DE3444481C2

DE3444481C2 -

Info

Publication number: DE3444481C2
Application number: DE19843444481
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. Berner; Gerd Ing.(Grad.) 3320 Salzgitter De Westkaemper
Original assignee: STAHLWERKE PEINE-SALZGITTER AG 3320 SALZGITTER DE
Current assignee: Salzgitter AG
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1989-09-21
Also published as: DE3444481A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfkopfhalterung für die Ultraschallprüfung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a probe holder for ultrasonic testing according to the preamble of claim 1.

Für die zerstörungsfreie Prüfung von Blechen und Bändern nimmt die Ultraschalltechnik eine hervorragende Stellung ein. Vor allem die beiden Randzonen der evtl. später zu verschweißenden Blech- und Bandlängskanten müssen auf Fehler, die die spätere Schweißnaht beeinträchtigen können, geprüft werden.For the non-destructive testing of sheets and strips ultrasound technology takes an excellent position a. Above all, the two marginal zones which may close later welding sheet and strip longitudinal edges must be which can affect the subsequent weld seam will.

Die Ultraschallprüfung von Rändern und Kanten metallischer Produkte erfolgt meist nach dem Impuls-Echo-Verfahren mit über Fließwasser angekoppelten Sender-Empfänger-Prüfköpfen.Ultrasonic inspection of edges and edges of metallic Products are usually made using the pulse-echo method Transmitter-receiver probes coupled via running water.

Der Schallstrahl wird vom Sender-Wandler unter einem festgelegten Winkel ins Material gesendet, von Fehlstellen und/oder von der Rückwand reflektiert und vom Empfänger-Wandler empfangen. Ungünstige Prüfbedingungen, wie große Blechwelligkeit, hohe Blechtemperatur, unsaubere, verzunderte Oberflächen und hohe Prüfgeschwindigkeit beeinträchtigen die Qualität der Prüfergebnisse. Die Verkleinerung der Prüfkopfhalterung führt insbesondere bei welligen Blechen zu einer Verbesserung der Ankoppelung und somit zu weit aus besseren Ergebnissen.The sound beam is set by the transmitter transducer under a Angle sent into the material, from defects and / or reflected from the back wall and from the receiver converter receive. Unfavorable test conditions, such as large sheet ripple, high sheet temperature, unclean, scaled Surfaces and high test speed affect the quality of the test results. The downsizing of The probe holder is particularly useful for corrugated sheets to improve the coupling and thus too far from better results.

Prüfköpfe sind häufig einzeln beweglich oder in kardanisch gelagerten Halterungen angeordnet (DE-OS 26 55 179). Bei der Randprüfung von kalten Blechen und ohne Koppelwasser wurde eine Reihe von Prüfköpfen auch schon in einem solchen Winkel zur Blechkante vorgesehen, daß sich die Prüfspuren nahezu überdeckten (DE-Z: Blech, Rohre, Profile, 23. Jg 1-1976 S. 16). Diese Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß an den Enden der Bleche große Zonen ungeprüft bleiben, da ein erheblicher Abstand zwischen Prüfköpfen notwendig ist. Außerdem sind aufwendige mechanische Einrichtungen für die einzelne Halterung der Prüfköpfe erforderlich.Probes are often individually movable or in gimbal mounted brackets arranged (DE-OS 26 55 179). For the edge inspection of cold sheets and without coupling water was a series of test heads in one provided such an angle to the sheet edge that the test tracks almost covered (DE-Z: sheet metal, pipes, profiles, 23.Jg 1-1976 p. 16). However, this facility shows the Disadvantage that large zones at the ends of the sheets remain unchecked because there is a significant gap between Probes is necessary. They are also complex mechanical Devices for the individual holder of the Probes required.

