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Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem
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Diese Erfindung befaßt sich mit einem Magnetpulver-Schweißfehlerdektorsystem.
Diese Erfindung befaßt sich insbesondere aber mit Verbesserungen an einem mit Magnetpulver
arbeitenden Schweißfehlerdetektorsystem, das bei der Herstellung von Oltanks mit
großem Aufnahmevermögen oder dergleichen mehr zum automatischen Auffinden von Schweißfehlern
(Lunkern und Rissen) bestimmt ist.
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Weil für Notfallsituationen Rohöl in großen Mengen eingebunkert werden
muß, sind Öltanks, die ein großes Aufnahmevermögen aufzuweisen haben, in letzter
Zeit entwickelt und gebaut worden.
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Wie nun aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, entsteht der Boden eines
Öltanks der vorerwähnten Art dadurch, daß eine Reihe von Metallblechen b zusammengesetzt
und miteinander durch Schweißen verhunden werden.
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Wenn die Bleche miteinander verschweißt werden, dann entstehen möglicherweise
Schweißfehler (Risse oder Lunker) in der Schweißnaht und im umgebenden Grundmaterial
der Bleche. Diese gilt es aufzufinden und zu beseitigen.
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Zur Durchführung der SchweiRgütenkontrolle gibt es bereits ein bekanntes
Verfahren, welches zum Auffinden der Schweißfehler (Lunker oder Risse) mit Magnetpulver
arbeitet und dann eingesetzt wird, wenn der Tankboden durch Schweißen hergestellt
worden ist.
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Dieses Verfahren wird nun so eingesetzt, wie dies in
Fig.
3 dargestellt ist. Ober die Schweißnaht c, die zwischen den miteinander zu verschweißenden
oder verschweißten Grundwerkstoffen b' und c' vorhanden ist, wird ein U-förmiger
Magnet (Topfmagnet ?) d bewegt.
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Darüber hinaus werden auch noch Magnetpulverpartikel e auf die Schweißnaht
c aufgestreut und dort verteilt.
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Wird in diesem Falle nun der U-förmige Magnet d derart über die Schweißnaht
bewegt, daß sich dessen Nordpol und dessen Südpol jeweils über den Grundwerkstoffen
b' und c' befindet, dann wird dadurch im Umfeld der Schweißnaht zwischen den aus
einem ferromagnetischen Material bestehenden Grundwerkstoffen b' und c' ein Magnetfeld
erzeugt.Ist nun im Grundwerkstoff b' ein Schweißfehler (Lunker/Riß) vorhanden, der
im rechten Winkel quer zur Richtung des Magnetfeldes ausgerichtet ist, dann hat
dies zur Folge, , daß im Bereich des Schweißfehlers (LUnkers/ Risses) des Grundmaterials
b' ein magnetischer Streufluß erzeugt wird, der seinerseits wiederum bewirkt, daß
ein Nordpol und ein Südpol auf den beiden Seuten des Schweißfehlers (Lunkers oder
Risses) f entsteht. Das wiederum bedeutet, daß die Magnetpulverpartikel e, die auf
die Grund werkstoffe aufgestreut worden sind, zum Schweißfehler (Lunkeroder Riß)
f hin angezogen werden, wobei schließlich, wie dies mit Fig. 3 dargestellt ist,
über dem Schweißfehler (Lunker oder Riß) f ein breites Magnetpulvermuster auf dem
Grundwerkstoff b' entsteht.
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Der Schweißfehler (Lunker oder Riß) f kann dadurch
daß
auf dem Grundwerkstoff b' die Magnetpulverparti kel e zum Schweißfehler f (Lunker/Riß)
hin angezogen werden sichtmäßig erfaßt und festgestellt werden..
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Die zuvor angeführten Magnetpulverpartikel e können derart aufbereitet
sein, daß sich ihre Lage, (d.h.
