DE4344193C2

DE4344193C2 - Process for applying a protective layer and protective element

Info

Publication number: DE4344193C2
Application number: DE19934344193
Authority: DE
Inventors: Peter Haeberlein
Original assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Current assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JP2720320B2; JPH07209256A; DE4344193A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung einer Schutzschicht auf einem Trägerelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Schutzelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.The invention relates to a method for attaching a Protective layer on a carrier element according to the generic term of claim 1 and a protective element according to the preamble of claim 10.

In vielen Anwendungsbereichen, bei denen es gilt, empfindli che Teile gegen Beschädigung zu schützen, werden heutzutage Schutzelemente eingesetzt, die aus mehreren Materialien be stehen, wobei mindestens eines der verwendeten Materialien besonders resistent gegenüber den im Einsatz auftretenden, eventuell Beschädigungen verursachenden Einflüssen ist. In der überwiegenden Zahl der Fälle gilt es dabei, einen Kompro miß zwischen optimaler Schutzfunktion und gleichzeitig opti malen anderen Funktionen zu erreichen.Sensitive in many areas of application Protecting parts against damage are nowadays Protective elements are used, which are made of several materials stand, at least one of the materials used particularly resistant to the occurring possible influences causing damage. In The vast majority of cases involve a compro between optimal protection and opti paint to achieve other functions.

Ein Beispiel für einen derartigen notwendigen Kompromiß zwi schen Schutz- und Nutzfunktion eines Schutzelementes sind die Schutzelemente, die zum Schutz von magnetischen Streuflußson den vor mechanischer Beschädigung in Prüfvorrichtungen mit rotierenden Prüfsonden eingesetzt werden. Bei solchen Prüf vorrichtungen schleifen die Prüfköpfe mit den Prüfsonden ent lang von Spiralbahnen über die Oberfläche von Prüfgegenstän den mit rundem Querschnitt, also zum Beispiel über die Außen flächen von Metallrohren. Die Empfindlichkeit der Methode nimmt mit abnehmendem Abstand zwischen Prüfoberfläche und Prüfsonde zu. Der Abstand soll typischerweise weniger als 1 mm betragen. Ein Schutzelement im Bereich von Prüfsonden einer solchen Vorrichtung sollte demnach einerseits möglichst dünn sein, es sollte jedoch andererseits dem durch das Schleifen erzeugten Abrieb möglichst lange widerstehen, um hohe Standzeiten der Prüfvorrichtung ohne Auswechslung von Schutzelementen zu ermöglichen. Ein Schutzelement muß auch unter Umständen größere Schläge, die durch Oberflächenunre gelmäßigkeiten des Prüfgegenstandes erzeugt werden können, unbeschadet überstehen. Weiterhin muß bedacht werden, daß Schutzelemente auch thermisch belastet sind. Dies zum einen durch Reibungswärme, in modernen Prüfvorrichtungen vor allem aber durch eine wesentliche Steigerung der magnetischen Streuflußenergie, die eine große Erwärmung der Prüfköpfe und des Prüfgutes zur Folge hat.An example of such a necessary compromise between The protective and useful function of a protective element are Protective elements used to protect magnetic stray flux against mechanical damage in test fixtures rotating test probes. In such a test devices grind the test heads with the test probes long of spiral tracks over the surface of test objects the one with a round cross-section, for example over the outside surfaces of metal pipes. The sensitivity of the method increases with decreasing distance between test surface and Test probe too. The distance should typically be less than 1 mm. A protective element in the area of test probes Such a device should therefore on the one hand, if possible be thin, but on the other hand it should be that of the Resist abrasion generated as long as possible Long service life of the test device without changing To enable protective elements. A protective element must also possibly larger blows caused by surface irregularities regularities of the test object can be generated, survive undamaged. It must also be borne in mind that Protective elements are also thermally stressed. On the one hand through frictional heat, especially in modern test equipment but by significantly increasing the magnetic Stray flux energy, which causes a large heating of the probes and of the test material.

Bei einer bekannten Prüfvorrichtung besteht das Schutzelement im Bereich des Prüfkopfes aus einer Remanit-Trägerplatte mit runden Durchlaßöffnungen, auf die einseitig eine Hartmetall platte von einigen Zehntel Millimeter Dicke aufgeklebt ist. Das Schutzelement ist gegenüber den Prüfsonden derart ange ordnet, daß die Prüfsonden in die Durchlaßöffnungen teilweise eingeführt sind und von der Innenseite der Hartmetallplatte im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung nur etwa ein Zehntel Millimeter entfernt sitzen. Bei schleifendem Prüfkopf beträgt der Abstand zwischen Prüfsonde und Oberfläche des Prüfgutes weniger als 1 mm.In a known test device, the protective element is present in the area of the test head with a Remanit carrier plate round openings, on one side of a hard metal plate of a few tenths of a millimeter in thickness is glued on. The protective element is compared to the test probes arranges that the test probes partially into the passage openings are inserted and from the inside of the hard metal plate in the assembled state of the device only about one Sit tenths of a millimeter away. With a grinding test head is the distance between the test probe and the surface of the Test material less than 1 mm.

