durchgehende Durchschmelzung« auf.

Beispiel 9 Sorte des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung Stahl 08K. Π mit Gleichstrom-Vor-

magnetisierung

Stärke des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung 3+3,5 (mm) Frequenz der hochfrequenten Sinusspannung 120 kHz

I m voraus eingestellter Spannungswert U₀ 0,10 V Spannung U\, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes in der Zone des Schweißpunkts der zu kontrollierenden

Schweißverbindung erhalten ist 0,68 V Spannung U₅, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes auf den in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegenden Ab-

schnitt des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung erhalten ist 0,74 V

Differenz der Spannungen AUt = U₅- U\ 0,06 V

Da AUa geringer ist als Lk, weist die zu kontrollierende nicht hochwertige Schweißverbindung einen Defekt des Typs »Verklebung« auf.

Beispiel 10

Sorte des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung Stahl 08k Π mit Gleichstrom-Vor-

magnetisierung

Stärke des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung 3+33 (mm) Frequenz der hochfrequenten Sinusspannung 120 kHz

Im voraus eingestellter Spannungswert Uo 0,10 V Spannung Ua, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektro-

magnetischen Feldes in der Zone des Schweißpunkts der zu kontrollierenden

Schweißverbindung erhalten ist 0,40 V Spannung U₅, die unter Einwirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes auf den in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt liegenden Abschnitt des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung erhalten ist 0,74 V

Differenz der Spannungen AU] - U₅-Ut 0,34 V

Da AU) größer ist als Uo, weist die zu kontrollierende nicht hochwertige Schweißverbindung einen Defekt des Typs »durchgehende Durchschmelzung« auf.

Die als Blockschaltbild in F i g. 6 gezeigte Vorrichtung, die sowohl die Qualitätsbestimmung als auch das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, enthält einen hochfrequenten Meßkanal 18, der einen Hochfrequenzsignalgenerator 19, eine nicht ausbalancierte Brückenschaltung 20 und einen Phasendetektor 21 in Reihenschaltung umfaßt, sowie einen niederfrequenten Meßkanal 22, der einen Niederfrequenzsignalgenerator 23. eine nicht ausbalancierte Brückenschaltung 24 und einen Phasendetektor 25 in Reihenschaltung umfaßt. Der Ausgang des Phasendetektors 21 ist mit dem Eingang eines Speicherblocks 26 verbunden, dessen Ausgang mit dem ersten Informationseingang eines Vergleichsblocks 27 in Verbindung steht, wobei der Ausgang des letzteren mit einem Indikator 28 verbunden ist

Der Ausgang des Phasendetektors 25 ist mit dem zweiten Informationseingang des Vergleichsblocks 27 verbunden.

Der Steuereingang des Vergleichsblocks 27 steht in Verbindung mit einem der Ausgänge eines Steuerblocks 29. Der andere Ausgang des Steuerblocks 29 ist mit dem Steuereingang des Speicherblocks 26 verbunden. Der dritte Ausgang des Steuerblocks 29 steht in Verbindung mit dem Steuereingang eines steuerbaren Kommutators 30.

Der auflegbare Wirbelstromumformer 1 ist mit dem Eingang des steuerbaren Kommutators 30 verbunden, dessen Ausgänge mit der Brückenschaltung 20 bzw. der Brückenschaltung 24 in Verbindung stehen.

Bei der in der F i g. 6 dargestellten Vorrichtung ist der Ausgang des Phasendetektors 21 mit einem der Eingänge eines steuerbaren Kommutators 31 und der Ausgang des Phasendetektors 25 mit dem öderen Eingang des steuerbaren Kommutators 31 verbunden. Der Steuereingang des steuerbaren Kommutators 31 steht in Verbindung mit dem vierten Ausgang des Steuerblocks 29. Der Ausgang des steuerbaren Kommutators 31 ist mit dem zweiten Informationseingang des Vergleichsblocks 27 verbunden.