Aus GB-PS 13 97 065 ist eine Ultraschall-Prüfeinrichtung bekannt, bei der Wasser seitlich durch eine Zuführungsleitung in einem zylindrischen Wasserankoppelraum zwischen Prüfkopf und zu prüfender Blechoberfläche eingeleitet wird und ringförmig um den Prüfkopf geführt wird und von dort durch eine Abflußöffnung ausströmt. Einlaß- und Auslaßöffnung liegen auf derselben Seite übereinander. Hierdurch ist eine Kurzschlußströmung zwischen Ein- und Auslaß zu erwarten, die dazu führt, daß sich im Ankoppelraum Gebiete mit verminderter Strömung ausbilden, in denen bei erhöhter Blechtemperatur Dampfbildung auftritt, die den Eintritt des Schalls in das Blech verhindert. Die des Ankoppelraumes im Verhältnis zur Blechdicke schließt die Anwendung von empfindlicher Sender- Empfänger-Prüfköpfen für eine Prüfung bei heißen Blechen aus.GB-PS 13 97 065 is an ultrasonic testing device known at the water laterally through a feed line in a cylindrical water coupling space between the test head and the sheet metal surface to be tested is initiated and ring-shaped around the test head and from there flows out through a drain opening. The inlet and outlet openings are located the same page one above the other. This is a short circuit flow between input and Expected outlet that leads to areas in the docking area with reduced Form flow in which at increased Sheet temperature steam formation occurs the entry of sound into the sheet prevented. That of the docking room the closes in relation to the sheet thickness Application of sensitive transmitter Receiver probes for an exam with hot sheets.

Eine kardanische Lagerung einer Prüfeinrichtung, in der auch mehrere Prüfsonden versetzt zueinander angeordnet sein können, ist aus DE-OS 25 06 072 bekannt. Hier wird Koppelwasser zu den einzelnen Prüfsonden geleitet und füllt einen Spalt unter jeder Sonde aus. Ein Durchfluß des Koppelwassers durch den Spalt ist jedoch nicht notwendig, da nur kalte Bleche untersucht werden.A gimbal of a test facility in which several test probes are also staggered can be known from DE-OS 25 06 072. Here will Coupling water passed to the individual test probes and fills a gap under each probe. A flow of the However, coupling water through the gap is not necessary because only cold sheets are examined.

In DE-GM 19 79 891 wird zur Prüfung von heißen Blechen ein einzelner federnd gelagerter Prüfkopf vorgeschlagen, unter dem sich ein flacher kreisförmiger Koppelwasserspalt befindet, dessen Durchmesser größer als der Prüfkopf ist. In diesen Spalt wird an einer Seite Koppelwasser eingeleitet und an seiner anderen Seite abgeführt. Durch Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 50 m/sec in dem Spalt kann Wasser auch noch bei Oberflächentemperaturen des Werkstückes bis zu etwa 300°C ohne Bildung von Dampfblasen verwendet werden. Eine Anbringung mehrerer derartiger Prüfköpfe für die Randzone würde große Abstände zwischen ihnen erfordern, was bei versetzter Anordnung wiederum große ungeprüfte Zonen an den Blechenden ergäbe. Außerdem wären eine Vielzahl von Wasserleitungen und große Wassermengen notwendig, da durch das Wasser auch eine Kühlung der Vorrichtungsteile und insbesondere der Prüfköpfe bewirkt werden muß.DE-GM 19 79 891 is used to test hot sheets single spring-loaded test head proposed, under which has a flat circular coupling water gap, whose diameter is larger than the test head. Coupling water is introduced into this gap on one side and dissipated on its other side. Through flow velocities Water can reach up to 50 m / sec in the gap even at surface temperatures of the workpiece up to about 300 ° C without the formation of vapor bubbles will. Attaching several such probes for the peripheral zone would require large distances between them, which in turn is great if the arrangement is offset unchecked zones at the sheet ends would result. Also would be a variety of water pipes and large amounts of water necessary because the water also cools the device parts and especially the test heads must become.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Prüfkopfhalterung für eine Ultraschallprüfung mit Koppelwasserspalten, insbesondere der Randzonen eines im Anschluß an einen Herstellungs- oder Bearbeitungsvorgang kontinuierlich vorgeschobenen metallischen Bleches oder Bandes, dessen Oberfläche noch heiß sein kann, so auszubilden, daß die Prüfköpfe in einer gemeinsamen, kardanisch aufgehängten Halterung möglichst nahe beieinander angeordnet werden können und die notwendige Koppelwassermenge möglichst gering gehalten wird.It is the object of the invention to provide a probe holder for an ultrasonic test with coupling water columns, in particular the edge zones of a following a manufacturing or machining process continuously advanced metallic sheet or strip, the surface of which can still be hot, so that the test heads in a common gimbaled bracket can be arranged as close as possible to each other and the necessary amount of coupling water as small as possible is held.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch diese Lösung wird zum einen erreicht, daß die Prüfköpfe sehr dicht nebeneinander angeordnet sein können, und zum anderen braucht die für eine Reihe von Prüfköpfen erforderliche Koppelwassermenge nicht wesentlich größer zu sein als für einen gesondert angeordneten Prüfkopf mit separater Wasserversorgung.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. On the one hand, this solution ensures that the test heads can be arranged very close to each other, and on the other hand it needs for a number of test heads required amount of coupling water is not significantly larger to be as for a separately arranged test head with separate water supply.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Preferred further configurations are specified in the subclaims.