Die Klebetechnologie ist bei Prüfkopf-Betriebstemperaturen im Bereich oberhalb 100°C nicht mehr ausreichend, da dort die mechanische Belastungsgrenze typischer Klebstoffe liegt. Bei der Verbindung von Trägerelement und Schutzplatte durch Lö ten, insbesondere durch Hartlöten, treten Verzugprobleme auf, die auf die stark voneinander abweichenden thermischen Aus dehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien für Träger element und Schutzplatte zurückgehen. So dehnen sich Schutz platten aus Hartmetall bei Erwärmung nur etwa halb so stark aus wie Trägerelemente aus Spezialstahl-Werkstoffen. Bei einer Verbindung zweier derartiger Elemente durch Löten, hat dies zur Folge, daß sich beim Abkühlen von der Löttemperatur Spannungen aufbauen können, die ein Verziehen der Schutz platte und des Trägerelementes verursachen können. Schutzele mente mit exakt definierter Geometrie, wie sie zur Wahrung des richtigen Abstandes zwischen Prüfsonde und Prüfmaterial in den oben erwähnten Prüfgeräten erforderlich sind, sind auf diese Weise nicht herstellbar. Ein nachträgliches Richten verzogener Schutzelemente führt in der Regel zum Reißen des Hartmetalls und scheidet daher aus.The adhesive technology is at test head operating temperatures in the Range above 100 ° C is no longer sufficient, since there the mechanical load limit of typical adhesives. At the connection of support element and protective plate by Lö problems, particularly due to brazing, cause warpage problems, the on the widely differing thermal off expansion coefficients of the materials used for supports element and protective plate. This is how protection stretches Tungsten carbide plates are only about half as strong when heated made of support elements made of special steel materials. At a connection of two such elements by soldering this has the consequence that when cooling from the soldering temperature Tensions can build up that warp the protection plate and the support element can cause. Schutzele elements with precisely defined geometry, such as those used for preservation the correct distance between the test probe and test material in the test equipment mentioned above are required cannot be produced in this way. A subsequent judging warped protective elements usually lead to the tearing of the Carbide and is therefore excluded.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur schaffen, das es erlaubt, unter weitgehender Vermeidung von Verzugsproble men eine temperaturstabile Verbindung zwischen Materalien un terschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhaltens zu schaf fen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein temperatur- und geometriestabiles Schutzelement aus einer Kombination von Materialien unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffi zienten zu schaffen.It is an object of the invention to provide a method that it allows, while largely avoiding problems of delay a temperature-stable connection between materials to create different thermal expansion behavior fen. It is also an object of the invention to provide a temperature and geometrically stable protective element from a combination of Materials with different coefficients of thermal expansion to create clients.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Patentan spruch 1 bzw. durch ein Schutzelement nach dem Patentanspruch 10 gelöst.This object is achieved by a method according to the patent saying 1 or by a protective element according to the claim 10 solved.

Erfindungsgemäß kann ein Schutzelement, insbesondere für Prüfvorrichtungen, dadurch hergestellt werden, daß auf einem Trägerelement eine Schutzschicht angebracht wird, indem min destens eine Schutzplatte stoffschlüssig mit einer vorzugs weise ebenen Anbringungsfläche eines Trägerelementes in Ver bindung gebracht wird, wobei dies dadurch erfolgen kann, daß die Schutzplatte zwischen der Anbringungsfläche und einem Gegenelement nach Art eines Sandwiches gehalten wird, daß danach unter Erwärmung von Trägerelement, Schutzplatte und Gegenelement gleichzeitig das Trägerelement und die Schutz platte sowie die Schutzplatte und das Gegenelement durch Löten miteinander zumindest bereichsweise verbunden werden, und daß nach Kristallisation der Lotschicht, bei konventio nellem Löten also nach einer gewissen Abkühlung von der Löt temperatur, das Gegenelement und die dieses haltende Lot schicht von der Schutzplatte entfernt werden.According to the invention, a protective element, in particular for Test devices are manufactured in that on a Carrier element a protective layer is applied by min preferably a protective plate cohesive with a preference wise flat mounting surface of a support element in Ver Binding is brought, which can be done in that the protective plate between the mounting surface and one Counter element is held in the manner of a sandwich that then with heating of the support element, protective plate and Counter element simultaneously the support element and the protection plate as well as the protective plate and the counter element Soldering are connected to one another at least in regions, and that after crystallization of the solder layer, at conventional After a certain cooling of the soldering temperature, the counter element and the solder holding it layer can be removed from the protective plate.

Die Schutzplatte kann vorzugsweise bei Raumtemperatur zwi schen der Anbringungsfläche und dem Gegenelement angeordnet und dort festgehalten werden. Das Aufeinanderhalten der ein zelnen Elemente kann zweckmäßigerweise so erfolgen, daß sich die Elemente bei Erwärmung entsprechend ihrer unterschied lichen Ausdehnungskoeffizienten frei ausdehnen können. So können die Elemente insbesondere etwa mittig an einer Stelle aufeinander festgehalten werden, so daß sich die Außenberei che der aufeinanderliegenden Elemente bei Ausdehnung frei gegeneinander verschieben können. Danach können die Elemente unter möglichst gleichmäßiger Erwärmung der gesamten Anord nung von Trägerelement, Schutzplatte und Gegenelement soweit erwärmt werden, daß in Kontakt mit der Anordnung gebrachtes Lotmaterial aufgrund von Kapillarkräften zwischen die einzel nen Elemente eindringen kann. Dieser Verfahrensschritt kann vorzugsweise unter Schutzgasatmosphäre erfolgen. Als Lotmate rial können Weichlote oder Hartlote Verwendung finden. Bei Weichloten kann eine thermische Nachbehandlung der Lotschicht zweckmäßig sein. Bevorzugt werden Hartlote, insbesondere Sil ber-Hartlote.The protective plate can preferably be between room temperature arranged the attachment surface and the counter element and be held there. The holding together of the one individual elements can expediently be such that the elements when heated according to their difference can expand expansion coefficients freely. So can the elements in particular approximately in the middle of one place are held together so that the outside area surface of the elements lying on top of one another is free can move against each other. After that, the elements while heating the entire arrangement as evenly as possible Support element, protective plate and counter element be heated that brought into contact with the arrangement Solder material due to capillary forces between the individual elements can penetrate. This step can preferably take place under a protective gas atmosphere. As solder mate rial, soft solders or hard solders can be used. At Soft soldering can be a thermal post-treatment of the solder layer be appropriate. Brazing alloys, in particular Sil, are preferred about hard solders.