Im folgenden wird der Vorrichtungsteil funktionell beschrieben, der die Gütekontrolle von Punktschweißverbindungen ausführt:

Der auflegbare Wirbelstromumformer 1 wird über der zu kontrollierenden Punktschweißverbindung 2 angeordnet

Es wird der Steuerblock 29 in Tätigkeit gesetzt, der das Steuersignal an den steuerbaren Kommutator 30 durchgibt der die Wicklung des auflegbaren Wirbelstromumformers 1 in die nicht ausbalancierte Brückenschaltung 20 einschaltet, die in den hochfrequenten Meßkanal 18 geschaltet ist Die hochfrequente Sinusspannung gelangt vom Hochfrequenzsignalgenerator 19 an die Brückenschaltung 20.

Die Brückenschaltung 20 ist so abgestimmt, daß die Phase der Ausgangsspannung von der Spaltgröße zwischen dem auflegbaren Wirbelstromumformer 1 und der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 unabhängig ist, sondern nur durch die spezifische elektrische Leitfähigkeit in dem zu kontrollierenden Abschnitt bestimmt wird, die ihrerseits von der Güte der Schweißung abhängt

/3er die Wicklung des auflegbaren Wirbelstromumformers 1 durchfließende Strom erzeugt ein primäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld, das in der Oberflächenschicht der zu kontrollierenden Schweißverbindung Wirbelströme erregt die ein sekundäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugen.

Das resultierende hochfrequente elektromagnetische Feld wirki auf die Wicklung des auflegbaren Wirbeislromumformers 1 ein und ändert dessen Impedanz in Abhängigkeit von der Größe der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs in der Zone der Wirbelströme.

Vom Ausgang der Brückenschaltung 20 gelangt die Spannung, deren Phase von der Größe der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs in der Wirkungszone des durch den auflegbaren Wirbelstromumformer 1 erzeugten primären hochfrequenten elektromagnetischen Felds abhängt, an den Eingang des Phasendetektors 21.

Gleichzeitig mit der Zuführung des Steuersignals vom Steuerblock 29 zum steuerbaren Kommutator 30 wird vom Steuerblock 29 ein Signal dem Steuereingang des Speicherblocks 26 zugeführt Die der Phase der Ausgangsspannung der Brückenschaltung 20 bzw. der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs in der Oberflächenschicht der zu kontrollierenden Schweißverbindung proportionale Spannung gelangt vorn Ausgang des Phasendetektors 21 an den Eingang des Speicherblocks 26, in den diese Spannung in Form einer Analoginformation eingespeichert wird.

Nach Abschluß der Einspeicherung der Spannung in den Speicherblock 26 wird die Signalzuführung zu seinem Steuereingang vom Steuerblock 29 unterbrochen. Gleichzeitig mit der Unterbrechung der Signalzuführung zum Steuereingang des Speicherblocks 26 vom Steuer block 29 gelangt vom letzteren ein Signal zum Steuereingang des Vergleichsblocks 27 und zum steuerbaren Kommutator 30.

Nach der Signalzuführung zum steuerbaren Kommutator 30 wird die Wicklung des aufgelegten Wirbelstromumformers 1 von der Brückenschaltung 2C abgeschaltet und der in den niederfrequenten Meßkanal 22 einbezogenen (nicht ausbalancierten) Brückenschaltung 24 zugeschaltet.

Die niederfrequente Sinusspannung gelangt vom Niederfrequenzsignalgenerator 23 an die Brückenschaltung 24.

Die Brückenschaltung 24 ist so abgestimmt, daß die Phase der Ausgangsspannung von der Spaltgröße zwischen dem aufgelegten Wirbelstromumformer 1 und der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 nicht abhängt und nur durch Änderung der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit in dem zu kontrollierenden Abschnitt, die ihrerseits von der Schweißgüte abhängt, bestimmt wird.