Bei der Verwendung von zwei oder mehr Reihen von Prüfköpfen ist eine getrennte Wasserzuleitung zu jedem Koppelwasserspalt vorgesehen, während die Austrittsenden mehrerer Spalten gem. Anspruch 2 zu einer gemeinsamen Wasserableitung zusammengefaßt werden können. Durch die getrennte Zuleitung zu jedem Koppelwasserspalt ist die Zuführung einer gleichmäßigen Wassermenge für alle Prüfköpfe sichergestellt.When using two or more rows of probes is a separate water supply to each Coupling water gap provided during the outlet ends several columns acc. Claim 2 to a common Water drainage can be summarized. Through the is the separate supply line to each coupling water gap Supply of an even amount of water for all test heads ensured.

Die Minimierung der Fließwassermengen führt zu einer Reduzierung des unerwünschten Aufwölbeffekts des ggf. heißen Prüfmaterials, der andernfalls bei einer zu großen Wassermenge eintreten kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine relativ geringe Auflagefläche der Halterung erreicht. Somit werden auch bei welligen Blechen und Bändern stabile Ankoppelungsverhältnisse gewährleistet. Der Anpassung an wellige und ungleichmäßige Prüfmaterialien dient die Möglichkeit, die Prüfkopfhalterung durch die kardanische Aufhängung innerhalb des Tragrahmens in der Längs- und Querrichtung des Prüfmaterials bis zu einem bestimmten Winkel aus der Horizontalen herausschwenken zu können.The minimization of the flow of water leads to a reduction of the undesirable bulging effect of the possibly hot Test material, otherwise with too much water can occur. Through the arrangement according to the invention a relatively small contact surface of the holder is achieved. Thus, even with corrugated sheets and strips stable coupling conditions guaranteed. The adjustment on wavy and uneven test materials, the possibility the probe holder through the gimbal within the support frame in the longitudinal and transverse direction of the test material up to one swivel certain angles out of the horizontal can.

