DE3804054C1 - Monitoring device for calibrating dry or fluid testing agent containing magnetic powder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontrollvorrichtung zur Kalibrierung von Magnetpulver enthaltendem trockenem bzw. fluidalem Prüfmittel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, Oberflächenfehler wie Risse, an Werkstücken mit Eindring-(Penetrier-)mitteln oder mit Magnetpulvern sichtbar zu machen, um anschließend die durch z.B. UV-Licht sichtbar gemachten fehlerhaften Stücke auszusortieren. Auch bei anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren sind aber kalibrierende Kontrollkörper erforderlich, also Bauteile mit vorbestimmt aufgebrachten Modellfehlern oder Rissen, um die ähnlichen Prüfgeräte einzustellen, die Nachweisgrenzen festzulegen und die Einstellung immer wieder zu überprüfen. Bei der Ultraschallprüfung gehören hierzu Zylinder- und Flachbodenbohrungen, Sägeschnitte und Nuten; bei Einsatz der Wirbelstrom- oder Röntgenprüfung benötigt man Draht­ stege, Sägeschnitte oder Bohrungen. Da die Kontrollkörper sorgfältig hergestellt sind, kann man die zugehörigen Ungenauigkeiten als klein gegenüber der Prüf-Verfahrens­ parametern wie die Wellenlänge u.a. ansehen. Somit werden allgemein vergleichbare, im Rahmen der Messgenauigkeit reproduzierbare Kontrollkörper geschaffen, die insoweit an beliebigen Geräten und Systemen einsetzbar sind.

Dies gilt aber nicht bei der Magnetpulverprüfung. Diese weist Oberflächenrisse nach, deren Abmessungen sehr klein und in der Größenordnung von ca. 1×10×100 (µm)³ (Breite × Tiefe × Länge) aufwärts betragen und nicht reproduzierbar modelliert werden können. Zwar ist es hier bekannt, Kontroll­ körper einzusetzen, bei welchen auf fehlerfreiem Material Modellrisse, d.h. nachgebildete Risse nach bestimmten Ver­ fahren aufgebracht werden. Hierzu gehören die mechanische Ermüdung und die thermische oder chemische Einwirkung. Alle diese Risse sind aber "natürlich" entstanden, d.h. es gibt weltweit keine zwei identischen Kontrollkörper, auch nicht beim gleichen Hersteller.

Erschwerend ist ebenso, daß das trockene bzw. fluidale Prüfmittel, welches ausser den Magnetpartikelchen aus anderen Gründen Zusätze wie Tenside, Korrosionsschutzmittel, minera­ lische Öle oder sogar Füllsubstanzen aufweisen kann, in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen relativ stark unter­ schiedlich wird: Das ständig die Werkstücke besprühende Prüfmittel verschmutzt. Weiter erfolgt ein sogenannter Austrag (Entfernen) der Magnetpartikelchen während des Betriebes bzw. Umpumpens des Prüfmittels. Zuletzt tritt eine Schädigung des Verbundes im Prüfmittel auf, das ja aus mehreren wesentlichen Komponenten besteht. Deshalb sind die auch mit gleichem Kontrollkörper einem festge­ stellten Nachweisgrenzen nicht immer gültig und die Ein­ stellung muß bei den bekannten Kalibriervorrichtungen immer überprüft werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und eine Kontrollvorrichtung vorzu­ schlagen, die für das Magnetpulver-Prüfmittel weitgehenst objektiv, vergleichbar und reproduzierbar ist, auch in weiten Grenzen für die Anwendungsfälle angeglichen werden kann und eine genauere elektrisch-magnetische Prüfung des Prüfmittels und besser reproduzierbare Grenzwerte gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1, im wesentlichen zentralperspektivisch, den Magnetkopf in der Kontrollvorrichtung, das zugehörige Gehäuse, die Magnetisierungsschaltung für den Magnet­ kopf und eine Meldeschaltung für einen Hallgenerator, letztere Schaltungen nur schematisch, sofern ein Hall­ generator fakultativ zum Einsatz kommt.

Fig. 2 eine andere Form des Magnetkopfes.

In einem, gegebenenfalls für ein äusseres Magnetfeld ab­ schirmend ausgebildeten Gehäuse 10 kann gegenüber einer Basisplatte 11 ein Abteil 12 zur Aufnahme einer Platine 13 gebildet sein, die nach oben durch einen Boden 14 zur Auf­ nahme eines Zwischengehäuses 15 für einen Sensor, eine Leuchte u.a. abgeschlossen wird. Der Sensor kann auf dem Boden 14 verrastet sein und einen vorbestimmten Abstand zu dem Spalt des Magnetkopfes 19 aufweisen.

