NL8204268A - Werkwijze voor het detecteren van een scheur in een werkstuk. - Google Patents

Description

*m *+ N.O. 31474 1

Werkwijze voor het detecteren van een scheur in een werkstuk.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor**fc§t detecteren van een s-cheur in een werkstuk, bijvoorbeeld een gewalst staal, dat wil zeggen bet aangeven van een oppervlaktebarst of -sched^^ in het gewalste sink Staal, zodat deze kan worden aangewezen en bij-5 voorbeeld door slijpen van het stuk kan worden verwijderd, zodat de | scheuren het werkstuk in bet verdere produktieproces tot gerede produk-ten niet zullen volgen.

Het is bekend ddt barsten en oppervlaktescheuren in gewalste stuk-ken staal kuwxen worden gedetecteerd door het verwarmen van het opper-10 vlak van het werkstuk door middel van een hoogfrequente stroom, terwijl het werkstuk in lengterichting door een hoogfrequente Inductiespoel wordt gevoerd, waarbij het gedeelte van het werkstuk dat juist de spoel heeft verlaten, terwijl het werkstuk door de spoel loopt, onmiddellijk wordt afgetast door middel van een infraroodregistratie-inrichting voor 15 het registreren ran de temperatuurverdeling over het werkstuk. De temper atuurrer deling wordt geregistreerd en zichtbaar gemaakt als een ge-streept patroon dat een indicatie vormt van scheuren en oppervlaktebar-sten in het gewalste stuk staal. Door zulk een registratie van het temr peratuurprofiel over het werkstuk langs een aftastlijn, zal er een tem-20 peratuurtoename in bet temperatuurprofiel aangrenzend aan de scheuren worden gevonden. De temperatuurtoenamen die van aftastlijn tot aftastlijn worden herhaald, zullen wanneer zij worden gecombineerd, een tem-peratuurrug langs het werkstuk vormen, welke rug dan een scheur in het werkstuk aangeeft. De uitvinding heeft ten doel te voorzien in zulk een 25 registratie van zeer ondiepe oppervlaktescheuren (minder dan 1 mm diep), waarbij uniforme emissievoorwaarden voor alle oppervlakken worden verkregem en tegelijkertijd de verstoringen in het temperatuurbeeld worden verminderd.

Het is in verband met de beschreven werkwijze voor het detecteren 30 van werkstukken gebleken, dat er door temperatuurmetingen met een in-fraroodaftastinrichting (IR-stralingspyrometer) temperaturen worden verkregen, die vanwege de stralingscoSfficiSnt van het oppervlak, van de werkelijke temperatuur van het oppervlak afwijken. De stralingscoefficient hangt af van de aard van het oppervlak en zal tussen 0 en 1 va-35 rieren. Gewalste werkstukken met een walshuid zullen gewoonlijk een stralingscoMfficignt van ongeveer 0,90 - 0,95 hebben.

Teneinde de beste voorwaarden tijdens het detecteren van de werkstukken te verkrijgen en daardoor zo weinig mogelijk verstoringen in 82 0 4 2 t'8 2 het temperatuurbeeld, is het gewenst dat het oppervlak zo zuiver moge-lijk is. Dit kan bijvoorbeeld door middel van hagelstralen van het oppervlak worden bereikt en de mate van zuiverheid kan bijvoorbeeld wor-den geklassificeerd volgens de Zweedse standaard SIS 055990/1967. Door 5 zulk een hagelstralen wordt echter ook het ongewenste secundaire effect verkregen, dat het oppervlak glanzend wordt en zijn stralingsvoorwaar-den worden gewijzigd. Dit zal weer de temperatuur belnvloeden, die in de IR-stralingspyrometer wordt geregistreerd, zodat de temperatuurme-tingen met de pyrometer een te lage oppervlaktetemperatuur zal leveren, 10 zodat een te lage temperatuur in de barsten wordt geregistreerd. Dit .heeft tot gevolg dat er bij een met hagelstralen behandeld werkstuk een reduktie van de geregistreerde supertemperatuur in de barsten zal op-treden ten opzichte van werkstukken met een walshuid, waardoor weer een afwijkende interpretatie van de diepte van de barsten ontstaat afhanke-15 lijk van de stralingscoeffici'dnt van het oppervlak. Dit is een ongewenste toestand, die de toepassing van de werkwijze ingewikkeld maakt, wanneer men teneinde correcte resultaten te verkrijgen, de inrichting voor elk nieuw type oppervlak opnieuw moet callibreren. Dit vereist veel tijd en is ingewikkeld en bovendien ongeschikt voor industriSle 20 behandeling.

De uitvinders hebben echter thans gevonden, dat de stralingscoSf-ficiSnt voor alle typen werkstukoppervlakken nagenoeg gelijk kunnen worden gemaakt door het bevochtigen van het oppervlak met een geschikte vloeistof, bijvoorbeeld water waaraan componenten zijn toegevoegd, die 25 een afname van de oppervlaktespanning teweeg brengen, zodat een betere bevochtiging wordt bereikt. Bij de detectie van werkstukken op tempera-turen beneden 0°C, kunnen ook componenten worden toegevoegd, die de be-vriezingstemperatuur verlagen. Experimenten hebben aangetoond, dat door zulk een bevochtigen van het oppervlak van het werkstuk met water waar-30 aan componenten voor het verlagen van de oppervlaktespanning zijn toegevoegd, er wordt verkregen dat alle werkstukoppervlakken onafhankelijk van de voorbehandeling nagenoeg dezelfde stralingscoeffici’dnt zullen hebben en dat deze stralingscoefficient slechts in kleine mate zal af-wijken van de stralingscoefficiMnt voor een droog werkstuk met een 35 walshuid. De variatie in de stralingscoefficient voor bevochtigde werkstukken is zo klein, dat deze geen praktisch belang heeft voor het re-sultaat van de hierboven beschreven detectiewerkwijze. Door het bevochtigen werden voor de werkstukken ook minder verstoringen in het temperatuurbeeld verkregen, aangezien de verschillen in stralingscoefficient 40 van verschillende gebieden van het oppervlak zullen worden vereffend, 8204268 ASP* ,K·· W'"' ·'

