DE3828552A1 - Verfahren und vorrichtung zur risstiefenmessung - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur risstiefenmessungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rißtiefenmes
sung mittels einer Potential-Sonde, mit welcher der
Prüfling über zwei, an gegenüberliegenden Seiten des
Risses auf ihn aufgesetzte Sonden-Strompole mit einem
elektrischen Strom, vorzugsweise Wechselstrom, durchflu
tet wird und mittels zweier, an gegenüberliegenden Sei
ten des Risses auf der Verbindungslinie zwischen den
Strompolen unter bekanntem Abstand voneinander auf den
Prüfling aufgesetzter Sonden-Meßpole der Spannungsabfall
im Strompfad zwischen diesen Meßpolen gemessen und als
Kriterium für die Rißtiefe ausgewertet wird, indem er
in Beziehung gesetzt wird zu dem Spannungsabfall, der
mittels der Sonden-Strom- und -Meßpole auf einem fehler
freien Bereich eines Prüflings gleich zu bewertender
Werkstoff-Eigenschaften und -Geometrie gemessen wird
und aus dem ein in die Auswertung einbezogener Werk
stoffkorrekturwert hergeleitet wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Aus
übung eines solchen Verfahrens, bestehend aus
- - einem Meßgerät mit einer Stromquelle für die Liefe rung von stabilisiertem Strom für die Prüflingsdurch flutung und einer Auswerteeinheit, um die ihr zuge leiteten Spannungsabfalls-Meßwerte in Rißtiefenwerte umzusetzen, die einer Anzeigevorrichtung zugeführt werden
- - und mindestens einer, mit dem Meßgerät über ein fle xibles Kabel verbundenen Sonde mit zwei von der Strom quelle des Geräts gespeisten Strompolen (Tastspitzen) und weiteren unter festem bekanntem Abstand vonein ander und von den Strompolen in der Verbindungslinie der Strompole angeordneten Spannungs-Meßpolen (Tast spitzen), deren Meßwerte der Auswerte-Einheit des Meßgeräts zugeleitet werden.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Überprüfung
von rißbehafteten Werkstücken auf die Möglichkeit, sie
durch Nachbehandlung rißfrei zu machen, um ein Verwerfen
dieser Werkstücke überflüssig zu machen. Je wertvoller
die Werkstücke sind, um so mehr wird man den Weg der
Nachbehandlung bevorzugen und durch Ausschleifen oder
sonstige mechanische Nachbearbeitung den Riß zu entfernen
versuchen. Wird nach Abarbeiten der noch vorhandenen
Bearbeitungszugabe jedoch festgestellt, daß der Riß immer
noch nicht vollständig entfernt worden ist, so erweisen
sich nachträglich die Kosten für die Bearbeitung als
verloren. In dieser Tatsache liegt die wirtschaftliche
Bedeutung der Rißtiefenmessung begründet. Es kommt hinzu,
daß bei rechtzeitiger Kenntnis der Rißtiefe durch ein
geeignetes Verfahren zur Weiterverarbeitung u.U. auch
noch solche Teile verwendbar gemacht werden können, die
bei normaler Weiterverarbeitung Ausschuß geworden wären.
Zur Rißtiefenmessung lassen sich zwar auch das Ultra
schallprüfverfahren und das Wirbelstromverfahren einsetzen,
jedoch bieten diese Verfahren nicht die universellen
Anwendungsmöglichkeiten wie das als Ergänzung bereits
seit Jahrzehnten eingesetzte Potential-Sonden-Verfahren,
das allerdings nur bei metallischen Werkstücken anwendbar
ist.
Das Potential-Sonden-Verfahren beruht darauf, daß ein
zwischen zwei Polen in ein Werkstück eingeleiteter Durch
flutungsstrom, wenn in seinem Weg von einem Pol zum anderen
ein Oberflächenriß liegt, diesen umströmen und damit
einen größeren Weg zurücklegen muß als im Falle eines
rißfreien Stromwegs zwischen den Polen. Die Verlängerung
des Stromweges führt zu einer Vergrößerung des Poten
tialabfalles zwischen den beiden Meßpolen. Diese Ver
größerung des Potentialabfall-Meßwertes durch einen im
Stromweg befindlichen Riß läßt sich als Maß für die
Rißtiefe verwenden. Voraussetzung für die Anwendung des
Potential-Sonden-Verfahrens ist Jedoch, daß der Riß nicht
parallel zum Stromweg verläuft.
