DE833260C - Verfahren zum Pruefen eines Gegenstandes oder Teiles auf Oberflaechenfehler - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 6. MÄRZ 1952

IXb 42k

Die Erfindung bezieht sich auf Prüfung und Untersuchung von Rissen, Sprüngen oder sonstigen Materialfchlern. Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung eines verbesserten Verfahrens, welches geeignet ist, zu untersuchende Teile auf sehr kleine Oberflächenrisse zu prüfen, welche durch die bisher bekannten Untersuchungsverfahren nicht deutlich sichtbar gemacht werden konnten. Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf eine Einrichtung bzw. auf Mittel zur praktischen Durch^: führung dieses Verfahrens.

Die Erfindung hat besonderen Wert für die Untersuchung von geschweißten oder geschmiedeten Metallteilen vor dem Gebrauch, währenddessen die betreffenden Metallteile hohen Beanspruchungen unterworfen werden.

Um auf metallischen oder nichtmetallischen Oberflächen die genaue Lage von Rissen oder sonstigen Unstetigkeiten festzustellen, hat man bisher schon verschiedene Arten von Eindringmitteln ver- ao wendet. Das übliche Verfahren bestand darin, das Eindringmittel aufzubringen und dann die Oberfläche zu waschen oder abzuwischen. Etwa vorhandene Oberflächenrisse wurden dann durch das Heraussickern des Eindringmittels aus den Rissen, »5 Spalten oder sonstigen Vertiefungen der Oberfläche sichtbar gemacht. Um die Sichtbarkeit dieser Heraussickerung zu erhöhen, wurden dem Eindringmittel mannigfaltige Anzeigemittel oder Indikatoren, Färbungsmittel, Kupplungsmittel oder fluoreszierende Mischungen hinzugefügt, und oft wurden auch absorbierende Pulver oder Puder angewendet.

um das Eindringmittcl rings um den RiB auszubreiten, zum Zwecke, das Bild des Fehlers zu vergrößern.

Ein derartiges Eindringmittel muß eine sehr geringe Oberflächenspannung besitzen, wenn es in die feinsten Risse eindringen soll. Diese Eigenschaft gestattet der Flüssigkeit, die Oberfläche zu benetzen und sich über die Oberfläche und in jegliche vorhandenen Vertiefungen oder Risse und Spalten auszubreiten. Auch die Kapillarität kann das Eindringen unterstützen.

Nachdem das überschüssige Eindringmittel von der Oberfläche entfernt worden ist, werden die von dem Eindringmittel gebildeten Taschen, welche in den kleineren Rissen eingeschlossen sind, durch Kapillarwirkung zurückgehalten. Wenn die Obor-Hächenöffnung des Risses weit genug ist, können die auf der Oberfläche abgelagerten Teilchen des Absorbierungsmittels den Meniskus an der Obcrfläche des zurückgehaltenen Eindringmittcls erreichen und dem letzteren gestatten, durch Kapillarwirkung herauszukriechen. Es ist jedoch offensichtlich, daß diese Wirkung im Falle von sehr kleinen Rissen nicht eintreten kann, weil das feinste Pulver bzw. der feinste Puder, welcher zum Ablöschen oder zum Aufsaugen verwendet wird, noch zu grob ist. um den Flüssigkeitsspiegel in so engen Rissen zu erreichen.

Ein wesentliches Ziel der Erfindung besteht darin, ein Mittel und ein Verfahren zu Oberrlächenrißprüfung gemäß dem Eindringmittel- und Entwickleriyp zu schaffen, bei dem ein Eindringmittcl verwendet wird, welches in die feinsten Risse und Spalten eindringen kann, und welches leicht und rasch herauskriecht, um eine Anzeichnung bzw. ein Abbild des Risses zu bilden.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines neuen Mittels und Verfahrens zur Entwicklung einer deutlichen Spur eines Risses, in welchem sich ein gefärbtes Eindringmittel befindet.

Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Mittels und Verfahrens zur Hervorbringung einer vergrößerten deutlichen Spur des Risses.