Nach der Kristallisation der Lotschichten zwischen der An bringungsfläche des Trägerelementes und der Schutzplatte bzw. zwischen der Schutzplatte und dem Gegenelement sind die Ele mente der Anordnung miteinander stoffschlüssig fest verbun den. Die Kristallisation der Lotschichten erfolgt üblicher weise bei Abkühlung der Anordnung von der Löttemperatur, sie kann bereichsweise auch schon bei der Löttemperatur erfolgen, wenn sich aus dem noch flüssigen Lotmaterial und den damit verbundenen Materialien über den gesamten Zwischenraum zwi schen den zu verlötenden Elementen bei der Löttemperatur feste Phasen bilden. Bei der Abkühlung der Anordnung bauen sich aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungs koeffizienten der Materialien über die jeweiligen kristalli sierten Lotschichten vermittelt Spannungen in den einzelnen Materialien auf, die im wesentlichen etwa parallel zu den Kontaktflächen gerichtet sind. Das Material mit den größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten gerät bei Abkühlung unter Zugspannungen, während das Material mit den kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten, in der Regel also die Schutzplatte, unter Druckspannungen gerät.After the crystallization of the solder layers between the An Bringing surface of the support element and the protective plate or between the protective plate and the counter element are the ele elements of the arrangement firmly bonded together the. Crystallization of the solder layers is more common as the assembly cools down from the soldering temperature, they can also be done at the soldering temperature in some areas, if from the still liquid solder material and with it connected materials over the entire space between the elements to be soldered at the soldering temperature form solid phases. Build as the assembly cools different due to the different thermal expansion coefficients of the materials over the respective crystalli based solder layers conveys tension in the individual Materials that are substantially parallel to the Contact surfaces are directed. The material with the bigger ones thermal expansion coefficient gets on cooling under tension while the material with the smaller ones thermal expansion coefficient, usually the Protection plate, under pressure.

Während bei einer frei auf ein Trägerelement aufgelöteten Schutzplatte diese Druckspannungen einseitig an der Schutz platte angreifen, so daß asymmetrische Spannungsverhältnisse vorliegen, bauen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der dem Trägerelement gegenüberliegenden Seite der Schutz platte ebenfalls Spannungen auf, so daß sich die Spannungs verhältnisse in der Schutzplatte während des Abkühlens deut lich von denen in einer frei aufgelöteten Schutzplatte unter scheiden. Die Spannungsverhältnisse auf beiden Seiten der Schutzplatte können insbesondere symmetrisch sein. Das Gegen element kann bei dem Lötvorgang und beim Abkühlen eine Kom pensationsfunktion ausüben, die Einfluß auf die Eigenschaften der Schutzplatte hat.While with a freely soldered onto a carrier element Protection plate these compressive stresses on one side at the protection attack plate so that asymmetrical tension are present, build up in the method according to the invention the side opposite the support element of the protection plate also on tensions, so that the tension conditions in the protective plate during cooling Lich of those in a freely soldered protective plate underneath divorce. The tension on both sides of the Protective plate can in particular be symmetrical. The opposite element can have a com in the soldering process and when cooling exercise the pension function, which influences the properties the protective plate.

Nach der Kristallisation der Lotschicht, normalerweise also nach Abkühlen der Anordnung, kann erfindungsgemäß das Gegen element und die dieses haltende Lotschicht von der Schutz platte entfernt werden. Zur Entfernung können materialab tragende Verfahren wie Ätzen, Fräsen oder Sandstrahlen ein gesetzt werden. Vorzugsweise können das Gegenelement und die es haltende Lotschicht durch Schleifen von der Schutzplatte entfernt werden. Durch Schleifen können an dem Schutzelement besonders einfach eventuell gewünschte besondere Außensei tengeometrien hergestellt oder Anpassungen an die Geometrie des Einbauortes vorgenommen werden.After the crystallization of the solder layer, usually after cooling the arrangement, the counter according to the invention element and the solder layer holding this from the protection plate can be removed. For removal, material load-bearing processes such as etching, milling or sandblasting be set. Preferably, the counter element and the solder layer holding it by grinding from the protective plate be removed. By grinding on the protective element particularly simply possibly desired special outside egg geometry or adaptations to the geometry of the installation location.

Schutzelemente, die in Verschleißschuhen schleifender Prüf sonden eingesetzt werden, können vorzugsweise hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit, also des an ihnen durch Schleifen erfolgenden Materialabtrages, optimiert sein. Weiterhin kann gefordert sein, daß das Material der Schutzplatte die durch sie erfolgende Messung so wenig wie möglich beeinträchtigt. Das Schutzplattenmaterial darf daher nicht ferromagnetisch sein und sollte elektrisch möglichst schlecht leiten. So ist es möglich, Schutzplatten aus keramischen Werkstoffen zu ver wenden. Bevorzugt ist es, Schutzplatten aus verschleißfestem harten oder gehärteten Metall, vorzugsweise aus Hartmetall vorzusehen. Auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte hart metall-Schutzplatten erweisen sich einerseits als besonders verschleißfest, was hohe Standzeiten der Prüfköpfe ermög licht, andererseits sind Hartmetallplatten nicht so spröde, daß sie bei kurzzeitigen Schlägen leicht reißen.Protective elements grinding test in wear shoes probes can be used, preferably with regard to their wear resistance, i.e. that of them by grinding material removal, be optimized. Furthermore can be required that the material of the protective plate through measurement is affected as little as possible. The protective plate material must therefore not be ferromagnetic and should conduct as poorly as possible. So is it is possible to ver protective plates made of ceramic materials turn. It is preferred to use protective plates made of wear-resistant hard or hardened metal, preferably hard metal to provide. Hard made by powder metallurgy metal protective plates prove to be special on the one hand wear-resistant, which enables a long service life of the test heads light, on the other hand hard metal plates are not so brittle, that they tear easily with short-term blows.