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das Muster g) auch an dunklen S.tellen leicht feststellen und ausmachen
läßt. Dazu kann so verfahren werden, daß entweder fluoreszierender Farbstoff auf
die Magnetpulverpartikel aufgebracht wird, die dann mit ultravilottem Licht angestrahlt
werden, nachdem sie entlang der Schweißnaht c ausgestreut und verteilt worden sind,
oder daß die Magnetpulverpartikel mit einer Flüssigkeit vermischt werden, beispielsweise
mit Wasser, und die Mischung i dann'ausgestreut und verteilt wird.
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Bei Anwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens mußte bisher eine
aus zwei Personen bestehende Gruppe eingesetzt werden, wobei eine Person die Schweißnaht
c abschritt und das Magnetpulverd über den Grundwerkstoff verstreute und mit einem
Magneten beeinflußte, während die andere Person zur Erfassung des Magnetfeldmusters
g der Magnetpulverpartikel e die Schweißnaht mit dem Licht einer Ultravioletlichtlampe
anstrahlte, um auf diese Weise feststellen zu können, ob in den miteinander verschweißten
Grundwerkstoffen Schweißfehler (Lunker oder Risse vorhanden sind oder nicht.
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Das konventionelle Schweißfehlerkontrollverfahren für das Auffinden
und Feststellen von SChweißfehlern
in den miteinander verschweißten
Grundwerkstoffen war sehr stark arbeitsaufwendig und aus diesem Grunde nicht recht
effektiv, weil die Qualitätskontrolleure die zwischen den Grundwerkstoffen vorhandene
Schweißnaht c dann abschreiten mußten, wenn sie den zusammengeschweißten Tankboden
zu überprüfen hatten. Dazu ein Beispiel:- ein Großtank mit einem Durchmesser von
beispielsweise 80 Metern weist Schweißnähte auf, die insgesamt eine Länge von rund
2400 Metern haben. Eine aus zwei Personen bestehende Qualitätskontrollgruppe kann
auch mit der besten Technik nur 200 Meter Schweißnaht je Tag kontrollieren und überprüfen.
Sie benötigt in diesem Falle somit 24 tage für die überprüfung der gesamten Tankbodenfläche
auf das Vorhandensein von Schweißfehlern (Rissen oder Lunkern). Ein solcher Nachteil
kann im Hinblick auf die Kontrelle von zukünftig noch größer ausgelegten Großtanks,
die für das Einlagern von Rohöl für Notfallsituationen bestimmt sind, und im Hinblick
auf die Beschleunigung des Bau verfahrens aufgrund des Fortschrittes in der SChweißtechnik
nicht mehr hingenommen werden, was wiederum bedeutet, daß automatische Kontrollverfahren
dringend erforderlich sind.
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Die Erfindung stellt sich somit die nachstehend angeführten Aufgaben:-Ein
Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem zu schaffen, daß alle die zuvor angeführten
Probleme und Nachteile nicht mehr aufzuweisen hat und im
Hinblick
auf die Anwendung und Durchführung des Qualitätskontrollverfahrens für das Auffinden
und Feststellen von SChweißfehlern (LunkernlRissen) unter Verwendung von Magnetpulverpartikeln
automatisiert worden ist.
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Ein Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem zu schaffen, mit dem
die Kontrollzeit und der Arbeitsaufwand des Qualitätskontrolleurs im Vergleich mit
dem Schweißfehlerdetektorsystem konventioneller Ausführung spürbar und bemerkenswert
verkürtzt werden kann.
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Ein Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem zu schaffen, bei dem
der Qualitätsinspektor nicht den Einflüssen der Infrarotstrahlen und der Magnetpulverpartikel
ausgese-tzt ist, bei dem er auch nicht mit den Magnetpulverpartikeln in Berührung
kommt, so daß hier eine gesundheitlich gute Arbeit gewährleistet ist.
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Ein Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem zu schaffen, mit dem
dieKontrolleistung und die Produktivität gegenüber dem Schweißfehlerkontrollsystem
konventioneller Ausführung um ein Vielfaches gesteigert werden können.