Die vorgesehene Anwendung der Prüfköpfe in einem bestimmten Winkel zur Vorschubrichtung des Prüfmaterials vermeidet weitgehend tote Prüfzonen. Die Prüfköpfe sind in einfacher Weise in Spannbuchsen eingesetzt und gesichert. Der Aufnahmeblock für die Prüfkopfreihen und für die Koppelwasserspalten besteht aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Teflon. Der Aufnahmeblock ist lösbar in der Prüfkopfhalterung befestigt. Insbesondere bei der Ultraschallprüfung von warmgewalzten Blechen und Bändern wird durch das bevorzugte Material für den Aufnahmeblock eine Aufheizung der Prüfköpfe verhindert und ein Schutz vor thermischer Zerstörung erreicht. Die Seitenteile der Prüfkopfhalteurng, die dem Zusammenhalt des Aufnahmeblocks und der Wasserführungsteile dienen, bestehen aus einem korrosionsbeständigen und verschleißfesten Material, wie z. B. Hartmessing und sind auswechselbar angeordnet, damit im Falle von Verschleiß eine einfache und schnelle Austauschbarkeit sichergestellt werden kann. An der Unterseite der Halterung, die dem Prüfmaterial zugewandt ist, sind Hartmetallverschleißteile angebracht, deren Dicke und Anordnung so gewählt wird, daß ein mehrmaliges Nacharbeiten und somit eine hohe Betriebsdauer gewährleistet ist.The intended use of the probes in a particular Avoids angles to the feed direction of the test material largely dead test zones. The test heads are simpler Used and secured in clamping bushes. The recording block for the test head series and for the coupling water columns consists of a material with low Thermal conductivity, such as B. Teflon. The recording block is detachably fastened in the probe holder. In particular in the ultrasonic testing of hot-rolled sheets and Tapes become the preferred material for the recording block prevents the test heads from heating up and protection against thermal destruction is achieved. The side parts the probe holder, which is the cohesion of the Serving blocks and the water guide parts serve exist from a corrosion-resistant and wear-resistant Material such as B. hard brass and are interchangeable arranged so that in the event of wear a simple and quick interchangeability can. At the bottom of the bracket, which is the test material carbide wear parts are attached, whose thickness and arrangement is chosen so that repeated reworking and thus a long service life is guaranteed.

Die erfindungsgemäße Prüfkopfhalterung und weitere Einzelheiten werden anhand des in den Abbildungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe test head holder according to the invention and further details are illustrated using the Embodiment explained in more detail. It shows

Fig. 1 die Vorderansicht einer Ausführungsform der Prüfkopfhalterung nach der Erfindung in normaler Position; Figure 1 is a front view of an embodiment of the probe holder according to the invention in a normal position.

Fig. 2 eine Seitenansicht der Prüfkopfhalterung nach Fig. 1; FIG. 2 shows a side view of the test head holder according to FIG. 1;

Fig. 3 die Draufsicht auf eine Prüfkopfanordnung mit Aufhängung, dem Tragrahmen und der Prüfkopfhalterung nach Fig. 1; Fig. 3 is a plan view of a probe arrangement with suspension, the support frame and the probe holder of Fig. 1;

Fig. 4 die Unterseite der Prüfkopfhalterung nach Fig. 1 mit den Koppelwasserspalten und den Verschleißteilen. Fig. 4 shows the underside of the test head holder according to Fig. 1 with the coupling water gaps and the wearing parts.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus der gesamten Randzonenprüfanlage. Die in der Vorderansicht gezeigte Prüfkopfhalterung 3 ist zweiseitig in den Lagerpunkten 6 in einem Tragrahmen 2 aufgehängt. Der Tragrahmen 2 ist an der kardanisch gelagerten Aufhängung 1 befestigt, die zu einer Randzonenprüfanlage, d. h. einem Teil einer beide Randzone prüfenden Zwillingsanlage gehört. Durch die kardanische Aufhängung und die zweiseitige Lagerung der Prüfkopfhalterung in dem Tragrahmen ist eine Schwenkung der Halterung in der Längs- und Querrichtung des Prüfmaterials 8 aus der Horizontalen heraus möglich. Im Ausführungsbeispiel beträgt die max. Schwenkung ca. 10°. Zu erkennen sind auch die beiden Koppelwasserzuleitungen 4 für die beiden Koppelwasserspalten und die gemeinsame Koppelwasserableitung 5. Mit 16 sind die Seitenteile der Prüfkopfhalterung bezeichnet. Die Prüfspurbreite ist mit 7 angegeben. Fig. 1 shows a section of the entire edge zone testing system. The test head holder 3 shown in the front view is suspended on two sides in the bearing points 6 in a support frame 2 . The support frame 2 is fastened to the gimbal-mounted suspension 1 , which belongs to an edge zone testing system, ie part of a twin system testing both edge zones. Due to the cardanic suspension and the two-sided mounting of the test head holder in the support frame, a pivoting of the holder in the longitudinal and transverse directions of the test material 8 is possible from the horizontal. In the exemplary embodiment, the max. Swivel about 10 °. The two coupling water supply lines 4 for the two coupling water columns and the common coupling water discharge line 5 can also be seen . With 16 the side parts of the probe holder are designated. The test track width is given as 7 .

