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BESCHREIBUNG
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Verfahren und Vorrichtungen zur Feststellung von Oberflächenfehlern
an stabförmigem, ferromagnetischem Gut Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
Vorrichtungen zur Ermittlung von Oberflächenfehlern an stabförmigem, ferromagnetischem
Gut mit Hilfe des Streufluß-Magnetpulver-Verfahrens, wobei das Gut berührungsfrei
magnetisiert, trockenes Magnetpulver aufgebracht und in einem einzigen Durchgang
die Prüfung der gesamten Oberfläche des stabförmigen Guts erfolgt.
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Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind vor allem für Stahlwerke
und Stahl verarbeitende Betriebe von großem Interesse, um Halbzeug vor der Weiterverarbeitung
auf Oberflächenfehler zu prüfen und diese zu beseitigen bzw.
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bei groben Fehlern damit behaftete Teile aus dem Produktionsprozeß
auszusortieren.
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Für diese Zwecke hat sich das Streufluß-Magnetpulver-Verfahren bewährt,
das in verschiedenen Abwandlungen bekannt ist. Bei allen mit Magnetpulver arbeitenden
Verfahren besteht eine besondere Problematik in der Aufbringung des Magnetpulvers
auf das magnetisierte Gut.
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So ist eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen im kontinuierlichen
Durchlauf bekannt (DE-OS 21 16 827), bei der eine Magnetpulver-Emulsion auf das
zu prüfende Halbzeug gegeben wird. Das Arbeiten mit einer solchen Flüssigkeit bringt
Schwierigkeiten mit sich, sowohl hinsichtlich des Prüfens selbst als auch bei der
Weiterverarbeitung geprüften Halbzeugs. Auch ist diese Vorrichtung nicht für das
Prüfen bei höheren Temperaturen geeignet.
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Weiterhin ist die bekannte Vorrichtung verhältnismäßig aufwendig,
weil zum vollständigen Prüfen der Oberfläche in einem einzigen Durchlauf mindestens
zwei Prüfstationen erforderlich sind.
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Eine Durchlaufprüfung ist auch mit einem anderen bekannten Verfahren
bzw. Vorrichtung möglich, bei der die Vorteile des Trocken-Magnetpulver-Verfahrens
genutzt werden (EU-Patentanmeldung 0 090 190). Der apparative Aufwand ist auch in
diesem Fall noch relativ groß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Durchlaufprüfanlage
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile bekannter
Einrichtungen vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das magnetisierte
stabförmige Gut sich um seine Längsachse drehend an einem Polster aus Magnetpulver
anliegend vorbei gefördert wird.
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Sollen die markierten Oberflächenfehler nicht unmittelbar nach der
Markierung beseitigt werden, so wird im Bereich des Polsters aus Magnetpulver die
markierte Stelle dauerhaft fixiert oder markiert.
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Eine zweckmäßige Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens besteht
darin, daß die Schenkel eines Magnets so angeordnet sind, daß sich der in dem stabförmigen
Gut entstehende magnetische Fluß im wesentlichen im unteren Bereich des stabförmigen
Guts ausbildet.
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Nach einer Weiterbildung dieser Vorrichtung ist die Breite der Schenkel
größer als der Vorschub des stabförmigen Guts.
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Um sowohl Längs- als auch Querrisse erkennen zu können, ist vorgesehen,
daß im Bereich des Schenkels des Magnets, in dessen Umgebung sich ein Polster aus
Magnetpulver bildes, ein zweiter eine Längsmagnetisierung in dem stabförmigen Gut
bewirkender Magnet angeordnet ist.
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Diese beiden Magnete sind zweckmäßigerweise mit um 900 phasenverschobenen
Strömen erregt.
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Ein magnetischer Kurzschluß zwischen den Schenkeln des Magnets kann
vermieden werden, wenn zwischen den Schenkeln unmagnetisches Füllmaterial angeordnet
ist.
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Eine Vorrichtung zum Durchführen des neuen Verfahrens besteht darin,
daß das Trocken-Magnetpulver über ein oder mehrere Rohre pneumatisch von unten in
Richtung der Schenkel eines Magnets und des stabförmigen Guts förderbar ist.