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Die Erfindung soll nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher
erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:-Fig. 1 Einen Tankboden für einen Großtank,
der und 2 durch das Verschweißen von zahlreichen Metallblechen hergestellt wird.
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Fig. 3 Darstellung des Verfahrens und dessen Anwendung.
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Fig. 4 Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem als bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Fig. 5 Detaillierte Konstruktionsdarstellung des Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystems
der Erfindung.
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Fig. 6 Aufnahmesystem zum Wiedergeben der Fläche des Bodens oder der
Schweißstelle und deren Umgebung aus Grundwerkstoff.
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Wie nun aus der Zeichnung und tiinsbesondere aber aus Fig. 4 - Fig.
4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystemes
der Erfindung - hervorgeht, ist das eigentliche Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem
! im vorderen Teil eines Fahrzeuges untergebracht und montiert.
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In den Zeichnung sind in allen Darstellungen gleiche oder identische
Bauteile oder Baugruppen auch mit den gleichen allgemeinen Hi.nweiszahlen gekennzeichnet.
Zu dem am Vorderteil eines Fahrzeuges angebrachten Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem.gehören:-eine
Magnetisierungsvorrichtung 3, die über die Schweißnaht 2 zwischen den Grundwerkstoffen
1 und 1 verfahren wird und dabei entlang der Schweißnaht 2 und deren aus den Grundwerkstoffen
1 und 1 bestehenden Umgebung ein Magnetfeld erzeugt; eine Magnetpulverstreuvorrichtung
4 zum Ausstreuen und Vereilen des Magnetpulvers auf die Schweißnaht 2 und auf die
Grundwerkstoffe;
zweiLampen 5 und 5, die die Grundwerkstoffe entlang
der Schweißnaht 2 beispielsweise mit ultraviolettem Licht ausleuchten; schließlich
auch noch ein Aufnahmesystem 6 zum Aufnehmen und Anzeigen der Abbildung der ausgestreuten
Magnetpulverpartikel auf den Grundwerkstoffen. Die Vorrichtungen 3, 4, 5 und 6 sind
jeweils derart montiert, daß sie als System im Hinblick auf das Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem
geschwenkt werden können, wobei der Bewegungsablauf vom Fahrersitz in der Fahrzeugkabine
aus derart ferngesteuert werden kann, daß es dadurch möglich ist, den jeweiligen
Zustand oder die jeweilige Abbildung der Magnetpulverpartikel auf den miteinander
verschweißten Werkstoffen zu erfassen und aufzunehmen.
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Die Magnetisierungsvorrichtung 3 besteht beispielsweise aus den vierpoligen
Elek.tromagneten 3a, 3b, 3c und 3d, die jeweils derart konstruiert und ausgeführt
sind, daß deren Nordpole und Südpole abwechselnd derart angeordnet sind, daß dadurch
ein Paar zwischen den verschiedenartigen Polen des Elektro-* magneten entsteht oder
zwischen deren Nordpol und Südpol im HInblick auf die Schweißlinie, und zwar derart,
daß zwischen dem Nordpol und dem Südpol des Elektromagneten ein Magnetfluß erzeugt
wird, der seinerseits wiederum ein Magnetfeld entlang der Schweißnaht und der die
Schweißnaht umgebenden Teile der miteinander verschweißten Grundwerkstoffe erzeugt
und hervorruft.
