Verfahren zur Prüfung von Metallen auf inhomogene Stellen Es ist bekannt,
daß inhomogene Stellen in Metallen durch die Änderung ihrer elektrischen Leitfähigkeit
oder ihrer magnetischen Permeabilität nachgewiesen werden können. Zur Messung dieser
Änderungen dienen Verfahren, bei denen das zu untersuchende Metallstück in ein magnetisches
Wechselfeld gebracht wird und die entstehenden Wirbelströme und die Magnetisierbarkeit
an verschiedenen Stellen gemessen und verglichen werden.Method for testing metals for inhomogeneous areas It is known
that inhomogeneous places in metals by changing their electrical conductivity
or their magnetic permeability can be detected. To measure this
Changes are used to process in which the metal piece to be examined is converted into a magnetic
Alternating field is brought and the resulting eddy currents and the magnetizability
can be measured and compared at different points.
In vielen Fällen ist bei diesem Verfahren die Kenntnis der Art der
Inhomogenität, ob diese in der elektrischen Leitfähigkeit oder in der Permeabilität
oder in beiden gleichzeitig zu suchen ist, von entscheidender technischer Bedeutung.In many cases, knowing the nature of the
Inhomogeneity, whether in electrical conductivity or permeability
or to search in both at the same time, is of crucial technical importance.
Es wurde nun gefunden, daß die Art der Inhomogenität besonders einfach
und sicher durch Messung der Wirbelströme und der Magnetisierbarkeit des zu untersuchenden
Materials mit Wechselströmen verschiedener Frequenz festgestellt wird. Aus diesen
Messungen kann die Stärke der Wirbelströme und der Magnetisierbarkeit für sich berechnet
werden, da bei gleicher Stärke des magnetisierenden Feldes bekanntlich die Wirbelstromstärke
proportional der Frequenz, die Magnetisierung jedoch unabhängig von der Frequenz
ist. Zur Ausführung des Verfahrens kann beispielsweise die in der Abbildung dargelegte
Vorrichtung verwendet werden. Der unterteilte Eisenkern a ist mit drei Spulen
b, c
und d bewickelt. Die mittlere Spule b dient zur Magnetisierung
des Kernes mit Wechselstrom beliebiger Frequenz. Die beiden Sekundärspulenc und
d an denEnden des Eisenkernes sind gleich dimensioniert. Sie sind gegeneinandergeschaltet,
so daß an den Anschlüssen des Sekundärkreises nur eine kleine Wechselspannung auftritt,
die der Differenz der in den Spulen c und d induzierten Spannungen entspricht. Sie
kann nach den üblichen Methoden mit einem Wechselstrom- oder einem Gleichstrommeßgerät,
bei letzterem unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters, gemessen werden. Im
Bedarfsfalle kann zur Erhöhung der Empfindlichkeit die Spannung mit Verstärkern
erhöht werden.It has now been found that the type of inhomogeneity is determined particularly easily and reliably by measuring the eddy currents and the magnetizability of the material to be examined with alternating currents of different frequencies. From these measurements, the strength of the eddy currents and the magnetizability can be calculated individually, since it is known that the eddy current strength is proportional to the frequency, with the same strength of the magnetizing field, the magnetization, however, is independent of the frequency. For example, the device shown in the figure can be used to carry out the method. The divided iron core a is wound with three coils b, c and d. The middle coil b is used to magnetize the core with alternating current of any frequency. The two secondary coils c and d at the ends of the iron core have the same dimensions. They are connected against one another, so that only a small alternating voltage occurs at the connections of the secondary circuit, which corresponds to the difference between the voltages induced in coils c and d. It can be measured according to the usual methods with an alternating current or a direct current measuring device, in the latter case with the interposition of a rectifier. If necessary, the voltage can be increased with amplifiers to increase the sensitivity.
