DE3804054C1

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

Info

Publication number: DE3804054C1
Application number: DE19883804054
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 7087 Essingen De Goebbels; Eduard Dipl.-Ing. Sendeff; Sigmar 7080 Aalen De Tomaschko
Original assignee: Tiede GmbH and Co Risprufanlagen
Current assignee: Tiede GmbH and Co Risprufanlagen
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1989-02-16

Abstract

There is available a monitoring device for calibrating magnetic powder which is used for the non-destructive testing of workpieces by the magnetic powder method, in particular for surface crack testing. The magnetic powder after magnetisation collects at the cracks as a result of the magnetic stray field. However, the testing agent (magnetic powder including binder and other constituents) is subjected to changes so that for example mechanically produced, monitoring heads and the like can no longer be objectively assessed, are not comparable and reproducible. It is proposed that magnetic heads or acoustic magnetic heads provided with a relatively thin slit and having a magnetisable core be used with or without magnetic field strength indicators and also that the acoustic head be structured to suit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontrollvorrichtung zur Kalibrierung von Magnetpulver enthaltendem trockenem bzw. fluidalem Prüfmittel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a control device for Calibration of dry powder containing magnetic powder or fluid test equipment according to the preamble of Claim 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.It is known to have surface defects such as cracks on workpieces with penetrants (penetrants) or with magnetic powders to make visible, in order to UV light sort out defective pieces made visible. But also with other non-destructive test methods Calibrating control body required, i.e. components with predetermined model defects or cracks to the set similar test equipment, the detection limits and to check the setting again and again. This includes cylinder and ultrasonic testing Flat bottom holes, saw cuts and grooves; in use wire is required for eddy current or X-ray testing bars, saw cuts or bores. Because the control body are carefully made, you can get the associated Inaccuracies as small compared to the test procedure parameters such as wavelength etc. look at. So be generally comparable, within the measurement accuracy reproducible control body created, so far can be used on any devices and systems.

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.However, this does not apply to magnetic particle testing. This shows surface cracks, the dimensions of which are very small and in the order of magnitude of approx. 1 × 10 × 100 (µm) ³ (width × depth × length) and cannot be modeled reproducibly. Although it is known here to use control bodies in which model cracks, ie simulated cracks, are applied after certain processes have been carried out on faultless material. This includes mechanical fatigue and thermal or chemical effects. However, all of these cracks have arisen "naturally", ie there are no two identical control bodies worldwide, not even from the same manufacturer.

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.It is also complicating that the dry or fluid Test equipment, which apart from the magnetic particles from others Reasons additives such as surfactants, anti-corrosion agents, minera may have oils or even fillers in Dependent on operating conditions relatively strong is different: The constantly spraying the workpieces Test equipment dirty. A so-called Discharge (removal) of the magnetic particles during the Operation or pumping over the test equipment. Last occurs damage to the network in the test equipment, yes consists of several essential components. That's why they are also fixed with the same control body detection limits are not always valid and the on position must always be with the known calibration devices be checked.

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.The invention has for its object the above To avoid disadvantages and a control device beat that go as far as possible for the magnetic powder test equipment is objective, comparable and reproducible, even in broad Limits for use cases can be adjusted and a more precise electrical-magnetic test of the test equipment and more reproducible limit values.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen erreicht.This object is achieved by the in the license plate of claim 1 measures specified.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.Advantageous configurations are in the subclaims shown.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

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. 1, essentially central perspective, the magnetic head in the control device, the associated housing, the magnetizing circuit for the magnetic head and a signaling circuit for a Hall generator, the latter circuits only schematically, provided that a Hall generator is used optionally.

Fig. 2 eine andere Form des Magnetkopfes. Fig. 2 shows another form of the magnetic head.

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.In a, optionally for an external magnetic field from shielding trained housing 10 , a compartment 12 for receiving a circuit board 13 can be formed relative to a base plate 11 , which is completed at the top by a bottom 14 for receiving an intermediate housing 15 for a sensor, a lamp, etc. becomes. The sensor can be locked on the floor 14 and have a predetermined distance from the gap of the magnetic head 19 .

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.The magnetic head 19 essentially corresponds to a sound magnetic head, as is known in audio technology, video and dictation device technology, and has, for example, an L-shaped ferrite body of elongated extension made of magnetic material, for example iron, manganese or zinc ferrite 21 and, if appropriate, a second ferrite body 22 about I-shape, again made of the aforementioned material. Opposite them is a support body 20 made of ceramic, so that a gap (enlarged ge records) is formed between them, which is only a fraction of a millimeter. The ceramic body can be made of barium or calcium titanate and the like. Like exist. In the outer core 21 , a magnetization coil 23, shown only schematically, and below the associated connecting leads 26 leading to a signal generator are shown; the signal generator can contain a DC voltage source and the associated control parts such as a constant voltage element 29 ; the latter is drawn separately in this case. Referring to FIG. 2, the magnetic head may be formed annularly.