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Wie nun aus Fig. 5 zu erkennen ist - und Fig. 5 zeigt eine bevorzugte
Konstruktionsdarstellung des Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystemes , ist am
Vorderteil eines Rahmens 8 eines motorisch angetriebenen Fahrzeuges 7 eine Geräteaufhängung
8 angebracht, an welcher wiederum die Magnetisierungsvorrichtung 3, die Magnetpulverstreuvorrichtung
4, die Lampen 5 und 5 sowie das Bildaufzeichnungssystem 6 für das Anzeigen der Schweißnaht
2 und der jeweils zutreffenden Abbildungen des Magnetpulvers integral angebracht
sind. Die Geräteaufhängung 9 kann um einen Drehzapfen 10, beispielsweise einer Bolzenschraube
oder dergleichen mehr, der in den Rahmen 8 eingesetzt ist, derart gedreht und geschwnkt
werden, daß dabei auch die entsprechenden Vorrichtungen 3, 4, 5 und 6 integral nach
rechts oder links über die miteinander verschweißten Grundwerkstoffe zwecks Inspektion
und Kontrolle an den Kanten zwischen dem Boden 11 und der Umfangswandung 12 des
Tanks bewegt werden können, und zwar so, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
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Die Magnetpulverstreuvorrichtung 4 besteht aus einem Magnetpulverbehälter
14, der auf den hinteren Teil des Fahrzeuges 7 aufgesetzt ist. In diesem Tank befinden
sich Wasser und Magnetpulverpartikel. Oben auf den Behälter 14 ist ein Rüchrwerksmotor
15 aufgesetzt, der das Wasser und die Magnetpulverpartikel miteinander durch Rühren
zu vermischen hat. Wasser und Magnetpulverpartikel werden von einer Pumpe 16 transportiert
und schließlich von den vorne am Fahrzeug
7 angebrachten Sprühdüsen
4a und 4a auf die betreffenden Teile der miteinander verschweißten Grundwerkstoffe
entlang der Schweißnaht aufgetragen.
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Die Bildaufzeichnungsvorrichtung 6, die ein Abbildung der Oberfläche
des Bodnes 11 oder der Schweißnaht und-deren umgebenden Teile der Grundwerkstoffe
entlang der Schweißnaht aufzuzeichnen und wiederzugeben hat,besteht beispielsweise
aus einer Fernsehkamera 6a, die in Schräglage an der Geräteaufhängung 9 befestigt
ist, und aus einem Fernsehmonitor 6b auf dem Instrumentenbrett vor dem Fahrer oder
vor dem Bedienungsmann, der auf dem Fahrersitz Platz genommen hat. Mit Hilfe des
Fernsehmonitors 6b kann der Zustand des Bodens oder der miteinander verschweißten
Grundwekrstoffe vom Fahrersitz 17 aus überwacht und kontrolliert werden. Statt der
Fernsehkamera kann eine Glasfaseroptik (Fiber Scope) und ein Prisma verwendet werden.
Als Lampen 5 und 5 werden vorzugsweise Ultravioletlampen verwendet. Bei Verwendung
der Ultraviol-etlampen werfen die auf die SChweißstelle aufgestreuten Magnetpulverpartikel
dann fluoreszierendes Licht zurück, wenn sie mit ultraviolet-..
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tem Licht angestrahlt werden. Das wiederum hat zur Folge, daß der
Zustand oder die jeweils zutreffenden Abbildungen der Magnetpulverpartikel auch
bei Nacht klar auf dem Fernsehmonitor wiedergegeben und dargestellt werden können.
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Der auf dem Fernsehmonitor 6b dargestellte Zustand der auf die SChweißstelle
und ihre Umgebung aufge-
brauchten und verteilten Magnetpu 1 verp
artikel wird von einem Aufzeichnungsgerät (Videorecorder) 18 aufgezeichnet, der
in die Fahrerkabine 17 des Fahrzeuges eingebaut ist.
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Die Antriebsräder 2G des motorisch angetriebenen Fahrzeuges 7 werden
von einem Elektromotor 19 angetrieben. Zum Anfahren und Anhalten des Fahrzeuges
7 wird der Pedal schalter 21 in der Fahrerkabine 17 betätigt.
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Vorhanden sind weiterhin auch noch eine Bedienungsregelung 22, ein
Magna-Bedienungsfeld 23 und ein Steuerungs-und Regelungssystem 24 fürden Elektromotor
19, dieses alles in der Fahrerkabine. Alle Bedienungselemente und alle Einheiten
können von der Fahrerkabine 17 aus gesteuert werden..