Schließlich besteht ein weiteres Ziel der Erfmdung darin, ein Mittel und ein Verfahren zu schaffen, durch das eine bleibende Aufzeichnung eines durch das vorstehende Verfahren erzielten Untersuchungsergebnisses konserviert werden kann. Die vorliegende Erfindung verwendet ein Eindringmittel mit einer niedrigen Anfangsoberflächenspannung, die sich durch Verdunstung sehr schnell vergrößert. Es wird ein Weichmacher mit einer hohen Oberflächenspannung verwendet, welcher in einem flüchtigen Lösungsmittel mit niedriger Oberflächenspannung aufgelöst wird. Nachdem die Eindringmittellösung den Riß ausgefüllt hat und der Überschuß entfernt worden ist, beginnt das flüchtigere Lösungsmittel an der frei liegenden Oberfläche zu verdunsten. Das flüchtige Lösungsmittel verdunstet schneller, als es durch Diffusion wieder ersetzt wird, so daß der Weichmachergehalt des außen liegenden Teiles der eingeschlossenen Farblösung anwächst, wobei seine Oberflächenspannung über diejenige im Innern bzw. im Kern der Farblösung ansteigt.

Das Ergebnis dieser Wirkung ist ein Herauskriechen der Lösung auf die Metalloberfläche, wo ein Farblösungsabsorbierungsmittel dafür sorgt, dal.' sich die Lösung durch Kapillarwirkung zu einem ausgedehnten, vergrößerten Muster ausbreitet, dessen Abmessungen um ein Vielfaches größer sind als diejenigen des Hisses.

Bestimmter ausgedrückt, umschließt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Eindringmittelfarblösung, welche hauptsächlich aus einer oder mehreren der organischen Flüssigkeiten zusammengesetzt ist, welche z. B. in der Kunststoff technik als Weichmacher bekannt sind und mit einem geeigneten Farbmittel, vorzugsweise von roter Farbe, vermischt sind.

Dieses gefärbte Eindringmittel wird auf die Oberfläche eines zu untersuchenden Teiles aufgebracht, und nach einem kurzen Zeitintervall wird die Oberfläche davon gesäubert. Die gesäuberte Oberfläche wird dann mit einem dünnen Überzug eines fein verteilten Farbabsorbtionsmittels vorzugsweise von weißer Farbe bedeckt. Dieses Färbabsorbicrungsmittcl ist vorzugsweise in einer schnell verdunstenden Flüssigkeit suspendiert (fein verteilt). Die Zwischenräume zwischen den Partikeln des Farbabsorbierungsmittels bilden feine Kapillaren, welche den Farbstoff aus der vergleichsweise viel größeren Fehlerstelle (RiI.)) absorbieren. Durch dieses Ausfließen des in dem Riß eingeschlossener. Eindringmittels in den trockenen Entw icklcrüberzug färbt sich der Entwicklerübcrzug in einem ausgedehnten, deutlich sichtbaren Muster und enthüllt auf diese Weise die fehlerhafte Stelle. Da die meisten Weichmacher viskose, nicht verdunstende Stoffe von ziemlieh hoher Oberflächenspannung sind, werden die Viskosität und die Oberflächenspannung dadurch verringert, daß die Weichmacher in einer flüchtigeren Lösung geringerer Oberflächenspannung von gleichem oder größcrem Volumen aufgelöst werden, so daß die Mischung leicht und rasch in die kleinsten Risse eindringer, kann. In gewissen Fällen kann das Eindringvermögen weiterhin durch Hinzufügung von geeigneten wirksamen Oberflächcnbenetzungsmitteln verstärkt werden. Viele derartige Benctzungsmitte-1 sind in der Technik wohlbekannt.

Als Beispiel für Weichmacher, welche experimentell geprüft und für die Rißuntersuchung genügend gefunden wurden, sind u. a. folgende verwendet worden: Benzylalkohol, Amyl-, Diamyl-, Butyl-, Dibutyl-, Äthyl-, Diäthyl-, Methyl- und Dimethylacetate, -butyratc, -zitrate, ("innamate, Äther. Salicylate, Glykolate, Phthalate, Maleinate, Sebazinate. Succinatc und Propionate, jedoch mit Ausnahme von solchen Weichmachern, welche Kohlcnwasscrstofföle enthalten können. Die befriedigenden Weichmacher können also auch dadurch gekennzeichnet werden, daß sie frei von öl sind.

Als Verdünnungsmittel für den Weichmacher, welches zur Verringerung der Viskosität und der Oberflächenspannung gebraucht wird, können z. B.

verwendet werden: Alkohol, Äther, Ester, Ketone oder Halogenderivate oder Mischungen davon, oder im Falle von polaren Weichmachern sogar Wasser. Wesentlich ist dabei nur, daß die Weichmacher darin löslich sind, und dab das Lösungsmittel flüchtiger ist und geringere Oberflächenspannung besitzt als der· Weichmacher.

