DE1286311B - Verfahren und Vorrichtung zum Kennzeichnen von mittels Ultraschall festgestellten Fehlerstellen in langgestreckten Metallkoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- den Körper, durch den Behälter hindurchführt, abrichtung zum Kennzeichnen von mittels Ultraschall geschaltet werden, um die Kennzeichnung vornehfestgestellten Fehlerstellen in langgestreckten Metall- men zu können. Außerdem verschmiert die nach körpern, wobei das zu prüfende Werkstück bei stan- bekannten Verfahren, insbesondere durch Farbspritdiger Drehung um die eigene Achse durch einen 5 zen, vorgenommene Markierung oder wird beim eine Ankoppelflüssigkeit und die Schallsonde ent- Durchgang des langgestreckten Metallkörpers durch haltenden Behälter schrittweise fortbewegt und die die abgedichtete öffnung an der Ausgangsseite des Fehlerstellen selbsttätig markiert werden. Behälters leicht wieder abgerieben.

Die Prüfung von Metallkörpern auf Fehlerstellen, Wenn der Metallkörper, der geprüft werden soll,

unregelmäßigen Aufbau, Hohlstellen, Fremdein- io in ein eine Lösung enthaltendes großes offenes Gefäß Schlüsse und andere Strukturmängel mittels Ultra- eingetaucht wird und die gleichfalls eingetauchte schall ist bekannt und wird in großem Umfang Sonde derartig hin- und hergeführt wird, daß lauter durchgeführt. Bei der Prüfung eines langgestreckten Streifen auf der Oberfläche des Körpers entstehen, Metallkörpers, beispielsweise eines Rohres oder einer so ist die ganze Oberfläche schließlich mit unStange, wird in bekannter Weise ein geeigneter Be- 15 beabsichtigten Kennzeichen versehen. Wenn die halter verwendet, der eine wäßrige Lösung enthält, Sonde häufig mit großer Geschwindigkeit bewegt in die der zu prüfende Körper eingetaucht und wird, erschwert dies die genaue Ermittlung der Lage schrittweise durch den Behälter von einer Seite zur der fehlerhaften Stellen. Die Kennzeichnung erforanderen hindurchgeleitet wird, wobei er um seine dert die Abschaltung der Sonde, damit die Fehlereigene Achse gedreht wird. Der Ein- und Ausgang 20 stelle ermittelt und zum Teil mit der Hand gekenndes Behälters in dessen Seitenwänden ist durch zeichnet werden kann.

Gummiringe od. dgl. abgedichtet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

Eine Sonde, die mit einem geeigneten handeis- gründe, eine für sich drehende und durch einen mit üblichen Ultraschallprüfgerät verbunden ist, wird wäßriger Lösung gefüllten Behälter hindurchgeführte ebenfalls in die wäßrige Lösung in den Behälter ein- 25 langgestreckte Metallkörper geeignete Markierung zu getaucht und befindet sich mit ihrer Arbeitsfläche in schaffen, die eine dauerhafte Kennzeichnung gewährgeringem Abstand zu dem langgestreckten Metall- leistet, die nach Beseitigung der Fehlerstellen von der körper oder berührt ihn an seiner Oberfläche. Das Oberfläche der Metallkörper wieder entfernt werden Gerät erzeugt Schwingungen im Ultraschallfrequenz- kann, wobei die Kennzeichnung erfolgen kann, ohne bereich auf der Arbeitsfläche der Sonde. Die Schwin- 30 daß das zu prüfende Werkstück in seiner Dreh- und gungen werden durch die wäßrige Lösung auf die Vorwärtsbewegung aufgehalten werden muß. Oberfläche des Metallkörpers übertragen, wandern Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

in den Metallkörper und werden von seiner ab- löst, daß bei Verwendung eines Elektrolyten als Angekehrten Oberflächenseite auf die Sonde zurück- koppelflüssigkeit beim Auftreten einer Fehlerstelle geworfen. 35 ein Stromkreis zwischen einer in der Nähe der Ultra-

Elektronische Systeme, die oft einen Oszillogra- schallsonde angeordneten und in den Elektrolyten phen einschließen, analysieren und vergleichen die eintauchenden Elektrode und dem Prüfkörper ge-Oszillogramme der ursprünglichen und der reflek- schlossen wird, so daß der Prüfkörper an der Fehlertierten Schwingungen. Jede reflektierte Schwingung, stelle galvanisch mit einer dünnen Markierungsdie von einem Strukturfehler, wie Hohlstellen, 40 schicht überzogen wird.