Für eine genaue Rißtiefenbestimmung mittels des Potential
sonden-Verfahrens sind allerdings Korrekturen aufgrund
der Prüflings-Werkstoffeigenschaften und -Geometrie und/oder
der unvermeidlichen Schwankungen der Übergangswiderstände
an den die Pole bildenden Taststellen notwendig. Die Ein
flüsse dieser Faktoren sind bei Gleich- und Wechselstrom
unterschiedlich. Während sich bei der Verwendung von
Gleichstrom vor allem geometrische Einflüsse bemerkbar
machen, werden Wechselstrommessungen mehr durch Verände
rungen der Permeabilität und der Leitfähigkeit des zu
prüfenden Materials beeinflußt.
Als Abhilfsmaßnahmen für die Meßwertverfälschungen infolge
von Änderungen in Werkstoff-Eigenschaften und -Geometrie
und/oder Schwankungen in den Übergangswiderständen an
den Tastspitzen sind Korrektur- und Kontrollmessungen
bekannt, die i.a. vor der eigentlichen Messung durchzufüh
ren sind. Um diese Korrektur- und Kontrollmessungen zu
vereinfachen, sind spezielle Eichsonden in Verbindung
mit Eichstäben bekannt geworden. Die Eichstäbe sind hin
sichtlich ihrer Werkstoffeigenschaften und Geometrie be
kannt und mit einem Riß bekannter Tiefe versehen. Die
Eichsonden weisen vier, unter gleichem bekannten Abstand
angeordnete, als Tastspitzen ausgeführte Pole auf, von
denen die beiden äußeren Strompole sind und die beiden
mittleren Meßpole. Es sind vier Justierschritte durchzu
führen:
- 1) Bei auf eine fehlerfreie Stelle des Eichstabes aufge setzter Eichsonde erfolgt mittels eines Nullpunkt- Potentiometers des Meßgerätes eine Nullpunkteinstellung auf dem Geräte-Anzeigeintrument.
- 2) Bei mit ihren Meßpolen auf gegenüberliegenden Seiten des Eichstabes aufgesetzter Eichsonde erfolgt an einem Empfindlichkeits-Potentiometer des Meßgerätes eine Einstellung der bekannten Rißtiefe auf dem Geräte- Anzeigeinstrument.
- 3) Bei an einer rißfreien Stelle des Eichstabes aufgesetzter Eichsonde wird der bekannte Abstand PA der Meßpole mittels des Nullpunkt-Potentiometers auf dem Instrument eingestellt.
- 4) Anschließend wird bei dieser Geräte-Einstellung die Eichsonde auf eine fehlerfreie Stelle des Prüflings unbekannter Materialeigenschaften aufgesetzt, an dem eine Rißtiefenmessung erfolgen soll. Aus dem sich dann ergebenden Anzeigewert A für den Polabstand läßt sich der Werkstoffkorrektur K errechnen als K = PA/A.
Mit diesem Werkstoffkorrekturwert sind alle anschließend
auf dem Prüfling erhaltenen Meßwerte zu multiplizieren.
Falls wegen der vorhandenen Oberflächenstruktur nicht
vorausgesetzt werden kann, daß die Übergangswiderstände
bei mehrfachem Aufsetzen stets gleich gehalten werden
können, sind alle angegebenen Kontroll- und Korrektur
messungen mehrfach durchzuführen.
Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, eine Mög
lichkeit zu schaffen, um die notwendigen Kontroll- und
Korrekturmessungen ohne gesonderte Eichvorrichtungen und in Verbindung
mit dem eigentlichen Tiefenmeßvorgang durchzuführen und
damit die Messung nicht nur schneller zu machen, sondern
vor allem auch sicherer.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale
des Anspruchs 1 (für das Verfahren) bzw. 5 (für die Vor
richtung zu lösen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unter
ansprüche.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sowie eine beispielsweise
Ausführung einer Vorrichtung zu seiner Ausübung sind
in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf
die Zeichnung erläutert. In dieser ist eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung mit einer Meßsonde in schematischer
Seitenansicht und - in wesentlich verkleinertem Maßstab -
einem Blockschaltbild eines dazugehörenden Meßgerätes
gezeigt.