Der verwendete Farbstoff soll in der Eindring mittellösung in so ausreichendem Maße löslich sein, ίο daß durch ihn auf dem Entwicklerüberzug eine scharf kontrastierende Spur gebildet wird. Als ein in hohem Malic befriedigender Farbstoff wurde ein roter Farbstoff auf Alizarinbasis gefunden, jedoch können auch viele andere Arten von Färbstoffen und Farben verwendet werden. In manchen Fällen können auch in Alkohol oder Wasser lösliche Farbstoffe gebraucht werden.

Das Entwicklermaterial kann aus irgendeinem fein verteilten Material bestehen, welches einen l'herao zug von einer Farbe liefert, die mit der Farbe des Kindringmittelfarbstoffcs kontrastiert. Vorzugsweise werden weiße Stoffe verwendet; z.B. wurden niedergeschlagener Kalk (Kreide). Zinkoxyd oder beide als befriedigend gefunden.

Die Flüssigkeit, in der das Entwicklermaterial suspendiert wird, ist nicht entscheidend, jedoch sind schnell verdunstende Flüssigkeiten zwecks Verringerung der I'rüfungszeit vorzuziehen. Als in hohem Maße befriedigend wurde Äthylalkohol gefunden. Falls eine bleibende Aufzeichnung gewünscht wird, kann der gefleckte, d. h. mit der farbigen Fehlerabbildung versehene Entwicklerüberzug photographiert werden. Vorzugsweise wird jedoch eine bleibende Aufzeichnung eines Fehlerbildes dadurch erzielt, daß auf den Entwickler-Überzug rund um den einen Riß oder Defekt anzeigenden Farbfleck ein transparenter, haftfähiger oder klebender Körper aufgebracht wird. Ein derartiger anhaftender oder klebender Körper, wie z. B. ein Klebestreifen, nimmt sowohl den gefärbten Teil als auch den Hintergrund des Entwicklerüberzuges auf, und der Klebestreifen kann dann auf einem Aufzcichnungsblatt, wie z. B. auf einer die I nlersuchung festhaltenden Xotizbuchseite oder auf einer zum Ablegen geeigneten Karteikarte, angebracht werden. Der Farbfleck bzw. das farbige Bild des Risses wird auf diese Weise konserviert und kann nach Wunsch durch den transparenten Klebestreifen oder sonstigen transparenten Körper hindurch· betrachtet werden.

Weitere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der folgenden Beschreibung näher erläutert, in der an Hand der Zeichnung eine vorzugsweise verwendbare Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt ist. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Rißbildcs oder Rißfleckes in einem auf einem Metallteil aufgebrachten Entwicklerüberzug:

Fig. 2 zeigt schaubildlich die Anwendung eines transparenten Klebestreifens auf dem Entwicklerüberzug:

Fig. 3 zeigt schaubildlich den abgenommenen Klebestreifen, und

Fig. 4 ist ein Schaubild des auf einem Auf- ; zeichnungsblatt angebrachten Klebestreifens.

Als vorzugsweise verwendbares Farbeindringmittel, welches in hohem Maße befriedigt, wurde folgendes gefunden: Lösungsmittel:- 50 bis 750/0 Äthylcn-Glykol-Monobutyläther; Weichmacher: 50 bis 25⁰O Dibutylphthalat. Mische und sättige mit rotem Farbstoff.

Die zu untersuchenden Teile müssen sauber und frei von Fett sein, und kritische Zonen, in denen Fehlerstellen erwartet werden, sollen zwecks Erzielung der besten Resultate vorzugsweise poliert sein.

Die Teile werden dann in das Eindringmittel , etwa 5 Minuten lang eingetaucht. Andere bekannte und für diesen Zweck verwendete Eindringmittel erfordern eine Eintauchzeit von 20 Minuten bis zu ι Stunde und mehr. Wenn die Menge der Teile die Verwendung eines Tanks oder Tauchbehälters nicht rechtfertigt, so können die Teile auch mit dem Eindringmittel bestrichen oder bestäubt werden.

Das überschüssige Farbstoff- bzw. Eindringmittcl wird dann von der Oberfläche des Teiles entfernt, vorzugsweise durch unmittelbares Einbringen des Teiles in eine Reinigungsflüssigkeit, welche z. B. aus Petroleum bestehen kann.