Fremdkörper oder anderen Fehlerstellen im Metall- Zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens

körper herrührt, wird als Unregelmäßigkeit auf- dient eine Vorrichtung, bestehend aus einem die Angezeichnet und gegebenenfalls durch ein Signal, bei- koppelflüssigkeit, den sich schrittweise fortbewegenspielsweise einen Summton oder ein Lichtsignal, aku- den und um die eigene Achse sich drehenden Prüfstisch oder optisch angezeigt. 45 körper und die Ultraschallsonde aufnehmenden Be-

Zur Markierung von durch Ultraschallprüfgeräte halter und aus einem Fehlermarkierungsorgan, welfestgestellten Fehlerstellen an ruhenden Metallkör- ches beim Auftreten eines Fehlersignals über ein pern sind als Markierungsvorrichtungen Farbspritzen elektrisches Schaltmittel betätigt wird, bei der das oder Funken erzeugende Geräte bekanntgeworden. Fehlermarkierungsorgan aus einer in der Nähe der Schwieriger ist die Markierung von Fehlerstellen an 50 Ultraschallsonde angeordneten und in die aus einem langgestreckten Metallkörpern, die durch einen wäß- Elektrolyten bestehende Koppelflüssigkeit eintaurige Lösung enthaltenden Behälter hindurchgeführt chenden Elektrode besteht, welche über das Schaltwerden und kontinuierlich einer Ultraschallprüfung mittel an den einen Pol einer .Gleichspannungsquelle unterworfen werden, wobei sie sich zusätzlich um angeschlossen wird, deren anderer Pol mit dem Priifihre eigene Achse drehen. Wenn das Ultraschall- 55 körper verbunden ist.

prüfgerät einen Fehler anzeigt, muß der lang- Vorzugsweise wird eine Gleichspannungsquelle von

gestreckte Metallkörper nämlich so markiert werden, 10 bis 150 Volt benutzt. Weiterhin soll im Stromdaß einmal genau die Stelle gekennzeichnet wird, an kreis zum Betätigen des Schaltmittels ein zusätzlicher der der Fehler liegt, zum anderen muß die in ge- Signalgeber angeordnet sein.

eigneter Weise vorzusehende Markierung des fehler- 60 Das Ende der Elektrode wird so angelegt, daß es haften Teils des Körpers auch noch nach der Ent- sich in einer festen Lage zu der Ultraschallsonde und nähme des Körpers aus dem Behälter erkennbar sein, ebenso in einer entsprechenden Lage zu dem prüfendamit die Fehlerstelle anschließend entfernt wer- den Metallkörper befindet. Die Elektrode stellt die den kann. Diese Kennzeichnung kann aber, wenn sie Kathode und der Metallkörper die Anode dar. In genau sein soll, nur an dem noch in der wäßrigen 65 den Stromkreis ist ein Schalter so eingebaut, daß ein Lösung eingetauchten Körper vorgenommen wer- Strom nur dann fließen kann, wenn das Ultraschallden. Dabei muß, wenn man bekannte Markierungs- gerät eine Fehlerstelle in dem Metallkörper anzeigt, methoden anwendet, häufig der Mechanismus, der Die wäßrige Lösung in dem Gefäß oder dem Be-