Die Meßsonde S weist vier Tastspitzen 1, 2, 3, 4 auf,
von denen mindestens drei federnd (gehaltert) sind.
Die Tastspitzen 1, 2, 3, 4 sind alle als Meßsonden für
die Messung von Spannungspotentialen ausgeführt und
geschaltet, jedoch können die Pole 1 und 4 zusätzlich
als Strompole für die Zuführung eines Durchflutungsstromes
durch den Prüfling P ausgeführt sein. Die Stromeinleitung
kann jedoch auch durch zwei gesonderte, nicht dargestellte
Aufsetzkontakte erfolgen, wie sie für die Rißtiefenmessung
nach dem Potential-Sonden-Verfahren bekannt sind, die
rechts und links von der Sonde auf den Prüfling unter
Beachtung der dem Fachmann bekannten Regeln aufzusetzen
sind. Im Prüfling P befindet sich ein Riß R, dessen
Tiefe zu vermessen ist. Der Abstand A 12 und A 23 der
von den Tastspitzen 1, 2 und 3 gebildeten Meßpole 1, 2,
3 ist gleich, während der Polabstand A 34 zwischen den
Tastspitzen 3 und 4 um den Betrag D größer ist, also
A 34 = A 12 + D = A 23 + D ist.
Die Sonde S ist über ein flexibles Kabel K, dessen Adern
mit den Zuleitungen zu den Tastspitzen 1, 2, 3, 4 ver
bunden sind bzw. diese Zuleitungen (teilweise) umfassen,
mit den der Funktion der Meßpole 1, 2, 3, 4 entsprechenden
Schaltungen des Meßgerätes M verbunden, das einen Mikro
rechner enthält, in welchem die von den Meßpolen
1, 2, 3, 4 herrührenden Meßwerte entsprechend der Er
findung miteinander und mit in den Rechner eingegebenen
Meßparametern verknüpft werden können, wie nachstehend
erläutert werden wird.
Die Polpaare 1+2 sowie 3+4 bilden zwei Justierungs-
Meßabschnitte unterschiedlichen Polabstandes A 12 bzw.
A 34 = A 12 + D, der in den Rechner der Meßgeräte-Auswerte
einheit AE eingegeben bzw. eingebbar ist. Diese Polpaare
1+2 und 2+3 sind mit einer Justierungs-Meßschaltung JM
der Auswerteeinheit AE des Meßgerätes verbunden, welche
der Ermittlung des Werkstoffkorrekturwertes K dient.
Zu diesem Zweck ist die Justierungsschaltung JM mit
einem Vergleicher für den Vergleich der aus den Ju
stierungsabschnitten der Sonde S zugeleiteten beiden
Spannungsmeßwerte V 12 und V 34 und die Ermittlung des
daraus resultierenden Vergleichswertes Δ V 12, 34 aus
gerüstet, der einer Logikschaltung zugeführt wird.
Ein Speicher in der Justierungsschaltung JM dient der
Ablage des Polabstandsdifferenzwertes D für die bei
der Messung benutzte Sonde, der in die Logikschaltung
abrufbar ist, in welcher er mit dem Spannungsvergleichs
wert Δ V 12, 34 verknüpft wird im Sinne einer Ermittlung
des Werkstoffkorrekturwertes K, z.B. anhand der Beziehung
(1 + D/A 12) bzw. (1 - D/A 34) in Relation zum Vergleichs
wert Δ V 12, 34.
Das Polpaar 2+3, dessen Abstand A 23 gleich dem des
einen Justierungspolpaares 1+2 ist, also gleich A 12
ist, bildet den Meßabschnitt für die Rißtiefenmessung,
der an eine Rißtiefenmeßschaltung TM der Auswerteeinheit
AE des Meßgerätes angeschaltet bzw. anschaltbar ist.