Der die Wicklung des auflegbaren Wirbelstromumformers 1 durchfließende Strom erzeugt das primäre niederfrequente elektromagnetische Feld, das in der Zone der Schweißpunktlinse 3 (F i g. 1) der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 Wirbelströme erregt, die das sekundäre niederfrequente elektromagnetische Feld erzeugen.

Das resultierende niederfrequente elektromagnetische Feld wirkt auf die Wicklung des auflegbaren Wirbelstromumformers 1 ein und ändert seine Impedanz in Abhängigkeit von der Größe der spezifischen elektrischen

Leitfähigkeit des Werkstoffs in der Wirbelstromzone.

Vom Ausgang der Brückenschaltung 24 gelangt die Spannung, deren Phase von der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs in der Einwirkungszone des durch den auflegbaren Wirbelstromumformer 1 erzeugten primären niederfrequenten elektromagnetischen Feldes abhängt, an den Eingang des Phasendetektors 25.

Vom Ausgang des Phasendetektors 25 gelangt die der Phase der Ausgangsspannung der Bi ückenschaltung 24

bzw. der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs in der Anordnungszone der Schweißpunktlinse der zu kontrollierenden Schweißverbindung 2 proportionale Spannung an den zweiten Informationscingang des

Vergleichsblocks 27 (F i g. 6), dessen erstem Informationseingang die Spannung vom Speicherblock 26 zugeleitet

wird.

Im Vergleichsblock 27 werden die vom Phasendetektor 25 und vom Speicherblock 26 zugeleiteten Signale verglichen, und die Differenz dieser Signale gelangt an den Indikator 28.

Überschreitet die Differenz der Signale auf dem Schirm des Indikators 28 den im voraus eingestellten Spannungswert, so ist die Punktschweißverbindung hochwertig.

Ist jedoch die Differenz der Signale auf dem Schirm d^s Indikators 28 geringer als der im voraus eingestellte Spannungswert, so ist die Punktschweißverbindung nicht hochwertig.

Danach wird die Signalzuführung vom Steuerblock 29 zum steuerbaren Kommutator 30 und zum Steuereingang des Vergleichsblocks 27 unterbrochen.

Der auflegbare Wirbelstromumformer 1 wird von der Brückenschaltung 24 abgeschaltet, das Eintreffen der Signaldiffer?nz vom Ausgang des Vergleichsblocks 26 in dem Indikator 28 hört auf, und der Kontrollzyklus, der nur die Feststellung der hochwertigen und nicht hochwertigen Punktschweißverbindungen gestattet, ist damit abgeschlossen.

Im folgenden wird der Vorrichtungsteil von F i g. 6 funktionell beschrieben, der das erfindungsgemäße Verfahren durchführt

Um die Art eines Defekts einer nicht hochwertigen Schweißverbindung zu erkennen, wird der auflegbare Wirbelstromumformer 1 auf der Oberfläche des zu kontrollierenden Erzeugnisses in unmittelbarer Nähe von der Schweißverbindung angeordnet Es wird der Steuerblock 29 eingeschalte?; der ein Signal an den Steuereingang des steuerbaren Kommutators 30 zuführt Dabei wird die Wicklung des auflegbaren Wirbelstromumformers 1 an die Brückenschaltung 20 geschaltet Gleichzeitig werden Signale vom Steuerblock 29 den Steuereingangen des steuerbaren Kommutators 31 und des Vergleichsblocks 27 zugeführt

Der die Wicklung des auflegbaren Wirbelstromumformers 1 durchfließende Strom erzeugt das primäre hochfrequente elektromagnetische Feld, das in der Oberflächenschicht des Werkstoffs des zu kontrollierenden Erzeugnisses in unmittelbarer Nähe vom Schweißpunkt der Schweißverbindung Wirbelströme erregt, die ein sekundäres elektromagnetisches Feld erzeugen. Das resultierende hochfrequente elektromagnetische Feld wirkt auf die Wicklung des aufg* legten Wirbelstromumformers 1 ein und ändert ihre Impedanz in Abhängigkeit von der Größe der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit des Werkstoffs in dieser Zone.