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hälter enthält genügend Ionen, um sowohl als Elek- Das obere Ende der Elektrode 28 ist durch eine Leitrolyt wie auch gleichzeitig als Trägermittel für die tung 32 mit dem Schalter 34 verbunden, der seiner-Schwingungen zu wirken. Wenn der Strom zwischen seits wieder durch einen Draht 36 mit dem negativen Elektrode und langgestrecktem Metallkörper fließt, Pol einer elektrischen Stromquelle, etwa einer Batwird ein kleiner Teil der Oberfläche des Metall- 5 terie 38, verbunden ist. Der positive Pol der Batterie körpers, der der Elektrode am nächsten liegt, mit 38 ist durch einen Draht 40 mit einem gleitenden einer leicht erkennbaren farbigen anodischen Oxyd- Kontakteinbau 42 verbunden, der den elektrischen schicht überzogen, die ein wirksames Kennzeichen Kontakt mit der Oberfläche des Rohres 18 außerfür die Lage der durch das Ultraschallgerät ermittel- halb des Behälters 10 herstellt,
ten Fehlerstelle darstellt. io Die den Verbindungsschalter 34 betätigende Spule

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ist durch die Drähte 44 und 46 in einen Zweig des

der Vorteil erzielt, daß die auf diese Weise vor- mit 48 bezeichneten Stromkreises eingeschaltet, durch

genommene Kennzeichnung von Fehlerstellen dauer- den der Summer 26 für den Fall des Auftretens einer

haft ist und nicht abgerieben oder verschmiert wer- Fehlstelle in dem Rohr 18 betätigt wird. Dadurch

den kann. Dabei ist sie sehr dünn aufgetragen und 15 wird gleichzeitig mit einem Ansprechen des Sum-

kann später durch ein saures Ätzmittel oder durch mers 26 der Schalter 34 betätigt, der den Stromkreis

die Verwendung eines feinen milden Schleifmittels in zwischen der Elektrode 28 und der Batterie 38

einfacher Weise wieder entfernt werden. schließt, so daß zwischen dem unteren Ende der

Der Stromkreis kann mit der Hand durch die Be- Elektrode 30 und der dieser gegenüberliegenden

dienung eines Schalters von der Person, die das Ge- 20 Oberfläche des Rohres 18 Strom fließt. Auf diese

rät bedient, eingeschaltet werden, sobald Fehler an- Weise wird elektrolytisch eine Schicht aufgetragen,

gezeigt werden. Vorzugsweise wird er mit dem Ultra- die in wirksamer Weise eine Stelle bezeichnet, sobald

schallgerät derart verbunden, daß gleichzeitig mit der das Signal ertönt.

Einschaltung des Signalsystems durch dieses Gerät Fig.3 zeigt eine Sonde und eine Elektrode, die

der Stromschalter betätigt wird, wodurch die Hand- 25 fest miteinander verbunden sind. Diese Ausführungs-

habung vollkommen automatisch ist. form ist vorteilhaft, wenn der zu prüfende Metall-

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von körper vollständig in ein Gefäß mit einer Lösung ein-

Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt getaucht ist und die Sonde über seine Oberfläche

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der Ein- gleitet, um Fehler in der Struktur festzustellen. Die

richtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Ver- 30 Sonde 14 ist durch ein Band 52 mit einer leicht ab-

fahrens, geänderten Elektrode 28 α fest verbunden, die von

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des der Sonde 14 durch den Mantel 50 isoliert ist. Das

Behälters und der damit verbundenen Einrichtung, untere Ende 30 α der Elektrode 28 α wird hierdurch

wie sie bereits in F i g. 1 dargestellt ist, im Verhältnis zur Sonde 14 und besonders zu ihrer

F i g. 3 eine unmittelbar an einer Elektrode an- 35 Oberfläche 16 in einer festen Lage gehalten. Die

geordnete Sonde in Seitenansicht. Sonde 14 kann durch Kabel 22 mit einer Ultraschall-

Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Einrichtung be- prüfungseinheit verbunden werden, und die Elek-

steht aus einem Behälter 10, der eine wäßrige Lösung trode 28 α wird durch einen Draht 32 mit einem Ein-

12 aufnimmt, in welche das untere Ende einer Ultra- schaltungs- oder Verbindungsschalter in der gleichen

schallsonde 14 eingetaucht ist. Die Oberfläche 16 der 40 Weise verbunden wie in den F i g. 1 und 2.