Die Reinigungsflüssigkeit und irgendwelcher zurückgcblicbener Farbstoff werden dann von der Ober-· fläche des Teiles durch Abspülen mit Wasser entfernt, worauf man die Teile trocknen la lit oder sie mit Luft trockenbläst. Wenn der Gebrauch von Wasser bei den Teilen nicht wünschenswert ist. kann das Lösungsmittel auch durch Abwischen entfernt werden.

Ein schnell trocknender Flüssigkcitsentwickler wird bevorzugt. Ein solch bevorzugter Entwickler ist beispielsweise folgender: 250/0 niedergeschlagener Kalk bzw. Kreide (Volumprozent), 75% Äthylalkohol.

Die Teile werden dann einzeln oder auf Sammelgestellen in den Entwickler eingetaucht, worauf sie entfernt und getrocknet werden. Der Entwickler könnte auch mit Hilfe einer Bürste oder eines Zerstäubers oder einer Spritzpistole aufgebracht werden.

Die Teile sollen untersucht werden, sobald der Entwicklcrüberzug trocknet, und die Fehlstellen werden dann angezeigt durch das Hinaustreten und Ausfließen des in der Fehlstelle zurückgehaltenen farbigen Eindringmittels in den Entwicklerüberzug. Risse und· poröse Stellen können durch ■ das von ihnen entwickelte charakteristische Muster identifiziert werden, und die hinausfließende Menge des farbigen Eindringmittcls in den Entwicklerüberzug im Verhältnis zur Zeit ist ein Anhaltspunkt für die Tiefe des Defektes.

Das Rißbild oder der sonstige dem Defekt entsprechende Farbfleck auf dem Entwicklerüberzug kann auf photographischem Wege deutlich aufgezeichnet werden. Eine raschere und einfachere Methode zur Herstellung einer bleibenden Aufzeichnung eines entwickelten Rißbildes oder Fehl-Stellenfleckes ist in der Zeichnung veranschaulicht.

In Fig. ι ist ein Teil ι, z. B. eine Welle, dargestellt, auf der ein roter Rißfleck 2 auf einem weißen Kreideentwicklerüberzug 3 hervortritt. Der Entwicklerüberzug 3 wird rund um die hervortretende Spur abgewischt, und ein Stück eines entfernbaren Klebestreifens 4, der vorzugsweise transparent ist, wird auf die Welle aufgebracht, um dort den restlichen Entwicklerüberzug und den Rißfleck zu umgeben, wie Fig. 2 veranschaulicht. Der Klebestreifen wird dann gemäß Fig. 3 entfernt. Man findet, daß der größte Teil des Entwicklerüberzuges zusammen mit der roten Rißspur von dem Klebestreifen aufgenommen worden ist. Der Klebestreifen mit der Aufzeichnung kann dann auf ein Aufzeichnungsblatt 5 geklebt werden, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Dieser Aufzeichnungsbogen kann eine Notizbuchseite oder eine Karteikarte o. dgl. sein, womit eine bleibende Aufzeichnung schnell erzielt worden ist. Der Klebestreifen ao haftet gut auf dem Aufzeichnungsblatt; wenn der Entwicklerüberzug weniger als die ganze Fläche des Klebestreifens bedeckt.

Es wurde gefunden, daß das vorstehend beschriebene Verfahren den bisher bekannten Veras fahren, welche mit farbigen Eindringmitteln und Entwicklerüberzügen arbeiten, bei weitem überlegen ist, insofern als winzige Fehler, wie z.B. feine Risse, häufig durch Anwendung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung aufgefunden wurden, welche durch die bisher bekannten Untersuchungsmethoden nicht entwickelt werden können.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in verschiedenen Abwandlungen und Änderungen hinsichtlich der Natur und der Verhältnisse der Bestandteile angewendet werden, wie sie sich für den Sachverständigen ergeben, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1. Verfahren zum Prüfen eines Gegenstandes oder Teiles auf Oberflächenfehler, dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchende Oberfläche des Teiles der Einwirkung eines Eindringmittcls von geringer Oberflächenspannung ausgesetzt wird, dessen Oberflächenspannung durch Verdunstung ansteigt, um ein Kriechen herbeizuführen, worauf das aus der Oberflächenfehlerstelle herauskriechende Eindringmittel in einem Material, welches eine hohe Kapillarität aufweist, absorbiert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eindringmittel mit einer verhältnismäßig hohen Oberflächenspannung verwendet wird, indem eine nicht verdunstende viskose Flüssigkeit in einer flüchtigen Flüssigkeit mit verhältnismäßig geringer Oberflächenspannung aufgelöst wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindringmittel einen Farbstoff enthält, der in dem Eindringmittel löslich ist.