Die Spannung gelangt vom Ausgang der Brückenschaltung 20 an den Eingang des Phasendetektors 21, an dessen Ausgang eine Spannung entsteht, die der Phase der Ausgangsspannung der Brückenschaltung 20 proportional ist Vom Ausgang des Phasendetektors 21 gelangt die Spannung über den steuerbaren Jr'.ommutator 31 an den zweiten Informationseingang des Vergleichsblocks 27.

Im Vergleichsblock 27 werden die vom Speicherblock 26 und vom Phasendetektor 21 zugeführten Signale verglichen.

Das Signal im Speicherblock 26 wurde während der Anordnung des auflegbaren Wirbelstromumformers 1 in der Zone des Schweißpunktes und der Einschaltung dessen Wicklung in die Ausschlagbrückenschaltung 20 eingespeichert.

Die Differenz dieser Signale gelangt an den Indikator 28.

Falls die nach den Anzeigen des Indikators 28 festgestellte Differenz der Signale den im voraus eingestellten Spannungswert überschreitet, hat die Punktschweißverbindung einen Defekt des Typs »durchgehende Durchschmelzung«. Ist jedoch die Differenz der Signale geringer als der im voraus eingestellte Wert, so weist die so Punktschweißverbindung einen Defekt des Typs »Verklebung« auf.

Danach wird die Zuführung des Signals vom Steuerblock 29 zum steuerbaren Kommutator 31 und zum Steuereingang des Vergleichsblocks 27 unterbrochen. Das Eintreffen der Signaldifferenz vom Ausgang des Vergleichsblocks 27 in dem Indikator 28 hört auf, und der Kontrollzyklus ist damit abgeschlossen.

Somit gestattet die Anwendung der Erfindung die Durchführung einer durchgängigen zerstörungsfreien Gütekontrolle von Punktschweißverbindungen und die Feststellung von defekten Punktschweißverbindungen.

Die Anwendung der Erfindung gestattet die Durchführung der Kontrolle ohne vorangehende Abstimmung an einer Normalschweißverbindung und erhöht die Zuverlässigkeit der Kontrolle durch die Beseitigung solcher Störeinflüsse wie:

— Änderung der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung;

— Änderung der Struktur des Werkstoffs der zu kontrollierenden Schweißverbindung;

— Änderung der Außenbedingungen, z. B. der Temperatur des umgebenden Mediums.

Die Anwendung der Erfindung ermöglicht es, die Art des Defekts der Schweißpunktlinse zu bestimmen, und zwar Punktschweißverbindungen mit dem Defekt des Typs »Verklebung« und Punktschweißverbindungen mit dem Defekt des Typs »durchgehende Durchschmelzung« festzustellen.

Metallkonstruktionen, bei denen die Punktschweißverbindungen Defekte des Typs »Durchschmelzung« haben, können zum Betrieb bei begrenzten dynamischen Belastungszyklen verwendet werden, und Metailkon-

struktionen, bei denen die Punktschweißverbindungen Defekte des Typs »Verklebung« aufweisen, kann man zur
Beseitigung dieses Defekts in wiederholte Schweißung geben und auf diese Weise die Menge der ausschüssigen
Metallkonsiruktionen herabsetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur zerstörungsfreien Kontrolle von Punktschweißverbindungen durch

— Erzeugung eines primären hochfrequenten elektromagnetischen Feldes in der Kernzone eines Schweißpunktes der zu kontrollierenden Schweißverbindung, das in der angegebenen Zone Wirbelströme hervorruft, die ein sekundäres hochfrequentes elektromagnetisches Feld bilden, welches mit dem primären Feld durch gegenseitige Wechselwirkung ein erstes resultierendes Feld bildet, bei dem der Phasenwert der Feldstärke bestimmt wird,