DE682418C - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Laengs- und Querrissen in magnetisierbaren Werkstuecken - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Längs- und Querrissen in magnetisierbaren Werkstücken Für eine magnetische Prüfung von Werkstücken auf Fehler in Längs- und Querrichtung ist im allgemeinen eine Magnetisierung in mindestens zwei vorzugsweise zueinander senkrechten Richtungen erforderlich. In bekannter Weise wird deshalb in vielen Fällen zunächst eine Magnetisierung in der Längsrichtung zwischen den Polen eines Elektromagneten durchgeführt, wobei alle quer zur Längsrichtung des Prüflings verlaufenden Fehler in Erscheinung treten. Anschließend wird für den Nachweis der längs verlaufenden Fehlstellen unmittelbar durch den Prüfling oder bei hohlen oder durchbohrten Prüflingen durch einen in den Prüfling eingeführten Leiterstab ein Strom großer Stärke geschickt, der ein ringförmig um die Stromrichtung verlaufendes Magnetfeld bewirkt. Die entsprechende bekannte Anordnung ist schematisch in Abb. I dargestellt. Es bedeutet I einen Elektromagneten mit den Stromzuführungen 2 und 3. Zwischen den Polen des Magneten ist der Prüfling 4 angeordnet. Ein Hochstromerzeuger 5 ist durch die Leitungen 6 und 7 mit dem Prüfling verbunden. Die Speisung des Hochstromerzeugers erfolgt über die Klemmen 8 und 9.
• Um einen Nachweis von Längs- und Querfehlern in einem einzigen Arbeitsgang zu erreichen, kann in bekannter Weise die I,ängs-und Quermagnetisierung gleichzeitig durchgeführt werden. Dies führt ohne weiteres zum Erfolg, wenn die beiden sich überlagernden Magnetfelder von konstanter Stärke sind, wenn also z. B. der Elektromagnet I (Abb. I) mit Gleichstrom erregt wird und der Stromerzeuger 5 Gleichstrom durch den Prüfling sendet.
• In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, die Untersuchung mit Wechselstrom durchzuführen, da einerseits die Erzeugung großer Ströme bei Wechselstrom wesentlich einfacher ist und andererseits die bei pulsierenden Feldern auftretende Feldverdrängung nach der Oberfläche des Prüflings Vorteile bringt.
• Bei Versuchen in dieser Richtung hat sich jedoch gezeigt, daß eine befriedigende Erkennbarkeit gleichzeitig für Längs- und Querrisse bei Wechselerregung nicht ohne weiteres erzielt werden kann, weil bei dieser Versuchsdurchführung eine zeitliche Verschiebung im Verlaufe der beiden Magnetisierungskomponenten längs und quer auftritt. Selbst wenn der Elektromagnet I und der Hochstromerzeuger 5 gemäß der Abb. I von ein-und derselben Wechselspannungsquelle gespeist werden, wird sich doch normalerweise eine gewisse Phasenverschiebung im zeitlichen Verlauf der sich überlagernden Magnetfelder im Prüfling ergeben. Das resultierende Magnetfeld verändert dabei fortwährend seine Richtung. Durch diese ständige Anderung der Feldrichtung wird aber die Ausbildung des Fehlerbildes gestört. Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden diese Nachteile vermieden.
• Die Erfindung geht von einem der bekannten Verfahren und einer der bekannten Vorrichtungen zum Feststellen von Längs- und Querrissen in magnetisierbaren Werkstücken aus, wobei der Prüfling gleichzeitig in zwei verschiedenen, vorzugsweise senkrecht zueinanderliegenden Richtungen durch Wechselstrom gleicher Frequenz magnetisiert wird; und die Erfindung besteht darin, daß die Magnetisierung in beiden Richtungen mit gleichphasigem oder nahezu gleichphasigem oder mit einem um eine Halbperiode verschobenen zeitlichen Verlauf erfolgt, so daß eine die Ausbildung des Fehlerbildes störende periodische Änderung der Richtung des resultierenden Magnetfeldes nicht eintritt. Der Begriff des gleichphasigen; Verlaufs ist dabei allerdings nicht streng festgelegt, da der zeitliche Verlauf der Induktion im Prüfling nicht sinusförmig ist.
• Um jederzeit die richtige Phasenlage der beiden Magnetisierungskomponenten bei einer aus einem Elektromagneten zur Längsmagnetisierung des Prüflings und einem Hochstromerzeuger zur Quermagnetisierung des Prüflings durch starke Ströme bestehenden Prüfvorrichtung herbeiführen zu können, kann z. B. entweder der Elektromagnet I oder der Hochstromerzeuger 5 (Abb. I) über einen Phasenschieber bekannter Konstruktion gespeist werden.
• Eine einfachere Lösung ergibt sich, wenn die Anordnung von vornherein so getroffen wird, daß sich die Phasengleichheit der beiden Magnetisierungskomponenten zwangsläufig einstellt. Dies wird erfindungsgemäß z. B. dann erreicht, wenn die Schaltung nach Abb. I in der Weise geändert wird, daß der Hochstromerzeuger 5 mit der Wicklung des Elektromagneten 1 und dem Prüfling 4 in Reihe geschaltet wird (Abb. 2), so daß derselbe elektrische Erregerstrom sowohl zur unmittelbaren Magnetisierung des Prüflings, als auch zur Erregung des Elektromagneten dient.
