DE741366C - Einrichtung zum Ermitteln von Fehlstellen in Werkstuecken und Schweissnaehten durch hochfrequente Schallschwingungen - Google Patents

Einrichtung zum Ermitteln von Fehlstellen in Werkstuecken und Schweissnaehten durch hochfrequente Schallschwingungen

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DE741366C
DE741366C DEK158473D DEK0158473D DE741366C DE 741366 C DE741366 C DE 741366C DE K158473 D DEK158473 D DE K158473D DE K0158473 D DEK0158473 D DE K0158473D DE 741366 C DE741366 C DE 741366C
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DE
Germany
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transmitter
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sound vibrations
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Expired
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DEK158473D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Eugen Klein
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Fried Krupp Germaniawerft AG
Original Assignee
Fried Krupp Germaniawerft AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Ermitteln von Fehlstellen in Werkstücken und Schweißnähten durch hochfrequente Schallschwingungen Auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung hat man eine Anzahl von Verfahren zum Ermitteln von Poren, Schlackeneinschlüssen, Rissen sowie Binde-und Wurzelfehlern in Schweißnähten lentwickelt. Die auf einer Magnetisierung des Prüflings beruhenden Verfahren haben allerdings, abgesehen von ihrer auf bestimmte Werkstoffe beschränkten Anwendungsmöglichkeit, den Nachteil, daß das Vorhandensein derartiger Fehlstellen teils nicht mit Sicherheit von anderen Einflüssen zu unterscheiden, teils nur unmittelbar an oder dicht unter der Oberfläche festzustellen ist.
  • Mit anderen bekannten Verfahren, wie die Röntgen- bzw. Gammadurchstrahlung, sind die wegen ihrer Kerbwirkung besonders gefährlichen zweidimensionalen Felder, wie Risse sowie Binde- und Wurzelfelder von Schweißnähten, nicht immer einwandfrei erkennbar. Solche Fehler machen sich nämlich im Schattenbild des Prüflinge meist nur dann bemerkbar, wenn einesteils die Spaltdicke nicht zu gering ist und andernteils die Durchstrahlung annähernd in Richtung der Fehlerfläche erfolgt, deren Winkellage j!edoch zunächst noch unbekannt ist und erst mühsam durch wiederholte Durchstrahlung in yerschiedenen Richtungen gesucht werden muß Es ist daher mit Rücksicht auf den erforderlichen Kosten. und Zeitaufwand praktisch unmöglich, jede Stelle des Werkstückes bzw. der Schweißnaht zu untersuchen; man begenügt sich vielmehr mit einzelnen Stichproben. Dabei können aber gerade die Stellen, an denen sich gefährliche Fehler befinden, leicht übergangen werden.
  • Ferner hat man zu dem gleichen Zweck auch schon eine Verwendung von Ultraschallwellen vorgeschlagen, die den Prüfling ebenfalls ganz durchdringen und auf der Austrittsseite durch einen Empfänger oder durch Beeinflussung eines optischen Systems gemessen werden sollen. Dabei wird die an Fehlstellen eintretende Absorption bzw. Reflektion der Schallwellen ausgenutzt; in einem solchen Bereich ist nämlich die auf der gegenüberliegenden Seite austretende Schallenergie geringer als in einem fehlerfreien.
  • Bereich. Auch bei diesem Verfahren muß die Vorrichtung jeweils auf zwei Seiten des Prüflings angeordnet werden; das ist manchmal überhaupt nicht durchführbar, jdenfalls aber umständlich, insbesondere wenn zum BFedienen ,dler Vorrichtung mehrere Personen erforderlich sind.
  • Bei dem geschilderten Stand der Technik besteht immer noch das Bedürfnis nach einer einfachen und zuverlässigen Einrichtung, mit der das ganze Werkstück bzw. die ganze Schweißnaht billig und schnell untersucht werden kann, um wenigstens grobie Fehlstellen mit unbedingter Sicherheit aufzufinden. Deshalb geht die vorliegende Erfindung von der Überlegung aus, daß in einem Körper vorhandene Fehlstellen sich nicht nur auf seine Schalldurchlässigkeit, sondern auch auf seinen Schwingungszustand auswirken. Nach einem auf dieser Grundlage beruhenden bekannten Verfahren werden der Schwingungssender und der Schwingungsaufnehmer ebenfalls an verschiedenen Stellen mit dem Prüfling in Berührung gebracht. Diese Stellen können zwar auf der gleichen Seite liegen, was aus den vorerwähnten Gründen an sich zweckmäßig ist; ,gerade dann lassen sich aber mit einer solchen Vorrichtung wegen des Abstandes der beiden Tastspitzen voneinander dicht am Rande einer Werkstückfläche oder am Ende einer Schxveißnaht liegende Fehler nicht mit Sicherheit ermitteln, weil auf etwa parallel zur Oberfläche verlaufende Risse nur der je weils in der Mitte zwischen dem Sender und dem Aufnehmer liegende Querschnitt geprüft werden kann.