Der Magnetkopf 19 entspricht in wesentlichen Teilen einem Tonmagnetkopf, wie in der Audiotechnik, Video- und Diktier­ gerätetechnik bekannt, und weist z.B. einen L-förmigen Ferritkörper länglicher Erstreckung aus magnetischem Material, z.B. Eisen, Mangan oder Zinkferrit 21 und ggfs. einen zweiten Ferritkörper 22 etwa I-Form auf, wiederum aus vorbezeichnetem Werkstoff. Ihnen gegenüber befindet sich ein Stützkörper 20 aus Keramik, so daß zwischen diesen ein Spalt (vergrößert ge­ zeichnet) gebildet ist, der nur Bruchteile eines Millimeters beträgt. Der Keramikkörper kann aus Barium- oder Kalzium­ titanat u. dgl. bestehen. Bei dem äusseren Kern 21 ist eine nur schematisch gezeichnete Magnetisierungsspule 23 und weiter unten die zugehörigen zu einem Signalgenerator führenden Anschlußleiter 26 dargestellt; der Signalgenerator kann eine Gleichspannungsquelle und die zugehörigen Steuer­ teile enthalten wie ein Konstantspannungsglied 29; letzteres ist in diesem Falle getrennt gezeichnet. Gemäß Fig. 2 kann der Magnetkopf kreisringförmig ausgebildet sein.

Wenn die Oberfläche des Magnetkopfes 19 nebst Spalt 24 mit dem Prüfmittel bespült o. dgl. wird und gleichzeitig der Magnetisierungsstrom durch die Spule 23 eingeschaltet ist als auch fließt, werden aus Ferrit bestehende Kerne bzw. der Kern magnetisiert und am Spalt 24 bildet sich ein bestimmtes und sehr konstantes Streumagnetfeld aus. Es zieht die Magnetteilchen des Prüfmittels an. Hierdurch wird der Rissnachweis genau modelliert und der zugehörige Wert durch eines der nachfolgenden Geräte bzw. Maßnahmen erfasst: Die Oberfläche des Magnetkopfes, mit dem nun hier angesammtelten Prüfmittel wird durch eine Leuchtquelle, z.B. eine UV-Leuchte oder eine Leuchte (Lampe) mit einer Amplitude im sichtbaren Spektralbereich 30, 30 ausge­ leuchtet mit nachfolgender subjektiver Auswertung durch das Auge der Bedienungsperson. Diese beurteilt das feine Rissbild, was in Abhängigkeit zu der Rauhigkeit der Ton­ kopf- bzw. Magnetkopfoberfläche steht; diese Rauhigkeit wird erfindungsgemäß mit vorbestimmtem Rauhigkeitsgrad ausgewählt oder durch bekannte, insbesondere mechanische Bearbeitung - Schleifen, Polieren, Honen u. dgl. - aufge­ bracht. Dabei wird die Abhängigkeit zur Korngrösse des Magnetpulvers mitberücksichtigt. Diese subjektive Prüfung des Rissbildes ist dann das Mass für die (jeweilige) Güte oder Gütegrenzen des Prüfmittels.

Alternativ wird der Prüfmittel durch einen Magnetfeld- Grössenmelder geprüft. Als Magnetfeld-Grössenmelder kann vorteilhaft ein im Magnetkopf, insbesondere im Keramikteil 20, versenkter Hallgenerator oder eine Feldplatte eingesetzt werden. Hallgeneratoren haben niedrige Abmessungen, so daß er auch auf die Oberfläche des Stützkörpers 20 o. dgl. auf­ gekittet werden kann. Die zugehörige nur schematisch dar­ gestellte Nachweisschaltung kann einen ersten und einen zweiten Transistor TR 1 und TR 2, einen zugehörigen Wider­ stand R, einen ersten Gleichrichter D 1, zugehörige Anschluß­ leiter und weitere, in der Zeichnung auf der Platine 13 vorhandene, nicht im einzelnen dargestellte elektrische Bauteile aufweisen.

Ferner kann die Auswertung objektiv durch eine Sensorvor­ richtung erfolgen, die statt des Auges die Ansammlung des Prüfmittels an der Magnetkopfoberfläche, z.B. durch Aus­ leuchtung oder einen Meßstrahl und anschließende Auswertung oder Anzeige. Dies kann durch einen schnell arbeitenden Fotoapparat 31 oder durch digitale Bildverarbeitung auf der Basis von Graustufen u. dgl. erfolgen.