Aufgeklebte Hartmetall-Schutzplatten zeigen nach längerem Betrieb kleine Risse. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, daß in dem prinzipiell inhomogenen Material viele kritische Defekte existieren, die bei mechanischer Belastung zur Riß entstehung und Rißausbreitung führen können. Erstaunlicher weise hat sich gezeigt, daß bei Hartmetallplatten gleicher Zusammensetzung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Trägerelementen aufgelötet wurden, die Zahl der Risse gegen über aufgeklebten Schutzplatten deutlich geringer ist. Dies könnte auf die oben erwähnten, besonderen Spannungsverhält nisse in den erfindungsgemäß verlöteten Schutzplatten zurück zuführen sein. Eventuell ist auch die dem Trägerelement ab gewandte Seite der Schutzplatte in ihrem oberflächennahen Be reich durch das Auflöten der Gegenplatte in ihrer Zusammen setzung verändert. Dies könnte dazu führen, daß die Rißent stehung an diesen Oberflächen erschwert wird, was die vermin derte Rißbildung in den erfindungsgemäß gelöteten Schutzplat ten erklären könnte. Die verminderte Rißbildung kann dazu beitragen, daß erfindungsgemäß hergestellte Schutzelemente gegenüber konventionell geklebten Schutzelementen gleicher Dicke deutlich höhere Standzeiten aufweisen. Das durch die höheren Standzeiten ausgedrückte bessere Abriebsverhalten könnte auch durch Eindringen von Lotmaterial in den Sinter körper des Hartmetalls und eine damit verbundene Verbesserung der Oberflächenstruktur herbeigeführt werden.Glued hard metal protective plates show after a long time Operation small cracks. This could be because that in the principally inhomogeneous material there are many critical ones Defects exist that crack under mechanical stress formation and crack propagation. More amazing wise it has been shown that the same with carbide plates Composition based on the inventive method Carrier elements were soldered against the number of cracks over glued-on protective plates is significantly lower. This could be due to the special tension ratio mentioned above nisse back in the protective plates soldered according to the invention to be led. The support element may also be off facing side of the protective plate in its near-surface area rich by soldering the counter plate together setting changed. This could lead to the crack standing on these surfaces is difficult, which the min derte crack formation in the protective plate soldered according to the invention could explain. The reduced crack formation can do this contribute that protective elements produced according to the invention compared to conventionally glued protective elements Thickness have significantly longer service lives. That through the longer service life expressed better abrasion behavior could also be caused by penetration of solder material into the sinter hard metal body and a related improvement the surface structure can be brought about.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines Gegenelementes beim Lö ten der Schutzplatte auf das Trägerelement kann dazu genutzt werden, Schutzelemente mit einer bestimmten gewünschten Krüm mung ihrer Oberfläche herzustellen. Dies kann dadurch er reicht werden, daß das Trägerelement und das Gegenelement be züglich ihres thermischen Ausdehnungsverhaltens aufeinander abgestimmt sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trä gerelement und das Gegenelement aus dem gleichen Material bestehen. Bei hinreichender Dicke des Gegenelementes liegen dann auf beiden Seiten der Schutzplatte im wesentlichen die gleichen Spannungsverhältnisse vor. Diese im wesentlichen symmetrische Spannungsverteilung führt dazu, daß die Sand wich-Anordnung aus Trägerelement, Schutzplatte und Gegenele ment bei Temperaturänderungen, also insbesondere auch beim Abkühlen von der Löttemperatur, keine zu Krümmungen führende Spannungen entstehen. Dies kann besonders auch für biegsame Trägerelemente von Bedeutung sein.The inventive use of a counter element in Lö The protective plate on the carrier element can be used for this be protective elements with a certain desired crumb manufacture their surface. He can do this be enough that the carrier element and the counter element be regarding their thermal expansion behavior towards each other are coordinated. It when the Trä gerelement and the counter element from the same material consist. If the counter element is sufficiently thick then essentially on both sides of the protective plate same tension. This essentially symmetrical stress distribution causes the sand wich arrangement of support element, protective plate and counter element ment in the event of temperature changes, in particular also when Cool down from the soldering temperature, no curvature Tensions arise. This can be especially useful for flexible Carrier elements may be important.

Zum Auflöten auf die vorzugsweise planparallele Schutzplatte weist das Gegenelement zumindest eine ebene Fläche auf. Vor zugsweise ist das Gegenelement als planparallele Gegenplatte ausgebildet, die sich leicht durch Ausschneiden oder Ausstan zen aus Flachmaterial herstellen läßt. Eine planparallele Ge genplatte ist auch besonders einfach zum Aufbau der Sandwich- Anordnung anzubringen und festzuhalten.For soldering onto the preferably plane-parallel protective plate the counter element has at least one flat surface. Before preferably the counter element is a plane-parallel counter plate trained that can be easily cut or punched out zen can be made from flat material. A plane-parallel Ge Genplatte is also particularly easy to build the sandwich Attach and hold the assembly.

Es ist möglich, die Schutzplatte auf einem Trägerelement an zubringen, das, wie die Schutzplatte selbst und ggf. das Ge genelement, als planparallele Platte ausgebildet ist. Ein derartiges Schutzelement wäre dann nach Entfernung des Gegen elementes auf seiner gesamten Fläche im wesentlichen aus zwei Materialien aufgebaut. Solche Schutzelemente können überall dort eingesetzt werden, wo es hauptsächlich auf den Schutz vor mechanischem Verschleiß und ggf. vor Schlägen an kommt.It is possible to attach the protective plate to a carrier element bring that, like the protective plate itself and possibly the Ge gene element, is designed as a plane-parallel plate. On such a protective element would then be after removing the counter element over its entire area built up two materials. Such protective elements can can be used wherever it is mainly on the Protection against mechanical wear and possibly against knocks is coming.