Sonde 14 überträgt Schwingungen mit hoher Fre- Die Methode der Kennzeichnung auf Grund dieser

quenz durch die Lösung 12 auf die Oberfläche eines Erfindung durch die Erzeugung einer anodisierten

auf Herstellungsmängel zu prüfenden langen Metall- Schicht kann verwandt werden, wenn Metalle ge-

körpers, so beispielsweise auf das Metallrohr 18 in prüft werden sollen, die anodisierbar sind und eine

der Zeichnung. Der Durchgang des Rohres 18 durch 45 solche Schicht erzeugen. Solche Metalle sind Titan,

die Seitenwände des Behälters 10 ist verschlossen Zirkon, Tantal, Aluminium, Magnesium und Legie-

durch Gummibuchsen 20, um einen Verlust an Flüs- rungen von diesen, bei denen die genannten Metalle

sigkeit zu verhindern, wenn das Rohr 18 schrittweise die Basis bilden oder doch einen wesentlichen An-

durch den Behälter 10 geführt wird und dabei gleich- teil. Die Farben, die durch die anodisierten Schichten

zeitig rotiert. 50 erzeugt werden, sind meistens Interferenzfarben, wo-

Die Sonde 14 ist durch ein Kabel 22 mit einem bei die Schattierung von der Dicke der Schicht ab-Ultraschallprüfungsgerät 24 bekannter Art elektrisch hängt, die wiederum stark beeinflußt wird durch die verbunden, welches zusammen mit der Sonde 14 im angelegte Spannung. Verschiedene Zusätze können Handel erhältlich ist. Das Gerät 24 enthält Mittel, auch die erzeugte Farbe ändern. Jede erkennbare um einen Geber in der Sonde 14 in Tätigkeit zu 55 anodische Oxydschicht dient als ein Kennzeichen, setzen, der Schwingungen hoher Frequenz hervor- wobei die tatsächliche Farbe unwesentlich ist. Hell ruft und gleichzeitig elektronische Mittel zur Ent- leuchtende Farben, die von blau durch die Farben deckung von Unregelmäßigkeiten in den reflektierten des Spektrums bis zu rot gehen, können auf verschie-Wellenbildern, welche Fehler in dem zu prüfenden denen Metallen erzielt werden, wenn man Spannun-Metallkörper anzeigen. Das Gerät 24 kann bei zweck- 60 gen zwischen 10 und 150 Volt anlegt. Eine Spannung entsprechender Handhabung dazu verwendet werden, von 20 Volt hat sich als brauchbar zur Erzeugung um ein Signal, beispielsweise einen Summer 26 aus- einer blau gefärbten anodischen Schicht auf Titan zulösen, sobald solche Fehler entdeckt werden. herausgestellt. Anodische Oxydschichten auf Alu-Gleichzeitig ist der untere Teil einer Elektrode 28 minium und Magnesium zeigen die Neigung, durchin die im Behälter 10 befindliche Lösung eingetaucht, 65 sichtig zu sein und sind daher schwieriger zu erderen unteres Ende 30 gegenüber der Sonde 16 kennen. Bei der Verwendung der vorliegenden Erschräg angeordnet ist, so daß sie in der gleichen findung zur Prüfung derartiger Metalle ruft ein Zu-Ebene senkrecht zur Längsachse des Rohres 18 liegt. satz einiger Metallionen, wie beispielsweise des

Chroms, in die wäßrige Lösung eine stärkere Färbung der anodischen Schicht hervor und macht sie dadurch leichter erkennbar.