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Das Magnetpulver-Schweißstellenfehlerdetektorsystem der Erfindung,
das motorisch angetriebene Fahrzeug 7, die Geräteaufhängung 9, das Fernsehmonitorsystem
25, der Magnetpulvertank 14 und dergleichen mehr sind derart ausgeführt und konstruiert,
daß sie im demontierten Zustand in den Tank hereingebracht werden können. Den jweils
zutreffenden Enden der Pole des zur Magnetisierungsvorrichtung 3 gehörenden Magneten
sind jeweils die Rollen 3e zugeordnet, die gewährleisten, daß das Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem
leicht über den Boden und über die Umfanyswandung 12 des Tanks gefahren werden kann.
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Nachstehend soll nun beschrieben werden, wie das derart konstruierte
Magnetpulver-Schweißstellenfehlerdetektorsystem arbeitet und funktioniert:-
Wenn
die Schweißstelle/Schweißnaht und die miteinander verschweißten Grundwerkstoffe
in der Umgebung dieser Schweißstelle entlang der Schweißnaht 2 auf dem Tankboden
11 kontrolliert werden sollen, dann bewirkt eine Betätigung des für die Motorsteuerung
bestimmten Pedal schalters 21 im Fahrerhaus 17, daß auf dem Tankboden 11 das Fahrzeug
7.entlang der Schweißnaht 2 verfahren wird. Die Magretpulverpartikel werden auf
die Schweißstelle und auf die die Schweißstelle umgebenden Teile der miteinander
verschweißten Grundwerkstoffe aufgebracht und verteilt, und zwar entlang der Schweißnaht
2 von der Magnetpulverstreuvorrichtung 4, während gleichzeitig auch die Magnetisierungsvorrichtung
3 über und die Schweißnaht 2 bewegt und transportiert wird.
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Darüber hinaus werden die Schweißstelle und die die Schweißstelle
umgebenden Teile der Grundwerkstoffe entlang der Schweißnaht auch noch von den Scheinwerfern
oder Lampen 5 und 5 angestrahlt. Der Schweißstellenbereich wird von der Fernsehkamera
abgetastet und auf dem Bildwiedergabesystem 6b als Bild wiedergegeben und dargestellt,
das zu dem Videosystem 6 gehört und im Fahrerhaus 17 untergebracht ist.
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Ein Schweißfehler (Lunker/Riß) in der Schweißstelle oder in der die
Schweißstelle umgebenden Teile der miteinander verschweißten Grundwerkstoffe entlang
der Schweißnaht 2 bewirkt, daß - wie dies bereits dargestellt worden ist - die Magnetpulverpartikel
angezogen werden und sich an der Rißöffnung sammeln.
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Das Muster oder die Abbildung der Magnetfeldpartikel, die sich an
der Schweißstelle und deren Umgebung aus den miteinander verschweißten Grundwerkstoffen
angesammelt haben, werden aufgenommen und wegen der von den Magnetpulverpartikeln
zurückgestrahlten fluoreszierenden Strahlen auf dem Fernsehmonitor 6b wiedergegeben.
wobei sich eine Abbildung der auf die Schweißstelle ausgestreuten und in der Rißöffnung
des Schweißfehlers angesammelten Magnetpulverpartikel dann ergibt, wenn die Magnetpulverpartikel
von den Lampen 5 und 5 mit ultraviolettem Licht angestrahlt werden. Lunker und Risse
im Grundwerkstoffmaterial können somit kontrolliert und festgestellt werden - und
dies von der Fahrerkabine 17 aus, wobei das aufgezeichnete und abgebildete Magnetpulverpartikelmuster
auch noch vom Aufzeichnungsgerät 18 aufgezeichnet wird un d genutzt werden kann,
wenn es später den Schweißstellenfehler zu beheben und zu reparieren gilt.