Insbesondere dort, wo die Dicke des Schutzelementes eine Rolle spielt, also auch dort, wo empfindliche Prüfsonden mög lichst nahe an einen Prüfgegenstand gebracht und gleichzeitig vor mechanischer Beschädigung geschützt werden sollen, ist es vorteilhaft, wenn das Trägerelement mindestens eine durch die Schutzplatte insbesondere vollständig abdeckbare Durchlaßöff nung aufweist. Im Bereich der Durchlaßöffnung bestimmt damit allein die Dicke der Schutzplatte die Dicke des Schutzelemen tes. Das die vorzugsweise kreisrunde Durchlaßöffnung umgeben de Material des Trägerelementes dient zur stoffschlüssigen Anbringung der Schutzplatte auf dem Trägerelement. Die Dicke der Schutzplatte, und damit auch indirekt der Abstand der Prüfsonde vom Prüfmaterial, können bei Trägerelementen mit Durchlaßöffnungen optimal an die Prüfaufgabe angepaßt werden.Especially where the thickness of the protective element is one It also plays a role where sensitive test probes are possible brought as close as possible to a test object and at the same time to be protected from mechanical damage, it is advantageous if the carrier element at least one by Protection plate in particular completely coverable passage opening has. Determined in the area of the passage opening only the thickness of the protective plate the thickness of the protective element tes. That surround the preferably circular passage opening de Material of the support element is used for the integral Attaching the protective plate to the support element. The fat the protective plate, and thus indirectly the distance of the Test probe from the test material, can be used with support elements Through openings can be optimally adapted to the test task.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angebrachte Schutzplat ten zeigen im Vergleich zu aufgeklebten Schutzplatten verbes serte Standzeiten. Anders ausgedrückt: bei akzeptabler Stand zeit sind dünnere Panzerungen möglich, die eine wesentliche Verbesserung der Prüfergebnisse zur Folge haben. Verringerun gen der Schutzplattendicke beispielsweise von 0,8 mm auf 0,6 mm sind dabei mit einer Erhöhung der Empfindlichkeit von 6 dB und verbessertem Stör-/Nutzverhältnis verbunden. Bei Trägerelementen mit mehr als einer Durchlaßöffnung kann für jede Durchlaßöffnung eine eigene Schutzplatte vorgesehen sein. Die Schutzplatten können in den Bereichen zwischen den Durchlaßöffnungen aneinander angrenzen. Mit Vorteil wird eine Trägerplatte, die mehrere Durchlaßöffnungen aufweist, mit einer einzigen Schutzplatte verbunden, die die Anbringungs fläche des Trägerelementes und damit auch alle Durchlaßöff nungen des Trägerelementes im wesentlichen vollständig ab deckt.Protective plate attached by the method according to the invention Compared to glued-on protective plates, these show better results service life. In other words: at an acceptable level Thinner armor is possible at times, which is essential Result in improvement of the test results. Decrease protection plate thickness of 0.8 mm, for example 0.6 mm are with an increase in sensitivity of 6 dB and improved noise / usage ratio. At Support elements with more than one passage opening can for each passage opening provided its own protective plate his. The protective plates can be in the areas between the Adjacent through openings. It will be an advantage Carrier plate, which has a plurality of passage openings, with connected to a single protective plate that holds the attachment surface of the support element and thus all passage openings openings of the carrier element essentially completely covers.

Die Fläche der Gegenplatte kann genau der Fläche der Schutz platte entsprechen. Bevorzugt ist es, eine Gegenplatte mit etwas kleinerer Fläche zu verwenden und diese so anzuordnen, daß die Schutzplatte die Gegenplatte allseitig geringfügig überragt. Dies kann besonders dann von Vorteil sein, wenn eine gelötete Anordnung aus Trägerelement, Schutzplatte und Gegenelement vor der Entfernung des Gegenelementes aus der sie haltenden Lotschicht in einer Haltevorrichtung befestigt wird. Diese zweckmäßige Halterung der Sandwich-Anordnung vor dem Entfernen, insbesondere also vor dem Abschleifen der Ge genplatte, ist dann besonders einfach, wenn die Haltevorrich tung eine Aufnahme aufweist, in die das Trägerelement mit der Schutzplatte vorzugsweise spielfrei einpaßbar ist. Schließt die Außenfläche der Aufnahme der Haltevorrichtung bündig mit der äußeren Ebene der Schutzplatte ab, so steht die Gegenplatte über die Haltevorrichtung hinaus und kann durch Schleifen geometrisch definiert abgetragen werden. Der genaue Abtrag kann dadurch gefördert sein, daß die Haltevor richtung in dem Bereich, der das eingesetzte Schutzelement umgibt, besonders gehärtet oder hart ist. Der Bereich, in dem das Schutzelement eingepaßt wird, kann beispielsweise mit Vorteil aus keramischem Werkstoff ausgebildet sein. Das Ab schleifen der Gegenplatte wird dann deutlich verlangsamt bzw. beendet, wenn das Schleifmaterial auf der harten Umfas sung der Schutzplatte schleift.The area of the counter plate can be exactly the area of protection plate match. It is preferred to have a counterplate to use a little smaller area and arrange it so that the protective plate, the counter plate slightly on all sides towered over. This can be particularly beneficial if a soldered arrangement of support element, protective plate and Counter element before removing the counter element from the they hold the solder layer attached in a holding device becomes. This expedient mounting of the sandwich arrangement before removal, especially before grinding the Ge genplatte is particularly easy when the holding device device has a receptacle in which the carrier element the protective plate can preferably be fitted without play. Closes the outer surface of the holder holder is flush with the outer level of the protective plate the counter plate beyond the holding device and can can be removed in a geometrically defined manner by grinding. Of the exact removal can be promoted in that the Haltvor direction in the area of the protective element used surrounds, is particularly hardened or hard. The area where the protective element is fitted, for example with Advantage be made of ceramic material. The Ab grinding of the counter plate is then slowed down significantly or ended when the abrasive material on the hard Umfas solution of the protective plate grinds.