• Bei Prüfung von Werkstücken mit Öffnungen oder Bohrungen kann der Magnetisierungsstrom in bekannter Weise anstatt durch den Prüfkörper selbst durch einen Hochstromleiter geschickt werden, der in die Öffnungen eingeführt bzw. durch die Bohrungen hindurchgeführt wird. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung für diesen Fall ist in Abb. 3 dargestellt. Erfindungsgemäß ist die Wicklung 14 eines mit einem lamellierten oder sonstwie unterteilten Eisenkern 13 versehenen Elektromagneten mit dem Hochstromerzeuger 5 verbunden. Man kann nunmehr das gesamte Gebilde aus Wicklung und Kern in Öffnungen oder Bohrungen eines Prüflings 4 einführen, so daß die Magnetwicklung gleichzeitig den Hochstromleiter für die Quermagnetisierung des Prüflings darstellt. Durch die magnetische Wirkung des Kernes wird dem ringförmig um den Hochstromleiter verlaufenden Felde eine Komponente parallel zur Stromrichtung zugefügt, so daß auch senkrecht zur Stromrichtung verlaufende Fehler nachgewiesen werden.
• Bei den beschriebenen Prüfvorrichtungen ist es von Wichtigkeit, daß eine Möglichkeit zur gegenseitigen Anpassung der Stärke der beiden Feldkomponenten gegeben ist. Bei der Prüfvorrichtung nach Abb. 2 läßt sich diese z. B. erfindungsgemäß durch einen veränderlichen Luftspalt im Kern des Elektromagneten bewirken.
• Bei der Prüfvorrichtung nach Abb. 3 sind erfindungsgemäß Mittel zur Veränderung der Eisenstärke des Elektromagneten vorgesehen, mit deren Hilfe die Längskomponente des Magnetfeldes beeinflußt werden kann.
• Eine andere Regelmöglichkeit ergibt sich, wenn erfindungsgemäß der Kern I3 des Elektromagneten mit einer zusätzlichen Wicklung I8 versehen wird, die durch eine gegebenenfalls regelbare induktive oder kapazitative Bürde, z. B. eine Regeldrossel 12, belastet wird. Im letzteren Falle fließt dann beispielsweise in der Wicklung ein dem Erregungsstrom entgegenwirkender induktiver Belastungsstrom, der die Längskomponente des Feldes schwächt. Durch geeignete Ohmsche oder gemischte Belastung der Hilfswicklung läßt sich dabei nötigenfalls in gewissen Grenzen auch eine Verschiebung der Phasenlage der Magnetisierung herbeiführen. In Abb. 3 ist zwischen den Kontakten Io und II eine derartige Hilfswicklung gestrichelt eingezeichnet.
• Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer aus einem lamellierten Kern I3 und einem gewendelten Hochstromleiter 14 gebildeten Prüfvorrichtung. Diese wird in eine im Prüfling vorhandene Öffnung eingeführt. Die Stromzufuhr kann über Kabel erfolgen, die mit den zur Vermeidung von Wirbelströmen geschlitzten : Endstücken 15 und 16 verschraubt werden. Manchmal ist es auch zweckmäßig, den Stab mit seinen ebenen Stirnflächen unmittelbar zwischen die Stromzuführungsbacken eines üblichen Gerätes für magnetische Werkstoffprüfung zu klemmen.
• Mit I7 ist ein Hartpapierrohr zur Isolation zwischen Kern und Wicklung bezeichnet.
• Für den Vergleich der Phasenlagen beider Magnetisierungen ist erfindungsgemäß eine Anzeigevorrichtung vorgesehen.

Claims (7)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zum Feststellen von Längs-und Querrissen in magnetisierbaren Werkstücken, bei dem der Prüfling gleichzeitig in zwei verschiedenen, vorzugsweise senkrecht zueinanderliegenden Richtungen durch Wechselstrom gleicher Frequenz magnetisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung in beiden Richtungen mit gleichphasigem oder nahezu gleichphasigem oder mit einem um eine Halbperiode verschobenen zeitlichen Verlauf erfolgt, so daß eine die Ausbildung des Fehlerbildes störende periodische Änderung der Richtung des resultierenden Magnetfeldes nicht eintritt.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I mit einem Elektromagneten zur Längsmagnetisierung des Prüflings und einem Hochstromerzeuger zur Quermagnetisierung des Prüflings durch starke Ströme gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung des Hochstromerzeugers 5 mit der Wicklung des Elektromagneten I und dem Prüfling 4, so daß derselbe elektrische Erregerstrom sowohl zur unmittelbaren Magnetisierung des Prüflings, als auch zur Erregung des Elektromagneten dient.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 zum Prüfen von Werkstücken mit Öffnungen oder Bohrungen, in die bzw. durch die ein Hochstromleiter ein-bzw. hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (14) eines mit einem lamellierten oder sonstwie unterteilten Eisenkern (I3) versehenen Elektromagneten mit dem Hochstromerzeuger verbunden ist und somit gleichzeitig den Hochstromleiter für die Quermagnetisierung des Prüflings darstellt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Luftspalt im Eisenkern des Elektromagneten veränderbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Eisenstärke des Elektromagneten.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Wicklung (I8) auf dem Kern (I3) des Elektromagneten, die durch eine gegebenenfalls regelbare induktive oder kapazitative Bürde (I2) belastet wird.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung für den Vergleich der Phasenlage beider Magnetisierungen.