In dieser wird der aus dem Meßabschnitt zwischen den
Polen 2 und 3 zugeleitete Spannungsmeßwert V 23 mit
dem Meßwert V 12 bzw. V 34 aus einem der Justierungs
abschnitte 1+2 bzw. 3+4 verglichen unter Bildung des
Vergleichswertes Δ V 12, 23 bzw. Δ V 23, 34, der proportional
ist der Rißtiefe und aus dem in Verknüpfung mit dem
Werkstoffkorrekturwert K die Rißtiefe ermittelbar ist,
deren Wert auf einer (nicht dargestellten) Anzeige
vorrichtung angezeigt werden kann.
Für die Korrektur hinsichtlich von Änderungen im Über
gangswiderstand an den Polen ist das Meßgerät mit einer
Polkontakt-Überwachungs- und Korrektur-Schaltung ÜM
ausgerüstet. Diese vergleicht den in der Justierungs
schaltung ermittelten Werkstoffkorrekturwert K mit in
einem Speicher abgelegten Grenzwerten G für den Plausi
bilitätsbereich des Korrekturwertes, der sich aus den
gemessenen Spannungswerten V 12, V 34 bezogen auf die
Abstände A 12, A 34 und die Abstandsdifferenz D ergibt.
Wenn der ermittelte Wert K nicht innerhalb dieses Plau
sibilitätsbereiches liegt, gibt die Schaltung ÜM ein
Sperr-Signal für die Tiefenmessung ab, welches anzeigt,
daß die Übergangswiderstände an den Polen bei der Justie
rungsmessung unzulässig voneinander abgewichen sind und
somit eine Tiefenbestimmung aufgrund des ermittelten
Korrekturwertes K zu einem verfälschten Meßwert führen
würde.
Die Überwachungs- und Korrekturschaltung ÜM kann auch
für die Speicherung von Grenzwerten für die Toleranz
grenzen der ermittelten Korrekturwerte ausgerüstet sein
und einen Vergleicher für den Vergleich von sich bei
aufeinanderfolgendem Aufsetzen der Sonde ergebenden,
innerhalb des Plausibilitätsbereichs liegenden Korrektur
werten K mit diesen Toleranzgrenzen aufweisen, welche
eine Mindest-Meßgenauigkeit vorgeben.
Eine Stromerzeugungsvorrichtung ST im Meßgerät liefert
einen stabilisierten Strom für die Prüflingsdurchflutung,
der über das Kabel K den Strompolen zugeführt wird, die
in der Zeichnung nicht dargestellt bzw. nicht als solche
gekennzeichnet sind. Es kann sich entweder um gesonderte
Strompole handeln oder die Kontaktspitzen 1 und 4 können
zusätzlich als Strompole ausgerüstet sein.
Basierend auf den Erfahrungen mit herkömmlichen Rißtie
fenmeßgeräten wird in der Regel ein mittelfrequenter
Wechselstrom, z.B. der Frequenz 1,5 kHz, für die Strom
durchflutung in der Stromerzeugungseinheit ST für die
Prüflingsdurchflutung zur Verfügung gestellt werden.
Mit einer solchen Frequenz ist es möglich, die Tatsache
der Schräglage eines Risses zu erkennen aufgrund eines
Vergleichs der Spannungsabfallswerte V 12 und V 34 in den
rißfreien Justierungsmeßabschnitten 1+2 und 3+4 für
den Fall, daß sich im Meßabschnitt 2+3 ein Riß befindet
und für den Fall, daß auch der Abschnitt zwischen dem
Polpaar 2, 3 rißfrei ist. Das Vorhandensein einer Schräg
lage des Risses festzustellen, ist deshalb von Bedeutung,
weil es bei Rissen mit Schräglage wünschenswert ist,
nicht die eigentliche Rißlänge zu ermitteln, sondern
deren Projektion in eine Ebene senkrecht zur Prüflings
oberfläche, weil diese das Maß bestimmt, um welches
das Werkstück bearbeitet werden muß, um einen rißfreien
Oberflächenzustand herbeizuführen. Unter der Rißlänge
ist in diesem Zusammenhang die Erstreckung des Risses
von der Oberfläche aus in Tiefenrichtung in der zur
Oberfläche schrägen Riß-Ebene zu verstehen. Bei Verwendung
von Gleichstrom und niederfrequentem Wechselstrom für
die Durchflutung wird bei der Rißtiefenmessung die Pro
jektion der Rißlänge senkrecht zur Oberfläche angezeigt,
wohingegen mit hochfrequentem Wechselstrom infolge des
sich immer stärker ausbildenden Skin-Effekts die Rißlänge
gemessen wird. Vorteilhaft ist es, wenn die Frequenz
des Durchflutungsstromes einstellbar ist.