   4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß die zu untersuchende Oberfläche, nachdem sie der Einwirkung des Eindringmittels ausgesetzt war, gereinigt wird, worauf ein Überzug von fein verteiltem, zum Absorbieren des Eindringmittels fähigem Stoff auf die Oberfläche aufgebracht wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein in einer ölfreien Weichmacherbasis gelöster Farbstoff auf die zu untersuchende Oberfläche des Teiles aufgebracht wird, worauf die Oberfläche gereinigt und ein fein verteiltes, farbstoffabsorbierendes Entwicklermaterial von einer mit dem Eindringmittelfarbstoff kontrastierenden Farbe, welches in einer flüchtigen Flüssigkeit suspendiert ist, auf die Oberfläche aufgebracht wird und schließlich dieser Entwickler getrocknet wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu untersuchende Oberfläche des Teiles gereinigt und in ein Eindringmittel getaucht wird, welches in Volumteilen aus 50 bis 75% Äthylen-Glykol-Monobutylät'her und 50 bis 25% Dibutylphthalat besteht und im wesentlichen mit einem in diesem Eindringmittel löslichen Farbstoff gesättigt ist, worauf das überschüssige Eindringmittcl von der Oberfläche entfernt und auf diese Oberfläche ein Entwickler aufgebracht wird, welcher in Volumteilen aus 2 5 0/0 niedergeschlagenem Kalk bzw. Kreide und 7 5% Äthylalkohol besteht, und daß schließlich dieser Entwicklerüberzug getrocknet wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu untersuchende; Oberfläche des Teiles eine Lösung eines Färbstoffes in Dibutylphthalat aufgebracht wird, worauf die Oberfläche gereinigt und ein Überzug aus fein verteiltem Kalk bzw. Kreide aus einer Flüssigkeitssuspension dieses Kalks bzw. dieser Kreide auf der Oberfläche abgelagert wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk bzw. die Kreide aus einer Flüssigkeitssuspension dieses Kalkes bzw. Kreide in Äthylalkohol abgelagert wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine ausgewählte Zone der Entwicklerablagerung eine anhaftende Fläche aufgebracht wird, worauf die. erwähnte Zone der Entwicklerablagerung auf der Haftfläche als bleibende Aufzeichnung von der untersuchten Teiloberflächc entfernt wird.

   10. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine ausgewählte Zone der Entwicklermaterialablagerung eine Haft- oder Klebcfläche eines biegsamen, transparenten Körpers aufgebracht wird, daß sodann dieser Haftkörper zusammen mit der an ihm anhaftenden Zone des Entwicklermaterials von der untersuchten Oberfläche abgenommen wird, und daß schließlich dieser transparente Haftkörper derart auf die Oberfläche eines Auf-

   zcichnungsblattes aufgeheftet wird, daß sich die genannte Zone des Entwicklers zwischen dem Aufzeichnungsblatt und dem Haftkörper befindet.

   ii. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine parallel zu der zu untersuchenden Oberfläche liegende Schicht des Entwicklerniederschlags . unter Aufrechtcrhaltung der gegenseitigen Lage der Teilchen oder Partikel in dieser Schicht abgenommen und zwischen zwei Körpern eingebettet wird, von denen mindestens der eine transparent ist.

   12. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein transparenter Klebestreifen auf eine ausgewählte Zone der Entwicklerstoffablagerung aufgebracht wird, um von letzterer mindestens eine obere Schicht durch Adhäsion zu entfernen, worauf der Klebestreif en abgenommen wird, um eine Aufzeichnung ao der betreffenden Zone zu bilden.

   13. Untersuchungsverfahren, bei dem ein in einem Oberflächendefekt zurückgehaltener Farbstoff von einem entfernbaren Entwicklerüberzug absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Aufzeichnung einer Defektspur ein transparenter Klebestreifen auf einer die farbige Spur bzw. den Farbfleck enthaltenden Zone des Entwicklerüberzuges aufgebracht wird, worauf der Klebestreifen zusammen mit einer Schicht des Entwicklerüberzuges und dem daran haftenden Farbflecken bzw. Farbspur abgenommen wird.

   14. Untersuchungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebestreifen wieder auf ein Aufzeichnungsblatt aufgebracht wird, wobei die abgenommene Entwicklerschicht zwischen dem Klebestreifen und dem Aufzeichnungsblatt liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 5338 2.«