Mit dieser Vorrichtung können in an sich. bekannter Weise inhomogene
Stellen in dem zu untersuchenden Metallstück aufgesucht werden. Ist eine solche
Stelle gefunden, so wird gemäß der Erfindung durch Messungen mit Wechselfeldern
verschiedener Frequenz, z. B. 5o und 5oo Perioden/Sek., festgestellt, ob die betreffende
Stelle bezüglich der Leitfähigkeit oder der Magnetisierung oder beider inhomogen
ist. Je nach dem technischen Verwendungszweck
des Probekörpers
kann dieser trotz der Inhomogenität sehr wohl brauchbar sein, da in vielen Fällen
eine nur elektrische bzw. nur magnetische Inhomogenität nicht schädlich ist. Beispiel
Der Eisenkern a (vgl. Abbildung) wird mit Hilfe der Spule b mit Wechselstrom von
50 Perioden/Sek. magnetisiert. Die in der Spule c induzierte Spannung wird
durch die in Spule d induzierte so weit kompensiert, daß das Instrumente eine Spannung
von i Volt anzeigt. Nun wird das zu prüfende Metall- f, z. B. ein schwach magnetisierbarer
Chromnickelstahl, der Spule G genähert. Das Instrument e zeigt dann eine Spannung
von o,85 Volt an. Die Abnahme des Ausschlags um o, 15 Volt wird durch die
einander entgegenwirkenden Spannungen hervorgerufen, die durch die Wirbelströme
und die Magnetisierung des Probekörpers in c induziert werden. Nimmt man an, daß
die Wirbelströme allein eine Spannung von ew Volt, die Magnetisierung allein eine
Spannung von e. Volt induzieren würde, so wird e",-em ==0,i 5 Volt, Nun wird der
Kern a mit Wechselstrom von 500 Perioden/Sek. magnetisiert, und zwar ebenso
stark wie vorher mit 50 Perioden/Sek. Dann zeigt das Instrumente, wenn das
zu prüfende Metall f entfernt ist, eine Spannung von io Volt an, entsprechend der
iofachen Periodenzahl. Wird f genähert, so steigt der Ausschlag des Instrumentes
e auf 31 Volt: Die Zunahme um 2 1 Volt wird ebenfalls durch die Induktion der Wirbelströme
und der Magnetisierung in der Spule c hervorgerufen. Die Wirbelströme allein würden
eine Spannung von ioo ew Volt induzieren, da sie selbst iomal größer geworden sind
und außerdem infolge der iofachenPeriodenzahl bei gleicher Wirbelstromstärke die
iofache Spannung induziert wird. Die Magnetisierung allein würde eine Spannung von
io e,n Volt induzieren, da ihre Stärke gleich geblieben ist, infolgeder iofachen
Periodenzahl jedoch die iofache Spannung induziert wird. Man kann daher setzen:
ioo e" - io e", - 21 Volt. Aus den beiden Gleichungen ergibt sich in einfacher Weise:
eu, _-._ o,25 Volt, e,n = 0,4 Volt. Andere Steilen des Metallstückes f geben, sofern
sie sich von der obigen in ihren elektrischen und magnetischen Eigenschaften nicht
unterscheiden, dieselben Werte für ew und e.. An inhomogenen Stellen dagegen erhält
man andere Werte. Je nachdem ob e, oder e. verschieden ist von den oben angeführten
Werten, handelt es sich um eine bezüglich der Leitfähigkeit bzw. der Magnetisierbarkeit
inhomogene Stelle.With this device you can in itself. In a known manner, inhomogeneous locations are sought out in the metal piece to be examined. If such a point is found, according to the invention, measurements with alternating fields of different frequencies, e.g. B. 50 and 500 periods / sec., Determined whether the point in question is inhomogeneous in terms of conductivity or magnetization or both. Depending on the technical purpose of the test specimen, it may very well be usable despite the inhomogeneity, since in many cases an only electrical or only magnetic inhomogeneity is not harmful. Example The iron core a (see figure) is powered by the coil b with an alternating current of 50 periods / sec. magnetized. The voltage induced in coil c is compensated for by the voltage induced in coil d to such an extent that the instrument displays a voltage of i volts. Now the metal to be tested is f, z. B. a weakly magnetizable chrome nickel steel, the coil G approximated. The instrument then shows a voltage of 0.85 volts. The decrease of the rash is o, 1, 5 volts is produced by the mutually counteracting stresses induced by the eddy currents and the magnetization of the specimen in c. If one assumes that the eddy currents alone have a voltage of ew volts, the magnetization alone a voltage of e. Volt would induce, then e ", - em == 0, i 5 volts. Now the core a is magnetized with an alternating current of 500 periods / sec., As much as before with 50 periods / sec. Then the instrument shows When the metal to be tested f is removed, a voltage of 10 volts, corresponding to the 10 times the number of periods. If f is approached, the deflection of the instrument e increases to 31 volts: The increase of 21 volts is also due to the induction of the eddy currents and the magnetization in the coil C. The eddy currents alone would induce a voltage of 100 volts, since they themselves have become slightly larger and, in addition, because of the 10 times the number of periods, the voltage is induced for the same eddy current strength. The magnetization alone would produce a voltage of 10 Induce e, n volts because their strength has remained the same, but because of the 10 times the number of periods the voltage is induced the equations result in a simple way: eu, _-._ o, 25 volts, e, n = 0.4 volts. Other parts of the metal piece f give the same values for ew and e, provided they do not differ from the above in their electrical and magnetic properties. In contrast, other values are obtained at inhomogeneous places. Depending on whether e or e. differs from the values given above, it is an inhomogeneous location with regard to conductivity or magnetizability.