  • Demgegenüber besteht die vorliegende Erfindung darin, daß das durch eine gleichbleibende Erregung verursachte schwingungsmäßige Verhalten der Prüflingsoberfläche an der jeweiligen Berührungsstelle des Senders untersucht wird, indem Sender und Empfänger durch den gleichen Körper gebildet werden. Verschiedene Ausführungsbeispiele für derartige Einrichtu,ngen, bei denen die membranarti;gen Eigenschaften einer von der Prüflingsoberfläche einerseits und der Fehlstelle andererseits begrenzten, an ihrem Umfang ein ge spannten Werkstoffwand ausgenutzt werden, sind an Hand von drei Abbildungen, der nachstehenden Beschreibung und dem Unteranspruch zu entnehmen.
  • In Abb. 1 ist im Innern des zu untersuchenden Prüflings 1 eine Fehlstelle2 dargestellt, die durch die Werkstoffschicht 3 von der Oberfläche des Prüflings getrennt ist. Zum Nachweis der Fehlstelle dient als Schallsender eine durch einen wechselstromgespeisten Elektromagneten 4 glciclimäßig erregte Stimjngabel 5. die mit ihrem Steg 6 gegen die Obeerfläche des Prüflings gedrückt und dabei längs derselben langsam verschoben wird.
  • Durch die Masse des Prüflings werden die von dem Schallsender auf ihn übertragenen Schwingungsausschläge beeinflußt, und zwar um so mehr, je größer die Massen an der Berührungsstelle des Steges sind. An der Fehlstelle ergibt die dünne Werkstoffschicht 3 eine geringere schwingende Masse als an den fehlerlosen, massiven Stellen des Prüflings.
  • Es wird daher dort ein größerer Schwingungsausschlag auftreten, der sich durch geeignet Mittel nachweisen läßt. Man kann zu diesem Zwecke die durch das Verhalten der Prüflingsoberfläche beeinflußte Schallstärke der Stimmgabel unmittelbar abhören. Sobald sich der Ton verstärkt, ist anzunehmen, daß sich ihr Steg über einer Fehistelle befindet. Eine andere Möglichkeit besteht im Messen des die Stimmgabel erregenden Stromes, da auch dieser durch einen veränderten Schwingungszustand der Gabel rückwirkend beeinflußt wird. Ferner läßt sich die jeweilige Schallstärke der Stimmgabel in beliebiger Entfernung feststellen, indem man mit ihr den Anker 7 eines W'echselstronierzeugers 8 koppelt, dessen Leitungen 9, 10 zu einem nicht gezeichneten Telephonhörer oder einem elektrischen Meßinstrument führen.
  • B,ei der in Abb. 2 dargestellten Vorrichtung ist der Steg 19 der Stimmgabel 20 von einer mit zwei Handgriffen 21, 22 versehenen Muffe 23 umfaßt, die in einem Fortsatz 24 den zur Erregung der Stimmgabel dienenden Elektromagneten 25 trägt. Zwischen dem unteren Ende der Muffe und der Spitze des Steges ist eine Druckfeder 26 eingespannt, die den an Hand eines Zeigers 27 genau einstellbaren Druck der Stimmgabel gegen die Oberfläche des Prüflings 28 überträgt. Eine solche Anordnung hat noch den weiteren Vorteil, daß der Schallsender auch nach dem Abheben vom Prüfling gedämpft wird, da dann die Muffe von der Feder gegen den schwingenden Bügel der Stimmgabel gedrückt wird. Hierdurch wird ein grelles Auftönen der Stimmgabel beim Abheben verhindert, das durch Kontrastwirkung die Ermittlung geringer Lautstärkeunterschiede beeinträchtigen könnte.
  • Zu einer noch genaueren Messung von Schallunterschieden kann eine Vorrichtung nach Abb. 3 verwendet werden. Es sind hier zwei miteinander verbundene Körper gleicher Hertzzahl angeordnet, von denen jeder sowohl Sender als auch Empfänger ist und die mit ihren Stegen 31, 32 gegen die Oberfläche des Prüflings 33 gedrückt werden. Damit das bei beiden Körpern mit gleicher Kraft geschieht, werden die Stege in Bohrungen der in der Mitte mit dem Handgriff 34 versehenen Traverse 35 geführt und durch unter sich gleiche Federn 36, 37 in Druckrichtung abgefedert.
  • Die Eiiegugg der als Stimmgabeln gezeichneten Schalisender verfolgt gesondert durch unter sich gleiche Elektromagnete 38, 39, die so mit pulsierendem oder Wlechselstrom gespeist werden, daß beide Sender gleiche Schwingungsausschläge haben, wenn zugleich auch ihre Stege in gleicher Weise von der Oberfläche des Prüflings beeinflußt werden, daß die Ausschläge aber unter sich abweichen, wenn die Rückwirkungen der Oberfläche infolge einer Fehlstelle im Bereich des einen Steges ungleich ,sind. Der hierbei auftretende Lautstärkenunterschied kann abgehört oder noch sicherer mit einer elektrischen Meßvorrichtung festgestellt werden. Mit ihr können die den Schwingungsausschlägen verhältnisgleichen Wechselströme verglichen werden, welche die von den Stimmgabeln angetriebenen Wechselstromerzeuger 40, 41 liefern. Diese Ströme werden gesondert je einem an sich bekannten Gleichrichteraggregat 42, 43 zugeführt, denen Gleichstromklemmen sinngemäß mit den Spulenklemmen eines Kreuzspulmessers 44 verbunden sind.
  • Solange die Schwmgungsausschläge der Stimmgabeln 29, 30 unter sich übereinstimmen, sind auch die Gleichspannungen sowie die Kreuzspulenströme unter sich gleich, und der Zeiger 45 befindet sich in seiner Mittelstellung. Wenn jedoch, wie aus der Abbildung ersichtlich ist, der Steg der einen Stimmgabel den Prüfling im Bereich einer Fehlstelle 46 berührt, so schlägt der Zeiger aus. An der Richtung dieses Zeigerausschlages kann man erkennen, welcher Sender sich über einer Fehlstelle befindet.