Mit Vorteil ist die Haltevorrichtung bereits als Teil eines Verschleißschuhes ausgebildet, der zusammen mit dem Schutz element, das in ihn eingebaut, insbesondere eingeklebt wird, die in den Verschleißschuh eingebaute Prüfsonde schützt. Die Fertigung des Verschleißschuhes kann dann mit dem Einsetzen der Sandwich-Anordnung und dem anschließenden Abschleifen der Gegenplatte und der sie haltenden Lotschicht beendet sein. Jedes Schutzelement wird auf diese Weise individuell an die Dimensionen des Verschleißschuhes, in dem es befestigt ist, angepaßt. Durch die weitgehende Verzugsfreiheit der Schutz platte ist es möglich, eine Prüfsonde sehr genau von innen, also von der Seite des Trägerelementes, an die Schutzplatte heranzuführen. Typische Abstände liegen hier in der Größen ordnung eines Zehntel Millimeters, wobei Genauigkeiten von einem Hundertstel Millimeter eingehalten werden müssen, um präzise definierte Meßbedingungen zu erreichen. Besonders wenn mehrere, gemeinsam an einer Prüfsonden-Leiterplatte angeordnete und damit nicht individuell einstellbare Prüf sonden gemeinsam in den richtigen Abstand zur Schutzplatte gebracht werden müssen, sind derartig hohe Genauigkeitsanfor derungen mit ggf. verzogenen Schutzelementen nicht oder nur in Ausnahmefällen zu erfüllen.The holding device is advantageously already part of one Wear shoe trained together with the protection element that is built into it, in particular glued in, protects the test probe built into the wear shoe. The Manufacturing of the wear shoe can then begin with the insertion the sandwich arrangement and the subsequent grinding of the Counterplate and the solder layer holding it be finished. In this way, each protective element is individually adapted to the Dimensions of the wear shoe in which it is attached, customized. Protection thanks to the extensive freedom from distortion it is possible to insert a test probe very precisely from the inside, So from the side of the support element, to the protective plate introduce. Typical distances are in the sizes order of a tenth of a millimeter, with accuracies of a hundredth of a millimeter must be adhered to to achieve precisely defined measuring conditions. Especially if several, together on a test probe circuit board arranged and therefore not individually adjustable test together at the correct distance from the protective plate must be brought, are such high accuracy requirements changes with possibly warped protective elements not or only to be met in exceptional cases.

Ein Einbau der gelöteten Sandwich-Anordung in einer Halte vorrichtung, insbesondere also in dem dazugehörigen Ver schleißschuh, kann möglicherweise einer geringfügigen Relaxa tion des Schutzelementes nach Entfernung der Gegenplatte teilweise entgegenwirken. Ein nach dem Verfahren der Erfin dung hergestelltes Schutzelement kann an einer insbesondere als Verschleißschuh ausgebildeten Haltevorrichtung angeordnet sein und in Berührungskontakt mit dem Prüfgegenstand gebracht werden. An installation of the soldered sandwich arrangement in a holder device, in particular in the associated ver wear shoe, may have a slight relaxation tion of the protective element after removal of the counter plate partially counteract. One according to the inven's procedure dung manufactured protective element can in particular arranged as a wear shoe holding device be brought into contact with the test object will.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh rungsform in Verbindung mit der Zeichnung und den Unteran sprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander bei einer Ausführungsform verwirklicht sein. Ein Ausführungsbei spiel der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt die einzigeFurther features and details of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment form in connection with the drawing and the subordinate sayings. The individual characteristics can be used for alone or in combination with each other an embodiment can be realized. An execution example Game of the invention is shown in the drawing and in following explained in more detail. It shows the only one

Figur eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt eines in einem Prüfkopf mit Streuflußsonden angeordneten Schutzelementes.Figure a side view with partial section one in a test head with leakage flux probes arranged protective element.

Description of an embodiment

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Prüfkopfes 1 mit teil weisem Schnitt. Im Bereich des Schnittes sind drei Prüfsonden 2, 3, 4 zur Aufnahme des von einem nicht gezeigten, unterhalb des Prüfkopfes 1 in Berührungskontakt mit diesem angeordneten Prüfgegenstand ausgehenden magnetischen Streuflusses zu er kennen. Die Prüfsonden 2, 3, 4 sind auf einer gemeinsamen Prüfsonden-Leiterplatte 5 im Abstand zueinander angeordnet. Die Prüfsonden-Leiterplatte 5 weist eine Sensorbohrung 6 auf, durch die ein Temperatursensor 7 derart hindurchgesteckt ist, daß seine wirksame Spitze 8 auf gleicher vertikaler Höhe an geordnet ist wie die wirksamen Spitzen 9, 10, 11 der Prüfson den 2, 3, 4. Fig. 1 shows a side view of a test head 1 with a partially white section. In the area of the cut, three test probes 2 , 3 , 4 for recording the magnetic stray flux emanating from a test object (not shown ) arranged below the test head 1 in contact with the test object are known. The test probes 2 , 3 , 4 are arranged on a common test probe circuit board 5 at a distance from one another. The test probe circuit board 5 has a sensor bore 6 through which a temperature sensor 7 is inserted in such a way that its effective tip 8 is arranged at the same vertical height as the effective tips 9 , 10 , 11 of the test probe 2 , 3 , 4 .