Die Rißtiefenmessung mittels der vorstehend beschriebenen
Vorrichtung vollzieht sich nach folgendem Verfahren:
Wenn ein schräger Rißverlauf ausgeschlossen werden kann, was erfahrungsgemäß bei Ermüdungsrissen der Fall ist, wird die Sonde S so auf das Werkstück aufgesetzt, daß der Riß, dessen Tiefe gemessen werden soll, sich zwischen den Polen 2 und 3 befindet. Die sich bei Stromdurchflutung in dieser Sondenstellung ausbildenden Spannungsabfälle V 12 und V 34 zwischen den Polen 1, 2 und 3, 4 werden als Justierungs-Meßwerte der Justierungsschaltung JM zuge leitet und anhand des sich aus ihrem Vergleich ergebenden Vergleichswertes und des im Rechner abgelegten Polab stands-Differenzwertes D wird mittels des Rechners in der Justierungsschaltung JM der Auswerte-Einheit AE des Meßgerätes M der Korrekturwert K ermittelt und in der Schaltung ÜM durch Vergleich mit den Grenzwerten G darauf hin überprüft, ob er im Plausibilitätsbereich liegt. Wenn dies nicht der Fall ist, so bedeutet das unterschied liche Übergangswiderstände an den Polen. Es wird ein Sperrsignal ausgelöst, welches diese Tatsache dem Bedie nungsmann anzeigt. Eine weitere Auswertung muß dann so lange unterbleiben, bis sich bei erneutem Aufsetzen, ggfs. nach Verbesserung der Prüflingsoberfläche durch zusätzliches Bearbeiten im Kontaktbereich, plausible Verhältnisse ergeben. Das ist z.B. dann gewährleistet, wenn bei mehrfachem Sondenaufsetzen bei im Abschnitt 2, 3 liegenden Riß die Differenzwerte nicht nur innerhalb der Plausibilität schwanken, sondern auch nur innerhalb der ebenfalls im Rechner gespeicherten Toleranz. Ist auf diese Weise klargestellt, daß die Oberfläche des Prüflings meßfähig vorbereitet wurde und die der Ermitt lung des Wertes K zugrunde gelegten Messungen mit gleichen Polübergangswiderständen durchgeführt worden sind, so kann im gleichen Arbeitsgang die eigentliche Rißtiefen messung erfolgen, indem der Spannungsabfallswert V 23 für den Abschnitt 2+3 in der Rißtiefenmeßschaltung TM mit einem der beiden Spannungswerte V 12 bzw. V 34 für die rißfreien Abschnitte verglichen wird und aus dem sich daraus ergebenden Vergleichswert V 12, 23 bzw. V 23, 34 in Verknüpfung mit dem Korrekturwert K mittels des Rechners die Rißtiefe ermittelt und in der Anzeige vorrichtung angezeigt wird.