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Der zuvor angeführte Inspektionsvorgang kann vollständig von nur einem
Qualitätskontrolleur durchgeführt werden, -und zwar von Fahrerhaus 17 des motorisch
angetriebenen Fahrzeuges 7 aus. Für das Inspizieren und Kontrollieren der Oberfläche
des Bodens 11 gilt der mit Fig. 5 wiedergegebene Zustand für die Magnetisierungsvorrichtung
3 , ür die- Elektromagneten 3a...., für die Magnetpulpulverstreuvorrichtung 4, für
die Lampen 5 und 5 und für die Bildaufzeichnungsvorrichtung 6 des Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystems
dieser Erfindung.
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Soll - wie dies mit Fig. 6 dargestellt ist - die Schweißnaht 2 zwischen
der Kante des Bodens 11 und der Umfangswandung 12 inspieziert und kontrolliert werden,
dann werden die jeweils zutreffenden Vorrichtungen 3, 4, 5 und 6 zusammen um den
Drehzapfen 10 gedreht und in eine Schräglage gebracht, und dies zusammen mit der
Geräteaufhängungsvorrichtung 9, wobei der Drehzapfen 10 der Mittelpunkt ist. Die
Elektromagnten 3a, 3a... werden mit dem Boden 11 und mit der Umfangswandung 12 in
Berührung gebracht, wobei schließlich das Magnetpul ver-SChweißfehlerdetektorsystem
in der für das zuvor gegebene Verfahren beschriebenen Weise ü ber die Schweißnaht
2 bewegt und gefahren wird.
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Wird dann, wenn im ZUsammenhang mit dem Kontrollvorgang das Fahrzeugt
über die Schweißnaht gefahren wird, ein Schweißfehler (Lunker/Riß) festgestellt,
so kann dieser Schweißfehler (Lunker/Riß) vom Bildaufzeichnungsgerät 18 aufgezeichnet
werden. Darüber hinaus kann a ter auch noch die Pos-ition des SChweißfehlers (Lunkers/Riß)
markiert werden, wenn eine Markierungsvorrichtung 26 vorhanden ist, die aufgrund
einer manuellen Betätigung Farbe oder dergleichen mehr aufspritzt. In diesem Zusammenhang
wird auf Fig. 4 und Fig. 5 hingewiesen.
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Weil nun das Magnetpulver-Schweißfehlerdetekto-rsystem in der beschriebenen
Weise konstruiert und ausgeführt ist und auch in der beschriebenen Weise arbei-
tet,
können Schweißfehler (Lunker/Risse), welche in der Schweißstelle und der dde Schweißstelle
umgebenden Grundwerkstoffe vorhanden sind, mit sehr guter Effektivität erfaßt und
aufgenommen werden, und zwar dadurch, daß dabei das motorisch angetriebene Fahrzeug
über die Schweißnaht 2 gefahren wird, wobei alle Bedienungselemente von der Fahrerkabine
17 des Fahrzeuges 7 aus 84ich bedient und in Betrieb genommen werden können. Weil
die Schweißfehlerkontrolle von einer Person oder einem Qualitätskontrolleur automatisch
durchyeführt werden kann und nicht von zwei Personen, wie dies bei dem Schweißfehlerdetektorsystem
konventioneller Ausführung der Fall ist, sollte zudem auch noch klar sein, daß das
Magnetpulver-Schweißfehlerdetektorsystem dieser Erfindung die verschiedensten Vorteile
mit sich bringt:- eine Verbesserung der Schweißfehlerkontrolleffektivität um ein
Vielfaches des konventionellen Schweißfehlerkontrollvorganges, eine spürbare Verkürzung
der Arbeitszeit und eine spürbare Verringerung des dafür erforderlichen Arbeitsaufwandes,
schließlich auch keine Einwirkungen der Magnetpulverpartikel und der Ultraviöletstrahlen
auf den Bedienungsmann, der auch nicht mit den Magnetpulverpartikeln in Berührung
kommt, so daß ein Gesundheitsbeeinträchtigung bei der Schweißfehlerkontrolle nicht
zu verzeichnen ist.