Die Prüfsonden-Leiterplatte 5 ist durch Abstandhalter 12 von der Anschluß-Leiterplatte 13 getrennt, die vom Deckel 14 der Prüfvorrichtung 1 mittels einer Schraube 15 und eines Halte elementes 16 auf die Abstandhalter 12 gedrückt wird. Die Prüfsonden-Leiterplatte 5 sitzt auf dem Verschleißschuh 17 auf. Der Verschleißschuh 17 ist wie der Deckel 14 aus glas faserverstärktem Kunststoff gefertigt. In dem Verschleißschuh 17 sind kreisrunde Sondendurchlässe 18, 19, 20 sowie ein Sen sordurchlaß 21 ausgebildet, durch die hindurch die Prüfsonden 2, 3, 4 und der Temperatursensor 7 mit ihren wirksamen Spit zen bis in den Bereich unterhalb des Verschleißschuhes 17 ge steckt sind.The test probe circuit board 5 is separated by spacers 12 from the connection circuit board 13 , which is pressed from the cover 14 of the test device 1 by means of a screw 15 and a holding element 16 onto the spacers 12 . The test probe circuit board 5 sits on the wear shoe 17 . The wear shoe 17 , like the cover 14, is made of glass fiber-reinforced plastic. In the wear shoe 17 circular probe passages 18 , 19 , 20 and a Sen sordurchlaß 21 are formed, through which the test probes 2 , 3 , 4 and the temperature sensor 7 with their effective points zen are inserted into the area below the wear shoe 17 ge.

Im Beispiel in Fig. 1 ist das Schutzelement 22 bereits am Verschleißschuh 17 derart befestigt, daß die wirksamen Spit zen 9, 10, 11 der Prüfsonden 2, 3, 4 in Durchlaßöffnungen 23, 24, 25 des Trägerelementes 26 des Schutzelementes 22 einge führt sind. Die Durchlaßöffnungen 23, 24, 25 sind nach unten von der sich vollständig über das Trägerelement 26 erstrec kenden Schutzplatte 27 abgedeckt. Desgleichen ist die Sensor- Durchlaßöffnung 28 für den Temperatursensor 7 abgedeckt.In the example in Fig. 1, the protective element 22 is already attached to the wear shoe 17 in such a way that the effective points 9 , 10 , 11 of the test probes 2 , 3 , 4 in through openings 23 , 24 , 25 of the carrier element 26 of the protective element 22 are inserted . The passage openings 23 , 24 , 25 are covered at the bottom by the protective plate 27 which is completely covered by the support element 26 . Likewise, the sensor passage opening 28 for the temperature sensor 7 is covered.

Im Beispiel in Fig. 1 ist auf der dem Trägerelement 26 gegen überliegenden Seite der Schutzplatte 27 noch die gestrichelt gezeichnete Gegenplatte 29 zu erkennen, die die gleiche Dicke aufweist wie die Schutzplatte 27, und die von der Schutzplat te 27 in den Randbereichen etwas überragt wird. Fig. 1 stellt somit den Zustand des Prüfkopfes vor Abschleifen der Gegen platte 29 dar.In the example in FIG. 1, on the side of the protective plate 27 opposite the support element 26 , the dashed counter plate 29 can still be seen, which has the same thickness as the protective plate 27 , and which is slightly exceeded by the protective plate 27 in the edge regions . Fig. 1 thus shows the state of the test head before grinding the counter plate 29 .

Manufacture of the protective element and installation

Zuerst werden die einzelnen Elemente des Schutzelementes, al so die Trägerplatte 26, die im gezeigten Beispiel aus Remanit besteht, die Schutzplatte 27 und die Gegenplatte 29, die ebenfalls aus Remanit besteht, in der in Fig. 1 gezeigten An ordnung übereinander gelegt und in einer Lötvorrichtung ein gespannt. Die Einspannung erfolgt dabei so, daß sich die ein zelnen Elemente parallel zu ihren Kontaktflächen frei gegen einander verschieben können, wenn sie sich unter gemeinsamer Erwärmung aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdeh nungskoeffizienten unterschiedlich stark ausdehnen. Die Fi xierung der einzelnen Elemente aufeinander erfolgt üblicher weise durch eine etwa mittige Halterung der Elemente. Nach dem Hartlöten der Elemente bei etwa 600°C, bei dem das flüssige Lotmaterial unterstützt durch Kapillarwirkung zwi schen die einzelnen Elemente gelangt, wird die Gesamtanord nung abgekühlt und nach Abkühlen aus der Lötvorrichtung entnommen.First, the individual elements of the protective element, al so the support plate 26 , which consists of Remanit in the example shown, the protective plate 27 and the counter plate 29 , which also consists of Remanit, are placed one above the other in the arrangement shown in FIG. 1 and in one Soldering device clamped. The clamping is done so that the individual elements can move parallel to their contact surfaces freely against each other if they expand under different heating due to the different thermal expansion coefficients to different extents. The fi xing of the individual elements on each other is usually done by an approximately central mounting of the elements. After the elements have been brazed at around 600 ° C., at which the liquid solder material is supported by capillary action between the individual elements, the overall arrangement is cooled and removed from the soldering device after cooling.