In Fig. 2 ist die Prüfkopfhalterung in der Seitenansicht gezeigt. Das Prüfmaterial 8 bewegt sich in der Vorschubrichtung 9 unter der Prüfkopfhalterung 3. Ein Prüfkopf 10 weist im unteren Teil einen Dichtring 15 auf. Der Aufnahmeblock für die Prüfkopfreihen und für die Fließwasserspalten ist mit 17 bezeichnet. An der Unterseite der Halterung sind die mit 13 bezifferten Hartmetallverschleißteile gestrichelt angedeutet, die in einer Platte 31 untergebracht sind. Der mittlere Teil der Seitenansicht ist geschnitten und gibt dem Blick auf die Spannbuchse 11 und einen angedeuteten Prüfkopf 10 frei.In Fig. 2 the probe holder is shown in side view. The test material 8 moves in the feed direction 9 under the test head holder 3 . A test head 10 has a sealing ring 15 in the lower part. The mounting block for the test head rows and for the running water columns is designated by 17 . On the underside of the holder, the hard metal wear parts, which are numbered 13 , are indicated by dashed lines and are accommodated in a plate 31 . The middle part of the side view is cut and gives a view of the clamping bush 11 and an indicated test head 10 .

Fig. 3 zeigt die Prüfkopfanordnung nach Fig. 1 mit der Aufhängung 1, dem Tragrahmen 2 und der Halterung 3 in der Draufsicht. Die Koppelwasseranschlüsse 4 führen über Wassereintritte 41 in die Koppelwasserspalten 14 und von hier über Wasseraustritte 51 zu einem gemeinsamen Koppelwasseranschluß 5. Die Spannbuchsen 11 für die Aufnahme der Prüfköpfe 10 sind in zwei nebeneinanderliegenden und etwa diagonal in der Halterung angeordneten Reihen erkennbar. Außerdem sind die Paßstücke 12 dargestellt, die jeweils zwei in der Ebene der Spannschrauben nebeneinanderliegende Spannbuchsen miteinander verbinden. Mit 7 ist die maximal mögliche Prüfspurbreite angegeben. Fig. 3 shows the test head assembly of FIG. 1 with the suspension 1 , the support frame 2 and the bracket 3 in plan view. The coupling water connections 4 lead via water inlets 41 into the coupling water gaps 14 and from here via water outlets 51 to a common coupling water connection 5 . The clamping bushes 11 for receiving the test heads 10 can be seen in two rows lying next to one another and arranged approximately diagonally in the holder. In addition, the adapters 12 are shown, each of which connects two clamping bushes lying next to one another in the plane of the clamping screws. 7 is the maximum possible test track width.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht auf die Unterseite der Prüfkopfhalterung 3. Besonders erkennbar ist hier der für jede Prüfkopfreihe separate Koppelwasserspalt 14 mit dem Wassereintritt 41 und dem Wasseraustritt 51. Die durchkreuzt dargestellten Flächen stellen die Hartmeallverschleißteile 13 dar, die in dem Ausführungsbeispiel eine Dicke von 10 mm aufweisen und in einer unteren Platte 31 angeordnet sind. Außerdem sind die Seitenteile 16 eingetragen. Fig. 4 shows a view of the underside of the probe holder. 3 The coupling water gap 14 with the water inlet 41 and the water outlet 51, which is separate for each row of test heads, is particularly recognizable here. The crossed out areas represent the hard metal wear parts 13 , which in the exemplary embodiment have a thickness of 10 mm and are arranged in a lower plate 31 . In addition, the side parts 16 are entered.