Wenn ein schräger Rißverlauf ausgeschlossen werden kann, was erfahrungsgemäß bei Ermüdungsrissen der Fall ist, wird die Sonde S so auf das Werkstück aufgesetzt, daß der Riß, dessen Tiefe gemessen werden soll, sich zwischen den Polen 2 und 3 befindet. Die sich bei Stromdurchflutung in dieser Sondenstellung ausbildenden Spannungsabfälle V 12 und V 34 zwischen den Polen 1, 2 und 3, 4 werden als Justierungs-Meßwerte der Justierungsschaltung JM zuge leitet und anhand des sich aus ihrem Vergleich ergebenden Vergleichswertes und des im Rechner abgelegten Polab stands-Differenzwertes D wird mittels des Rechners in der Justierungsschaltung JM der Auswerte-Einheit AE des Meßgerätes M der Korrekturwert K ermittelt und in der Schaltung ÜM durch Vergleich mit den Grenzwerten G darauf hin überprüft, ob er im Plausibilitätsbereich liegt. Wenn dies nicht der Fall ist, so bedeutet das unterschied liche Übergangswiderstände an den Polen. Es wird ein Sperrsignal ausgelöst, welches diese Tatsache dem Bedie nungsmann anzeigt. Eine weitere Auswertung muß dann so lange unterbleiben, bis sich bei erneutem Aufsetzen, ggfs. nach Verbesserung der Prüflingsoberfläche durch zusätzliches Bearbeiten im Kontaktbereich, plausible Verhältnisse ergeben. Das ist z.B. dann gewährleistet, wenn bei mehrfachem Sondenaufsetzen bei im Abschnitt 2, 3 liegenden Riß die Differenzwerte nicht nur innerhalb der Plausibilität schwanken, sondern auch nur innerhalb der ebenfalls im Rechner gespeicherten Toleranz. Ist auf diese Weise klargestellt, daß die Oberfläche des Prüflings meßfähig vorbereitet wurde und die der Ermitt lung des Wertes K zugrunde gelegten Messungen mit gleichen Polübergangswiderständen durchgeführt worden sind, so kann im gleichen Arbeitsgang die eigentliche Rißtiefen messung erfolgen, indem der Spannungsabfallswert V 23 für den Abschnitt 2+3 in der Rißtiefenmeßschaltung TM mit einem der beiden Spannungswerte V 12 bzw. V 34 für die rißfreien Abschnitte verglichen wird und aus dem sich daraus ergebenden Vergleichswert V 12, 23 bzw. V 23, 34 in Verknüpfung mit dem Korrekturwert K mittels des Rechners die Rißtiefe ermittelt und in der Anzeige vorrichtung angezeigt wird.
Wenn eine Schräglage des Risses nicht ausgeschlossen
werden kann, was in der Regel nur dann der Fall ist,
wenn es sich nicht um Ermüdungsrisse handelt, sondern
um solche, die während des Herstellungsprozesses des
Prüflings, z.B. beim Gießen, entstanden sind, ist es
zweckmäßig, die Justierungsmessungen zunächst auf einem
auch im Sonden-Abschitt 2+3 fehlerfreien Teil der Werk
stückoberfläche vorzunehmen, wozu die Sonde zunächst
so aufgesetzt wird, daß sich zwischen den Polen 2 und
3 kein Riß befindet. In dieser Sondenstellung werden
dann die vorstehend geschilderten Meßschritte in den
Abschnitten 1+2, 3+4 und 2+3 durchgeführt, unter Er
mittlung des Korrekturwertes K und der Rißtiefe "Null".
Anschließend wird die Sonde so aufgesetzt, daß sich
der zu vermessende Riß zwischen den Polen 2 und 3 befindet
und es wird durch Ermittlung des Spannungs-Vergleichs
wertes Δ V 12, 34 und dessen Verknüpfung mit dem Polab
standsdifferenzwert D wiederum mittels des Rechners
der Korrekturwert K ermittelt. Wenn dieser mit dem auf
dem fehlerfreien Teil der Oberfläche ermittelten Wert
K übereinstimmt, sind die Voraussetzungen zu einer ein
wandfreien Rißtiefenmessung gegeben, d.h. der Riß verläuft
senkrecht zur Oberfläche und die Übergangswiderstände
sind die gleichen. Es kann nun die Tiefenmessung durch
Auswertung des Spannungsmeßwertes V 23 im Wege des Ver
gleichs mit dem Spannungsmeßwert für einen der Justierungs
abschnitte 1+2 bzw. 3+4 und der Verknüpfung des resultie
renden Vergleichswertes mit dem Korrekturwert K erfolgen.
Ergeben sich Jedoch aus den Justierungsmessungen auf dem
fehlerfreien Oberflächenteil des Werkstücks und in dessen
Fehlerbereich unterschiedliche Korrekturwerte K, so wird
die Tiefenmessung durch das ausgelöste Sperrsignal verhin
dert. Läßt sich die Abweichung des Korrekturwertes für
den Rißbereich von dem der Messung auf dem rißfreien Ober
flächenteil durch Nacharbeit der Werkstückoberfläche im
Rißbereich nicht beseitigen, so liegt ein schräg verlau
fender Riß vor. In diesem Fall kann durch bewußte Aus
wertung der Differenzen der ermittelten Korrekturwerte
der Grat der Schräglage des Risses ermittelt werden.