Die Sandwich-Anordnung von Trägerelement 26, Schutzplatte 27 und Gegenelement 29 wird dann in dem Prüfkopf 1 im Bereich des Verschleißschuhes 17 in eine Öffnung eingepaßt, die durch unterhalb des Verschleißschuhes 17 angebrachte Keramikplatten 30 seitlich begrenzt wird. Die Sandwich-Anordnung wird mit Hilfe von Epoxy-Klebstoff mit dem Verschleißschuh 17 und den daran angeordneten Keramikplatten 30 verklebt. Wegen der er forderlichen Genauigkeit bei der Positionierung der Schutz platte kann dieser Schritt in einer speziellen Positionier vorrichtung vorgenommen werden. Dadurch kann sichergestellt werden, daß zwischen den wirksamen Spitzen 9, 10, 11 der Prüfsonden und der Innenseite 31 der Schutzplatte ein gerin ger Abstand von etwa einem Zehntel Millimeter bleibt. Dieser Abstand ist notwendig, damit bei einem eventuellen Schlag auf die Schutzplatte und einer entsprechenden Biegung der Schutzplatte in die entsprechende Durchlaßöffnung die emp findliche wirksame Spitze der Prüfsonde von der Schutzplatte nicht berührt wird. Aus meßtechnischen Gründen ist es ande rerseits notwendig, die Prüfsonde so nahe wie möglich an die Schutzplatte heranzubringen. Die Größe des Abstandes zwischen Schutzplatte 27 und den wirksamen Spitzen 9, 10, 11 der Prüf sonden ist somit eine Kompromißgröße, die genau eingestellt werden muß.The sandwich arrangement of carrier element 26 , protective plate 27 and counter element 29 is then fitted in the test head 1 in the area of the wear shoe 17 in an opening which is laterally delimited by ceramic plates 30 attached below the wear shoe 17 . The sandwich arrangement is glued to the wear shoe 17 and the ceramic plates 30 arranged thereon using epoxy adhesive. Because of the accuracy required when positioning the protective plate, this step can be carried out in a special positioning device. This can ensure that a small distance of about a tenth of a millimeter remains between the effective tips 9 , 10 , 11 of the test probes and the inside 31 of the protective plate. This distance is necessary so that in the event of a possible impact on the protective plate and a corresponding bending of the protective plate into the corresponding passage opening, the effective sensitive tip of the test probe is not touched by the protective plate. On the other hand, for metrological reasons, it is necessary to bring the test probe as close as possible to the protective plate. The size of the distance between the protective plate 27 and the effective tips 9 , 10 , 11 of the test probes is thus a compromise size that must be set precisely.

Wenn die Sandwich-Anordnung abstandsrichtig zu den Prüfsonden eingebaut ist und der die Sandwich-Anordnung haltende Kleb stoff getrocknet ist, kann der über die Unterseite der Kera mikplatten 30 hinausragende Teil der Sandwich-Anordnung, näm lich die Gegenplatte 29, abgeschliffen werden. Hierbei dienen die die Sandwich-Anordnung umgebenden Keramikplatten 30 durch ihre Härte eine geeignete Begrenzung des Abschleifens, so daß am Ende des Schleifvorganges die Außenfläche der Schutzplatte 27 bündig mit den Außenseiten der Keramikplatten 30 ab schließt.If the sandwich arrangement is installed at the correct distance from the test probes and the adhesive holding the sandwich arrangement has dried, the part of the sandwich arrangement protruding beyond the underside of the ceramic plates 30 , namely the counter plate 29 , can be ground off. In this case, the ceramic plates 30 surrounding the sandwich arrangement serve a suitable limitation of the grinding due to their hardness, so that at the end of the grinding process the outer surface of the protective plate 27 is flush with the outer sides of the ceramic plates 30 .

Claims

1. A method for applying a protective layer on a carrier element ( 26 ), in particular for the production of a protective element ( 22 ) for test devices, in which at least one protective plate ( 27 ) is integrally connected with a mounting surface formed on the carrier element ( 26 ), thereby characterized in that the protective plate ( 27 ) is held between the mounting surface and a counter element ( 29 ) that, while heating the carrier element ( 26 ), the protective plate ( 27 ) and the counter element ( 29 ), the carrier element ( 26 ) and the protective plate ( 29 ) 27 ) and the protective plate ( 27 ) and the counter element ( 29 ) by soldering at least in regions connected by a solder layer, and that after crystallization of the solder layer, the counter element ( 29 ) and the solder layer holding it from the protective plate ( 27 ) become.

2. The method according to claim 1, characterized in that the connection of the carrier element ( 26 ) and protective plate ( 27 ) and of the protective plate ( 27 ) and counter element ( 29 ) is carried out by brazing, in particular with hard silver solder.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the protective plate ( 27 ) made of wear-resistant material, in particular of hard or hardened Me tall, preferably consists of hard metal.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier element ( 26 ) and the counter element ( 29 ) are matched to one another with respect to their thermal expansion properties, in particular special are essentially the same.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier element ( 26 ) and the counter element ( 29 ) are made of the same material be.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the counter element ( 29 ) is designed as a preferably plane-parallel counter plate ( 29 ).

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier element ( 26 ) at least one through the protective plate ( 27 ) in particular completely coverable passage opening ( 23 , 24 , 25 ) has.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a soldered arrangement of the carrier element ( 26 ), protective plate ( 27 ) and counter element ( 29 ) before removal of the counter element ( 29 ) and the solder layer holding it in a holding device ( 17th , 30 ) is attached.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the counter element ( 29 ) and the solder layer holding this are removed by grinding the protective plate ( 27 ).

10. Protective element with a carrier element ( 26 ) and with at least one with the carrier element ( 26 ) integrally connected protective plate ( 27 ), characterized in that the plane-parallel protective plate ( 27 ) in particular with a substantially flat mounting surface of the carrier element ( 26 ) is soldered at least in some areas, in particular with hard solder, and in that the protective plate ( 27 ) in its outer region facing away from the carrier element ( 26 ) has been removed by removing a counter element ( 29 ) and an associated solder layer, e.g. B. by grinding, it has generated surface.

11. Protective element according to claim 10, characterized in that the protective element ( 22 ) on a holding device ( 17 , 30 ) for protecting at least one test probe movable relative to a test object ( 2 , 3 , 4 ), in particular a leakage flux probe, in the effective range the test probe is arranged and has a contact surface for contacting the test object.

12. Protection element according to claim 10 or 11, characterized in that the protective plate ( 27 ) made of wear-resistant material, in particular of hard or hardened Me tall, preferably made of hard metal.

13. Protective element according to one of claims 10 to 12, characterized in that the carrier element ( 26 ) at least one through the protective plate ( 27 ) in particular completely covered passage opening ( 23 , 24 , 25 ).