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.If the surface of the magnetic head 19 together with the gap 24 is rinsed or the like and the magnetization current through the coil 23 is switched on and flows at the same time, cores made of ferrite or the core are magnetized and a specific one is formed at the gap 24 and very constant stray magnetic field. It attracts the magnetic particles of the test equipment. As a result, the crack detection is modeled precisely and the associated value is recorded by one of the following devices or measures: The surface of the magnetic head, with the test equipment now collected here, is replaced by a light source, e.g. a UV light or a light (lamp) with an amplitude in the visible spectral range 30 , 30 lights up with subsequent subjective evaluation by the operator's eye. This assesses the fine crack pattern, which is dependent on the roughness of the clay head or magnetic head surface; this roughness is selected according to the invention with a predetermined degree of roughness or by known, in particular mechanical processing - grinding, polishing, honing and the like. Like. - Brought up. The dependence on the grain size of the magnetic powder is also taken into account. This subjective check of the crack pattern is then the measure of the (respective) quality or quality limits of the test equipment.

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.Alternatively, the test equipment is checked by a magnetic field size detector. A Hall generator or a field plate sunk in the magnetic head, in particular in the ceramic part 20 , can advantageously be used as the magnetic field size detector. Hall generators have small dimensions, so that it can also be cemented onto the surface of the support body 20 or the like. The associated detection circuit, shown only schematically, can have a first and a second transistor TR 1 and TR 2 , an associated resistor R , a first rectifier D 1 , associated connection conductor and other ones present in the drawing on the board 13 , not in detail have electrical components shown.

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.Furthermore, the evaluation can be carried out objectively by a Sensorvor device, instead of the eye the accumulation of the test equipment on the magnetic head surface, for example by illumination or a measuring beam and subsequent evaluation or display. This can be done by a fast working camera 31 or by digital image processing based on grayscale and the like. The like.

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.The evaluation can also be done with the help of magnetic tapes, such as known from sound film and EDP, the magnetic Record stray field, the values of which in standardized systems, e.g. by playing on Magnetton read and write heads devices. This leads to one worldwide the magnetic powder test agent under the same boundary conditions can check.

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.It is advantageous to protect the constant stray field emanating from the gap 24 against interference by applying a protective layer or film 32 (only a section is shown) to the gap. The invention can also be modified so that in the housing 10 or the intermediate housing 15 in the manner of a flashlight, also in the cylindrical shape of the housing or its electrical components, at least one on-off switch, one or more dry cell batteries 33 , connections 32 for mains or Voltage source, resistors and control elements are integrated.

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.If a test system is available which has an electrical supply, the magnetic head 19 can be connected to the power supply, for example by plug-in components 40 , as shown only schematically in FIG. 1. If this test system with automatic crack detection is in operation, the magnetic head should advantageously remain switched on during the entire test sequence so that deviations can be recognized immediately. Of course, depending on the individual case, the magnetic sound head can be operated with alternating current, direct current, rectified alternating current and a suitably variable frequency, voltage and current for the coil 23 ; Changes to the gap in terms of length and width and the cores can be designed differently, depending on the individual case. By means of other plug-in components, as shown only by way of example by plug 41 , one or more magnetic heads 19 are detachable on the housing 10 or 15 and can be exchanged as required.

Claims

1. Control device for the calibration of magnetic powder containing dry or fluid test medium, which is applied to a control body in the undisturbed testing of workpieces according to the magnetic powder method, in particular for surface cracks, characterized in that it has at least one, with a relatively thin gap ( 24 ) provided, at least one magnetizable core ( 21 , 22 ) and an associated magnetization circuit ( 23 , 25 , 27 , 29 ) for the core having magnetic head or sound magnetic head ( 19 ), which in a receiving or housing unit ( 10 ) under brought.

2. Control device according to claim 1, characterized in that at least one magnetic field size detector ( 25 ) is arranged near the gap ( 24 ).

3. Control device according to claim 2, characterized in that the magnetic field size detector consists of at least one Hall generator ( 25 ) or a field plate.

4. Control device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the Hall generator (s) ( 25 ) or the like. In the magnetic head, in particular its support core ( 20 ) made of ceramic material, embedded or arranged on this.

5. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetization circuit for one of the cores of the magnetic head ( 19 ) in a separate compartment ( 12 ) of the housing ( 10 ), in particular on a circuit board ( 13 ) is applied.

6. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that it is connected to at least one lamp ( 30 ), in particular for UV light.

7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that it is or is provided with at least one sensor ( 31 ) through which the test means accumulated on the magnetic field of the magnetic head ( 19 ) is measured or evaluated.

8. Control device according to claim 7, characterized in that that the sensor is an optical measuring device, in particular a Camera or a display by a measuring beam capturing and the corresponding image digitally processing Measuring device is.

9. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the gap ( 24 ) is covered by a relatively thin protective layer or film ( 32 ).

10. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the magnetic head ( 19 ) is formed with a predetermined roughness.

11. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of its magnetic heads ( 19 ) is replaceable, in particular pluggable, forms out.