Der dabei erhaltene Wert ist abhängig von der Prüffre
quenz. Es kann daher in diesem Fall nützlich sein, die
Messungen hintereinander mit Wechselströmen unterschied
licher Frequenz durchzuführen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Rißtiefenmessung mittels einer Potential-
Sonde, mit welcher der Prüfling über zwei, an gegenüber
liegenden Seiten des Risses auf ihn aufgesetzte Sonden-
Strompole mit einem elektrischen Strom, vorzugsweise Wech
selstrom, durchflutet wird und mittels zweier, an gegen
überliegenden Seiten des Risses auf der Verbindungslinie
zwischen den Strompolen unter bekanntem Abstand voneinan
der auf den Prüfling aufgesetzter Sonden-Meßpole der Span
nungsabfall im Strompfad zwischen diesen Meßpolen gemessen
und als Kriterium für die Rißtiefe ausgewertet wird, indem
er in Beziehung gesetzt wird zu dem Spannungsabfall, der
mittels der Sonden-Strom- und -Meßpole auf einem fehler
freien Bereich eines Prüflings gleich zu bewertender Werk
stoff-Eigenschaften und -Geometrie gemessen wird und aus
dem ein in die Auswertung einbezogener Werkstoffkorrektur
wert hergeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß durch Aufsetzen von mindestens vier Meßpolen (Tastspitzen) (1, 2, 3, 4) im Durchflutungs- Strompfad mindestens drei Meßabschnitte (12, 23, 34) abge teilt werden, von denen mindestens zwei Abschnitte (12, 34) unterschiedlichen Polabstandes (A 12, A 34 = A 12+D) an gegenüberliegenden Seiten des Risses liegen und ein mit einem dieser Abschnitte (12, 34) im Polabstand (A 23 = A 12) übereinstimmender Abschnitt (23) den Riß enthält und
- - die Spannungsabfälle (V 12, V 34) für die fehlerfreien Abschnitte (12, 34) unterschiedlichen Polabstandes (A 12, A 34) gemessen und die entsprechenden Meßwerte einem Mikrorechner zugeführt werden, in dem sie mit einander verglichen werden und aus (je)dem daraus resultierenden Vergleichswert und der diesem zugeord neten Polabstandsdifferenz (D) ein Werkstoffkorrektur wert ermittelt wird,
- - daß der so ermittelte Werkstoffkorrekturwert zwecks Überprüfung bzw. Korrektur der Polübergangswiderstände mit im Rechner in Zuordnung zu den Spannungsmeßwerten abgelegten, den Plausibilitätsbereich abgrenzenden Grenzwerten verglichen wird und bei Herausfallen des Korrekturwertes aus dem Plausibilitätsbereich die Messung der Spannungsabfälle in den fehlerfreien Ab schnitten (12, 34) nach erneutem Polaufsetzen und gegebenenfalls Nachbesserung der Prüflingsoberfläche im Meßbereich so oft wiederholt wird, bis der ermit telte Korrekturwert im Plausibilitätsbereich liegt
- - und daß der Spannungsabfall im den Riß enthaltenden Abschnitt (23) gemessen und der entsprechende Meßwert dem Mikrorechner zugeführt wird, in dem er mit min destens einem der Meßwerte aus den fehlerfreien Ab schnitten (12, 34) verglichen und der daraus resul tierende Vergleichswert unter Einbeziehung des Werk stoffkorrekturwertes für die Ermittlung der Rißtiefe ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der sich bei mehrfachem Polaufsetzen ergebende Werk
stoffkorrekturwert mit einem im Rechner gespeicherten
Toleranzbereich verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß, wenn ein schräger Rißverlauf nicht auszu
schließen ist, die Spannungsmessungen zunächst in einem
für alle Meßabschnitte fehlerfreien Prüflingsoberflä
chenbereich durchgeführt werden und anschließend im
Rißfeld mit der Polanordnung nach Anspruch 1, und daß
die dabei ermittelten Werkstoffkorrekturwerte miteinander
verglichen werden und bei Übereinstimmung die Spannungs
abfallsmessung im Rißbereichs-Abschnitt (23) mit Auswertung der
Rißtiefenermittlung erfolgt, während bei
Nicht-Übereinstimmung der ermittelten Korrekturwerte
die Prüflingsoberfläche im Meßbereich nachgebessert
und die Spannungsmessungen wiederholt werden, entweder
bis keine Differenz in den ermittelten Korrekturwerten
mehr auftritt oder bis die Auswertung der ermittelten
Differenzen eine Ermittlung des Grates der Schräglage
ermöglicht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Messungen zur Werkstoffkorrekturwertermittlung
mit Wechselströmen unterschiedlicher Frequenz durchgeführt
werden.