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Es ist erfindungsgemäß auch möglich, daß das Trocken-Magnetpulver
mit Hilfe einer Förderwalze oder einer anderen Dosiereinrichtung in Richtung des
Schenkels des Magnets förderbar ist, der gegenüber dem anderen Schenkel mit dem
sich ausbildenden Polster aus Magentpulver angeordnet ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß mit nur einer Prüfeinheit eine allseitige Oberflächenprüfung des stabförmigen
Guts in einem Durchgang möglich ist. Durch die Verwendung nur einer Prüfeinheit
ist eine räumlich gedrängte und kostengünstige Bauweise möglich. Außerdem ist es
möglich, in einem räumlich eng begrenzten Bereich die gesamte Oberfläche zu prüfen,
zu markieren, zu putzen oder ggf. die Fehlstelle dauerhaft zu fixieren.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichungen näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 Schematisch den Ablauf des Verfahrens, Fig. 2 und
Fig. 3 die Ausbildung eines Magnetfeldes, Fig. 4 und Fig. 5 die Entstehung des Polsters
aus Magnetpulver, Fig. 6 eine Variante der Magnetpulver-Zufuhr, Fig. 7 ein geschlossenes
System für den Magnetpulver-Kreislauf, Fig. 8 und Fig. 9 eine Vorrichtung mit einem
zweiten Magnet, Fig. 10 eine besondere Ausbildung eines Magnets, Fig. 11 und Fig.
12 eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens in zwei Ansichten.
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Die ferromagnetische Stange 1 in Fig. 1 wird mit Hilfe eines Einlaufrollgangs
2 und eines Auslaufrollgangs 3 in Richtung des Pfeiles 4 transportiert. Die Rollen
5 der beiden Rollgänge 2 und 3 sind so angeordnet, daß die Stange 1 - dasselbe gilt
für einen Vier- oder sonstigen Mehrkantknüppel - sich beim Längstransport in Richtung
des Pfeiles 4 gleichzeitig um ihre Längsachse dreht, wie das mit dem Pfeil 6 angedeutet
ist. Dadurch bewegt sich die Stange 1 sozusagen wendelförmig an dem Polster 7 aus
Trocken-Magnetpulver anliegend vorbei. Auf diese Weise werden Oberflächenfehler
bei der Stange 1, die durch einen Magnet 8 magnetisiert wird, markiert und können
entfernt oder vorab nur dauerhaft fixiert oder mit Farbe markiert (nicht dargestellt)
werden, um in einem weiteren Arbeitsgang entfernt zu werden.
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Fig. 2 und 3 zeigen einen Magnet 8, einen Jochmagnet, mit einer Stange
1 in zwei Ansichten. Anhand dieser beiden Figuren soll schematisch gezeigt werden,
wie sich der magnetische Fluß in der Stange 1 im wesentlichen radial infolge der
Magnetisierung ausbildet. - Die Magnetspulen auf den senkrecht angeordneten Schenkeln
des Magnets 8 sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
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Der wesentliche Teil des erzeugten magnetischen Flusses, der Hauptfluß
9, entsteht bei der Anordnung gemäß Fig. 2 und 3 auf dem kürzesten Weg zwischen
den beiden Schenkeln 10 und 11 des Jochmagnets 8, d.h. im unteren Bereich der Stange
1. Der Nebenfluß 12 im oberen Bereich der Stange 1 ist wesentlich geringer. Er genügt
aber vollkommen, um allfällige Pulvermarkierungen zuverlässig vor dem Abfallen zu
schützen, wenn sich diese aus dem Bereich des
Polsters 7 herausbewegen.
- Der Einfachheit halber ist in Fig. 3 nur eine Seite des Magnetfeldes angedeutet;
die linke Seite ist entsprechend ausgebildet.
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Sorgt man dafür, daß, wie beschrieben, der magnetische Hauptfluß 9
sich im unteren Bereich der Stange 1 ausbildet, dreht die Stange, wie das Fig. 4
zeigt, in Richtung des Pfeiles 6 und gibt z.B. pneumatisch von unten über Rohre
13 Trocken-Magnetpulver auf, so bildet sich, bedingt durch das Magnetfeld und die
Drehung der Stange 1, ein Polster 7 aus Magnetpulver. In Längsrichtung hat das Polster
7 eine aus Fig. 5 ersichtliche Form, weil in dieser Ansicht die Längsbewegung der
Stange 1 in Richtung des Pfeiles 4 zum Tragen kommt.
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An diesem ruhenden Polster 7 aus trockenem Magnetpulver liegt die
durch den Magnet 8 magnetisierte Stange 1 während der Drehung (Pfeil 6) und des
Längstransports (Pfeil 4) an. Weist die Oberfläche der Stange 1 einen Oberflächenfehler
auf, so entsteht durch die bekannte Wirkung des Streuflusses an der Fehlerstelle
eine Pulverraupe. Der so gekennzeichnete Oberflächenfehler kann unmittelbar nach
der Markierung durch die Pulverraupe, z.B.