Claims (2)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Einrichtung zum Ermitteln von Fehlstellen in Werkstücken und Schweißnähten durch hochfrequente Schallschwingungen, wobei die durch vorhandene Fehler verursachten Änderungen der von einem Sender mit gleichmäßiger Errung auf den Prüfling ununterbrochen übertragenen Schwingungsenergie auf der gleichen Seite gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger durch den gleichen Körper (5, 20) gebildet werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln einer Differenzwirkung zwischen verschiedenen Stellen des Prüflings zwei Körper (29, 30) miteinander verbunden sind, die beide sowohl Sender als auch Empfänger darstellen.
DEK158473D 1940-08-20 1940-08-20 Einrichtung zum Ermitteln von Fehlstellen in Werkstuecken und Schweissnaehten durch hochfrequente Schallschwingungen Expired DE741366C (de)

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DE741366C true DE741366C (de) 1943-11-10

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DE (1) DE741366C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1287334B (de) * 1961-11-22 1969-01-16 Kleesattel Claus Verfahren zum Pruefen und Messen von Oberflaecheneigenschaften fester Koerper

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1287334B (de) * 1961-11-22 1969-01-16 Kleesattel Claus Verfahren zum Pruefen und Messen von Oberflaecheneigenschaften fester Koerper

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