5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach mindestens
einem der Ansprüche 1-4, bestehend aus
- - einem Meßgerät mit einer Stromquelle für die Liefe rung von stabilisiertem Strom für die Prüflingsdurch flutung und einer Auswerteeinheit, um die ihr zuge leiteten Spannungsabfalls-Meßwerte in Rißtiefenwerte umzusetzen, die einer Anzeigevorrichtung zugeführt werden
- - und mindetens einer, mit dem Meßgerät über ein fle
xibles Kabel verbundenen Sonde mit zwei von der Strom
quelle des Geräts gespeisten Strompolen (Tastspit
zen) und weiteren, unter festem bekanntem Abstand
voneinander und von den Strompolen in der Verbin
dungslinie der Strompole angeordneten Spannungs-
Meßpolen (Tastspitzen), deren Meßwerte der Auswerte-
Einheit des Meßgerätes zugeleitet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß - - die Meßsonde mindestens vier Meßpole (1, 2, 3, 4) aufweist, von denen mindestens drei benachbarte Pole unter vorzugsweise gleichem, bekanntem Abstand (A 12, A 23) voneinander angeordnet sind, während ein weiterer Pol (4) von seinem benachbarten Pol (3) einen hiervon um einen bekannten Betrag (D) differierenden, vorzugs weise größeren Polabstand (A 34) hat, wobei mindestens zwei Polpaare (1+2, 3+4) unterschiedlichen Polabstandes als Justierungs-Meßabschnitte für die Werkstoffkorrek turwertermittlung mit einer Justierungsschaltung des Meßgeräts verbunden bzw. zu verbinden sind und ein weiteres Polpaar (2+3) als Rißtiefen-Meßabschnitt mit einer Rißtiefen-Meßschaltung des Meßgeräts verbunden bzw. zu verbinden ist
- - und daß das mit einem Mikrorechner ausgerüstete Meßgerät
folgende Schaltungen enthält
eine Justierungsschaltung mit einem Vergleicher für den Vergleich der Meßwerte aus den Justierungs-Meß abschnitten (12, 34) untereinander und einer Logik schaltung für die Ermittlung eines Werkstoffkorrek turwertes aus dem aus diesem Vergleich resultierenden Vergleichswert und der in den Rechner eingegebenen bzw. eingebbaren Polabstandsdifferenz (D), ferner
eine Polkontakt-Überwachungs- bzw. -Korrekturschal richtung mit einem Vergleicher für den Vergleich des ermittelten Werkstoffkorrekturwertes mit im Rech ner abgelegten bzw. ablegbaren Grenzwerten für den Korrekturwert-Plausibilitätsbereich, der bei Über schreiten dieser Grenzwerte ein Tiefenmeß-Sperrsignal erzeugt
und weiterhin eine Rißtiefen-Meßschaltung
mit einem Vergleicher für den Vergleich der Meßwerte aus dem Rißtiefenmeßabschnitt (23) mit den Meßwerten aus mindestens einem der Justierungs-Meßabschnitte (12, 34) und für die Ermittlung des resultierenden Vergleichswertes sowie mit einer Logikschaltung für die Ermittlung der Rißtiefe aus diesem Vergleichswert und dem ermittelten Werkstoffkorrekturwert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polkontakt-Überwachungs- bzw. -Korrekturschaltung
einen Vergleicher für den Vergleich der ermittelten
Werkstoffkorrekturwerte mit im Rechner abgelegten bzw.
ablegbaren Toleranzbereichs-Grenzwerten aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stromquelle für die Ezeugung des Durch
flutungsstromes in der Frequenz einstellbar ist.
Priority Applications (3)
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