v- '.··/:"····.' ‘ *- -Z

3 terwijl er een belaagrijke verbetering van de signaal-stoorverhouding van de signalen uit de IR-sti»lingspyrometer werd bereikt. Bij door ha-gelstralen behandelde werkstufcken die niet zijn bevochtigd, is de signaal-stoorverhouding zo laag, dat bij bepaalde typen werkstukoppervlak-5 ken zich probleman bij de detectie van de meeste ondiepe barsten zullen voordoen.

Het resultaat van temperatuurmetingen met een kontaktpyrometer en een IR-stralingspyrometer voor verechillende typen werkstukoppervlak-ken, zovel vochtig als droog, zijn opgenomen in de tabel van figuur 1.

10 Het monster A heeft betrekking op een werkstuk met een walshuid.

Het monster S heeft betrekking op een werkstuk met een gecorrodeerd (geroest) oppervlak, terwijl de monsters CSA 1-2, CSA2 en CSA 2½ zijn gezuiverd door hagelstralen, waarbij de oppervlakken zijn gedefiniSerd volgensde Zweedse standaatdSIS 055900-1967.

15 In de tabel betekent T de temperatuur afgelezen met behulp van een kontaktpyrometer, terwijl IE. temperaturen aangeeft, die met behulp van een IR-stralingspyrometer zijn afgelezen.

Zoals vermeld zijn de aflezingen uitgevoerd zowel bij een droog als bevochtigd oppervlak.

20 Zoals blijkt uit de kolommen "droog” is er een belangrijke tempe- ratuurafwijking tussen de twee metingen en deze afwijking neemt toe met de mate van hagelstralen, hetgeen hier respectievelijk is aangegeven als CSa 1-2 CSa2 en CSa 2½. De afwijking tussen de twee meetprincipes neemt due toe met de helderheid van het werkstuk. Dit brengt met zich 25 mee, dat door metingen met een IR-stralingspyrometer voor met hagelstralen behandelde werkstukken een te lage werkstuktemperatuur wordt geregistreerd en daarom een kleinere toename van de temperatuur In de huid. Zoals vermeld fcunnen deze feiten als gevolg hebben dat men ten-einde acceptabele resultaten te verkrijgen, de inrichting moet calibre-30 ren afhankelijk van de StralimgscoSfficiSnt van het oppervlak, hetgeen een belangrljk nadeel oplevert, aangezien de stralingscoefficient van werkstuk tot werkstuk kan variSren.

De verlaging van de temparatuurtoppen bij de barsten voor met hagelstralen behandelde oppervlakken zal ook het gevolg hebben, dat er 35 wordt gewerkt met minder toleranties tussen de temperatuurtoppen bij de scheuren en de temperatxiren voor een oppervlak zonder scheuren, zodat er een verlaagde signaal-stoorverhouding wordt verkregen, dat ongewenst is.

Zoals hierboven is vermeld hebben de proeven aangetoond dat de 40 stralingscogfficiSnt voor verechillende werkstukoppervlakken kan worden 1204268 w Λ 4 gewijzigd en voor alle oppervlakken gelijk kan worden gemaakt door het bevochtigen van het oppervlak. Met nagenoeg gelijk wordt bedoeld dat de stralingscoSfficiSnten van de werkstukoppervlakken liggen binnen een gebied dat toelaatbaar is voor de resultaten van de detectiewerkwijze.

5 Het werkstuk kan worden bevochtigd, alvorens dit door de induktiespoel wordt gevoerd, waarbij de bevochtigingsvloeistof zo uniform mogelijk op het oppervlak wordt aangebracht, hetzij door middel van een mondstuk, sleuf of soortgelijke inrichting, of door deze langs het oppervlak te laten vloeien. Het effect van dit bevochtigen blijkt uit de met "voch-10 tig" gemerkte kolommen in de tabel.

De resultaten uit metingen voor een droog en vochtig oppervlak, zoals aangegeven in de tabel, worden ook grafisch voorgesteld in figuur 2. Zoals uit deze grafieken blijkt, zijn de stralingscoSfficiSnten voor bevochtigde oppervlakken alien op hetzelfde niveau als voor een droog 15 werkstuk met een walshuid, werkstuk A (A A7B). Voorts blijkt dat er door bevochtigen wordt bereikt, dat alle oppervlakken nagenoeg dezelfde stralingscoefficiSnt hebben, die betrekkelijk nabij de theoretische maximale stralingscoSfficient ligt, die gelijk is aan 1.

Zoals hierboven is vermeld wordt door het bevochtigen van het 20 werkstuk ook het voordeel verkregen, dat het stoorniveau voor een oppervlak zonder scheuren, gedefinieerd als temperatuurvariaties over het oppervlak, tegelijkertijd wordt verlaagd, terwijl de temperatuurtoename in verband met een scheur, gedefinieerd als supertemperatuur over een oppervlak zonder scheuren, wordt verhoogd, hetgeen betekent dat de sig-25 naal-s toorverhouding wordt verbeterd.

8204268

Claims (1)

1. 2. Werkwijze volgens conclueie 1, met het kenmerk, dat aan de be-15 vochtigingsvloeistof componenten voor het verlagen van het bevriezings-punt worden toegevoegd. *********** 8204268