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auf der oberen Seite der Stange 1 mit einer bekannten Methode entfernt
werden, oder die entstandene Pulverraupe wird auf bekannte Weise fixiert oder mit
Farbe markiert, damit der Oberflächenfehler später lokalisiert und beseitigt werden
kann.
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Die Breite B der Schenkel 10 und 11 des Magnets 8 (Fig.
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5) wird so gewählt, daß sie größer ist als die Längsbewegung V der
Stange 1 pro Zeiteinheit (Vorschub) in Richtung des Pfeiles 4. Dadurch ist einerseits
gewährlei-
stet, daß die gesamte Oberfläche der sich um ihre Längsachse
drehenden und in Richtung des Pfeiles 4 transportierten Stange 1 an dem Polster
7 aus Magnetpulver entlanggleitet und damit alle Oberflächenfehler markiert werden
können. Andererseits wird dadurch der die Haltekraft erzeugende magnetische Fluß
12 solange aufrechterhalten, als eine Weiterbewegung der Pulvermarkierungen gewünscht
ist, um diese zu bewerten oder die Fehler zu entfernen.
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In Fig. 6 ist eine andere Art der Zuführung von Trocken-Magnetpulver
zur Bildung des Polsters 7 gezeigt: eine Förderwalze 14, die etwa die gleiche Breite
B wie die Schenkel 10 und 11 des Jochmagnets 8 aufweist, fördert Trocken-Magnetpulver
über z.B. ein Blech 15 in Richtung des rechten Schenkels 11 des Magnets 8. Von dort
wird das Magnetpulver infolge der Haltekraft des tangentialen Magnetfeldes in der
Stange 1 zum anderen Polschenkel 10 befördert, und es bildet sich das Polster 7.
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In Fig. 7 ist schematisch dargestellt, wie ein geschlossenes System
für das Trocken-Magnetpulver realisiert werden kann. Das Magnetpulver wird pneumatisch
über ein Rohr 13 zwischen die Schenkel 10 und 11 des Magneten 8 gegen die Stange
gefördert. Das während des Prüfvorganges abfallende Pulver gelangt in den Trichter
16 zurück. Das an dem Magnet 8 haftende Magnetpulver fällt ebenfalls in den Trichter
16, wenn die Magnetisierung am Ende der Prüfung ausgeschaltet wird. Eine Umkleidung
17 verhindert den Austritt von Magnetpulver und die Verschmutzung desselben.
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Die in den Fig. 2 bis 7 gezeigten Jochmagneten 8 bewirken im wesentlichen
eine Quermagnetisierung des Stabes 1, wo
durch Längs fehler in
der Oberfläche dieses Stabes festgestellt werden können.
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Soll die Oberfläche des Stabes oder Rohres 1 auch auf Quer fehler
geprüft werden, so ist ein zweiter Jochmagnet 18 vorzusehen, wie in den zwei Ansichten
in Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Der zweite Jochmagnet 18 ist im Bereich des Schenkels
von Magnet 8 angeordnet, in dessen Bereich sich das Polster 7 aus Trocken-Magnetpulver
bildet. Auf diese Weise erfolgt die zum Erkennen von Querrissen notwendige Längsmagnetisierung
im wesentlichen im Bereich des Schenkels 10 von Magnet 8 in Fig. 8 und 9.
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Die Ströme in den (nicht gezeichneten) Magnetspulen können um 900
phasenverschoben sein, um Risse in der Oberfläche von Stab bzw. Rohr 1 richtungsunabhängig
markieren zu können.
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Die Umkleidung 17 läßt in diesem Bereich den Prüfling 1 frei, um markierte
Fehlstellen gleich nach der Markierung beseitigen oder die Pulverraupen fixieren
zu können. Anstatt die Pulverraupen zu fixieren, kann auch ein Farbmarkieren erfolgen.
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In Fig. 10 ist ein Jochmagnet 8 dargestellt, der zwischen den Schenkeln
10 und 11 unmagnetisches Füllmaterial 21 aufweist. Mit dieser Maßnahme werden magnetische
Kurzschlüsse zwischen den die Erregerspulen 19 und 20 tragenden Schenkeln 10 und
11 vermieden, indem der Aufbau von Pulverbrücken verhindert wird.