Die Auswertung kann auch mit Hilfe von Magnetbändern, wie von Tonfilm und EDV bekannt, erfolgen, die das magnetische Streufeld aufnehmen, dessen Werte in genormte Systeme, z.B. durch Abspielen auf Lese- und Schreibköpfe von Magnetton­ geräten übertragen werden. Dies führt dazu, daß man weltweit das Magnetpulverprüfmittel unter gleichen Randbedingungen prüfen kann.

Es ist vorteilhaft, das vom Spalt 24 ausgehende konstante Streufeld gegen Störungen dadurch abzusichern, daß man eine Schutzschicht oder Folie 32 (nur Ausschnitt gezeigt) auf den Spalt aufbringt. Die Erfindung kann auch so abgewandelt werden, daß im Gehäuse 10 oder dem Zwischengehäuse 15 nach Art einer Taschenlampe, auch in zylindrischer Form des Gehäuses oder seiner elektrischen Bauteile, mindestens ein Ein-Ausschalter, eine oder mehrere Trockenzellen­ batterien 33, Anschlüsse 32 für Netz oder Spannungsquelle, Widerstände und Regelelemente integriert sind.

Ist eine Prüfanlage vorhanden, die eine elektrische Versor­ gung hat, kann der Magnetkopf 19, z.B. durch Steckbauteile 40 an die Stromversorgung geschaltet werden, wie die Fig. 1 lediglich schematisch zeigt. Ist diese Prüfanlage mit automatischer Risserkennung im Betrieb, soll der Magnetkopf vorteilhaft während des ganzen Prüfablaufes angeschaltet bleiben, so daß Abweichungen sofort erkennbar sind. Natürlich kann der Magnettonkopf je nach Einzelfall mit Wechselstrom, Gleichstrom, gleichgerichtetem Wechselstrom und einer passend variablen Frequenz, Spannung und Strom­ stärke für die Spule 23 betrieben werden; Abänderungen des Spaltes hinsichtlich Länge und Breite und der Kerne kann unterschiedlich gestaltet werden, je nach Einzelfall. Durch andere Steckbauteile, wie nur beispielhaft durch Stecker 41 gezeigt, ist ein oder sind mehrere Magnetköpfe 19 lösbar am Gehäuse 10 oder 15 und auswechselbar, je nach Bedarf.

Claims (11)

1. Kontrollvorrichtung zur Kalibrierung von Magnetpulver enthaltendem trockenem bzw. fluidalem Prüfmittel, welches auf einen Kontrollkörper aufgebracht ist bei der zer­ störungsfreien Prüfung von Werkstücken nach dem Magnet­ pulververfahren, insbesondere auf Oberflächenrisse, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen, mit einem relativ dünnen Spalt (24) versehenen, mindestens einen magnetisierbaren Kern (21, 22) und eine zugehörige Magnetisierungsschaltung (23, 25, 27, 29) für den Kern aufweisenden Magnetkopf bzw. Tonmagnetkopf (19) besitzt, der in einer Aufnahme- oder Gehäuseeinheit (10) unter­ gebracht ist.

2. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Magnetfeld-Größenmelder (25) nahe dem Spalt (24) angeordnet ist.

3. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeld-Größenmelder aus mindestens einem Hallgenerator (25) oder einer Feldplatte besteht.

4. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Hallgeneratoren (25) o. dgl. im Magnetkopf, insbesondere seinem aus keramischem Werkstoff bestehendem Stützkern (20), eingebettet oder auf diesem angeordnet sind.

5. Kontrollvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungs­ schaltung für einen der Kerne des Magnetkopfes (19) in einem getrennten Abteil (12) des Gehäuses (10), insbesondere auf einer Platine (13) aufgebracht ist.

6. Kontrollvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens mit einer Leuchte (30), insbesondere für UV-Licht, in Ver­ bindung steht.

7. Kontrollvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einem Sensor (31) in Verbindung steht bzw. versehen ist, durch welchen das am Magnetfeld des Magnetkopfes (19) angesammtelte Prüfmittel gemessen oder bewertet wird.

8. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein optisches Messgerät, insbesondere ein Fotoapparat oder ein die Anzeige durch einen Meßstrahl er­ fassendes und das zugehörige Bild digital verarbeitendes Messgerät ist.

9. Kontrollvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (24) durch eine relativ dünne Schutzschicht oder Folie (32) abgedeckt ist.

10. Kontrollvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Magnetkopfes (19) mit einer vorbestimmten Rauhigkeit ausgebildet ist.

11. Kontrollvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer ihrer Magnet­ köpfe (19) auswechselbar, insbesondere steckbar, ausge­ bildet ist.