Bezugszeichenliste:Reference symbol list:

1 Aufhängung der Prüfkopfhalterung
2 Einteiliger Tragrahmen der Prüfkopfhalterung
3 Prüfkopfhalterung in normaler Position
4 Koppelwasserzuleitung
5 Koppelwasserableitung
6 Lagerung der Prüfkopfhalterung
7 Prüfspurbreite
8 Prüfmaterial
9 Vorschubrichtung des Prüfmaterials
10 Prüfkopf
11 Spannbuchsen für die Aufnahme des Prüfkopfes
12 Paßstück zur Spannbuchsensicherung
13 Hartmetallverschleißteile
14 Koppelwasserspalten
15 Dichtring
16 Seitenteile der Prüfkopfhalterung
17 Aufnahmeblock für Prüfkopfreihen und Fließwasserspalten
31 untere Platte
41 Wassereintritt an Koppelwasserspalten 14
51 Wasseraustritt an Koppelwasserspalten 14 1 Suspension of the probe holder
2 One-piece support frame for the test head holder
3 probe holder in normal position
4 coupling water supply
5 coupling water drainage
6 Storage of the probe holder
7 test track width
8 test material
9 Feed direction of the test material
10 test head
11 clamping bushes for receiving the test head
12 adapter for securing the bushing
13 carbide wear parts
14 coupling water columns
15 sealing ring
16 side parts of the probe holder
17 Mounting block for test head rows and running water columns
31 lower plate
41 Water entry at coupling water columns 14
51 Water leaks from coupling water columns 14

Claims

1. Test head holder for ultrasonic testing, in particular of the edge zones of metal sheets and strips moving in the feed direction by means of movably arranged transmitter-receiver test heads and flow water gap coupling with supply and discharge of the water from the gap, the surface of the sheets and strips following a processing operation can also have an elevated temperature, characterized in that the test head holder ( 3 ) gimbally arranged in a supporting frame ( 2 ) contains two or more test heads ( 10 ) fastened in at least one row, the row or rows being at such an angle to the feed direction that the longitudinal tracks of effective sound field expansion overlap and that under each row of test heads ( 10 ) there is a common coupling water gap ( 14 ) running under these test heads ( 10 ) with a water inlet ( 4, 41 ) and a water outlet ( 5, 51 ) is located.

2. Test head holder according to claim 1 with two or more rows of test heads and associated coupling water columns, characterized in that the water outlets ( 51 ) of the columns ( 14 ) are combined to form a common water drainage ( 5 ).

3. Test head holder according to claim 1 or 2, characterized in that the test heads ( 10 ) and the coupling water gaps ( 14 ) receiving the receiving block ( 17 ) consists of a material of low thermal conductivity and is detachably fastened in the test head holder ( 3 ).

4. Test head holder according to one of claims 1-3, characterized in that the side parts ( 16 ) of the test head holder ( 3 ) consist of a corrosion-resistant and wear-resistant material and are arranged interchangeably.

5. Test head holder according to one of claims 1-4, characterized in that on the underside of the test head holder ( 3 ) attached hard metal wear parts ( 13 ) are arranged in a manner which ensures repeated reworking.

6. Test head holder according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent clamping bushes ( 11 ) for receiving the test heads ( 10 ) are secured by fitting pieces ( 12 ) against twisting and pulling out and thus ensure optimal positioning of the non-symmetrical test heads .