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In den Fig. 11 und 12 ist eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens etwas detaillierter dargestellt. Die Rollgänge 2 und 3 mit den Rollen
5
transportieren das stabförmige Gut 1, sich um seine Längsachse
drehend, durch die Prüfeinheit 22. Im unteren Teil dieser Prüfeinheit 22 befindet
sich (hier nicht näher dargestellt) der oder die Magnete 8 bzw. 18 mit dem Polster
7 aus Magnetpulver, wie beschrieben. Mit 23 ist eine Lichtquelle bezeichnet, um
die mit Magnetpulver markierten Oberflächenfehler auf dem Gut 1 optimal erkennen
zu können, was visuell oder optoelektronisch, z.B. mit Hilfe einer Kamer 24, erfolgen
kann. Von Hand oder von dieser Kamera 24 kann ein Putzgerät 25 gesteuert werden,
um unmittelbar nach dem Markieren von Oberflächenfehlern letztere zu beseitigen,
was durch ein geeignetes spanabhebendes Verfahren geschehen kann.
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Anstatt des Putzgerätes 25 kann an gleicher Stelle ein Signiergerät
angeordnet sein, um die Pulverraupe zu fixieren oder die Stelle mit dem Oberflächenfehler
in sonstiger Weise dauerhaft zu markieren, z.B. durch Farbspritzen. Diese Arbeitsweise
ist dann angebracht, wenn Oberflächenfehler erst später, außerhalb der Prüfeinheit
beseitigt werden sollen.
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im Gegensatz zu bekannten Prüfeinrichtungen mit mindestens zwei entlang
des stabförmigen Guts 1 angeordneten Prüfeinheiten ist im vorliegenden Fall nur
eine Prüfeinheit 22 vorhanden. In dieser räumlich verhältnismäßig kleinen Prüfeinheit
22 können in verschiedenen Ebenen alle erforderlichen Operationen durchgeführt werden
- in der Ebene 26 erfolgt das Magnetisieren des Stabes 1 und das Markieren von Oberflächenfehlern
an dem (nicht gezeichneten) Polster 7, - in der Ebene 27 wird die Oberfläche des
Stabes 1 beleuchtet,
- in der Ebene 28 wird entweder visuell oder
durch eine Kamera 24 der markierten Oberflächenfehler erkannt und - in der Ebene
29 wird der Oberflächen fehler manuell oder von der Kamera 24 gesteuert automatisch
spanabhebend beseitigt.
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In der gleichen Ebene 29 kann - wie gesagt - an Stelle der Fehlerbeseitigung
durch eine Person oder, ebenfalls von der Kamera 24 gesteuert, automatisch eine
Fixierung der Pulverraupe oder sonstige dauerhafte Markierung (Farbspritzen) des
mit Magnetpulver gekennzeichneten Oberflächenfehlers erfolgen.
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Durch das Magnetisieren, mit Magnetpulver durch das ruhende Polster
Markieren von Fehlern, Erkennen des Fehlers und dessen Beseitigung bzw. Fixierung
in einer kompakten Prüfeinheit 22 ergeben sich stets gleichbleibende Uedingungen
für alle zu prüfenden Oberflächenabschnitte. Der Prüfvorgang wird dadurch vereinfacht
und es ergeben sich gute, reproduzierbare Prüfverhältnisse.
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Im wesentlichen werden diese Vorteile dadurch erreicht, daß das Trocken-Magnetpulver
ohne schädliche Bewegungsenergie auf den Prüfling aufgebracht wird. Bei bekannten
Bepulverungsverfahren ist es schwierig, eine hohe und gleichbleibende Prüfempfindlichkeit
über den ganzen Umfang des Prüflings zu erhalten, weil einerseits das Magnetpulver
mit Bewegungsenergie behaftet aufgebracht und andererseits der Aufprallwinkel des
Magnetpulvers nicht immer gleich ist; letzterer ändert sich mit Lage und Form des
Prüflings.
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Das Verfahren bzw. die Vorrichtungen sind für die Kalt-und Warmprüfung
von stabförmigem Gut einsetzbar.
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Im Vergleich zu bekannten Anlagen ist die Menge umlaufenden Magnetpulvers
wesentlich geringer, wodurch sich eine geringe Staubentwicklung und Verschmutzung
der Anlage ergibt.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Stabenden bis über die
Stirnflächen geprüft werden.
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Werden Oberflächenfehler nicht unmittelbar in der Prüfeinheit 22 beseitigt,
sondern die Fehlerstelle z.B. farbmarkiert, so geschieht das mit großer Genauigkeit,
weil sie unmittelbar nach der Fehlerlesung (in der Ebene 29) erfolgt.
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Kurze Stangen 1 können geprüft werden, indem sie in der Prüfeinheit
22 ohne Vorschub gedreht werden.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist eine wesentliche Reduzierung
des Prüfauf-wandes bei hoher Fehlerempfindlichkeit und großer Durchsatzleistung
bei wirtschaftlicher Betriebsweise möglich.
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