Anodische Oxydschichten bilden sich fast innerhalb eines Augenblicks unter dem Einfluß von elektrischem Strom. Es zeigt sich daher, daß sich diese Schichten schnell und leicht an den gewünschten Stellen bilden, wenn der zu prüfende längliche Metallkörper ständig in rotierender Bewegung durch den die wäßrige Lösung enthaltenden Behälter hindurchbewegt wird.

Es ist notwendig, daß die wäßrige Lösung sowohl als Elektrolyt als auch als Schwingungsüberträger dient. Sie muß daher eine Polarlösung sein, d. h., sie muß genügend Ionen enthalten, um elektrischen Strom leiten zu können. Es ist für den Fachmann klar, daß für einen solchen Zweck eine große Anzahl von Säuren, Kalisalzen und sonstigen Salzen normalem Wasser beigemischt werden können, um eine wäßrige Lösung zu erzeugen, die genügend Ionen ao enthält und als Leiter für den elektrischen Strom dient. Verdünnte Säuren, wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder Kochsalz und andere gewöhnliche Salze ebenso wie verdünntes Natrium- oder Kaliumhydroxyd können verwendet wer- as den. Selbstverständlich sollte man Säuren, Salze oder Basen von solcher Stärke vermeiden, die eine Verrottung des Gerätes oder der Probe herbeiführen. Wäßrige Lösungen von Benzolsulfonsäure und Derivaten sind besonders wirksam.

Die anodischen Oxydablagerungen haften fest und rufen keine falschen Ultraschallangaben hervor, wenn sie unter einer Sonde hindurchgehen. Sie werden nicht leicht abgerieben und nicht verschmiert. Sie werden nicht beeinträchtigt durch den Durchzug des langen Metallkörpers durch die Gummiverschlüsse des Behälters an den Seitenwänden. Sie sind dünn und können leicht durch ein einfaches Bad in einer Säure entfernt werden, die geeignet ist, das Oxyd aufzulösen. Eine Zusammensetzung aus Fluorwasserstoff und Salpetersäure ist besonders wirksam, besonders bei Titan. Die dünne anodisierte Schicht kann schnell entfernt werden durch ein kurzes Eintauchen, durch das die Oberfläche des Metalls nicht erheblich angeätzt oder sonstwie beeinträchtigt wird. Ein Haushaltsputzmittel, das ein mildes Schleifmittel enthält, kann auch durchaus dazu verwandt werden, um die anodisierten Stellen wegzuwischen.

Für eine ganz genaue lokale Feststellung von Fehlern, die durch das Ultraschallprüfungsgerät an- so gegeben werden, ist es notwendig, die Verschiebung des Endes der Elektrode im Hinblick auf die Stelle an der Oberfläche zu berücksichtigen, die von der Sonde bedeckt wird. Wenn das Ende der Elektrode in genau derselben Ebene wie die Sonde liegt, ist diese Verschiebung winkelförmig auf dem Umfang des zylindrischen Körpers, der geprüft werden soll. Welcher Art aber die Verschiebung auch immer sein mag, die jeweilige Lage des Endes der Elektrode im Verhältnis zu der Sonde ist auf jeden Fall bekannt. Wenn die Verschiebung bekannt ist und konstant bleibt, kann die Stelle der Metalloberfläche, die durch die Sonde erfaßt ist, bei Auftreten eines Fehlers schnell und genau durch die anodische Oxydschicht festgestellt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kennzeichnen von mittels Ultraschall festgestellten Fehlerstellen in langgestreckten Metallkörpern, bei dem das zu prüfende Werkstück bei ständiger Drehung um die eigene Achse durch einen eine Ankoppelflüssigkeit und die Schallsonde enthaltenden Behälter schrittweise fortbewegt und die Fehlerstellen selbsttätig markiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Elektrolyten als Ankoppelflüssigkeit (12) beim Auftreten einer Fehlerstelle ein Stromkreis (32, 36, 38,40,42) zwischen einer in der Nähe der Ultraschallsonde (14) angeordneten und in den Elektrolyten eintauchenden Elektrode (28) und dem Prüfkörper (18) geschlossen wird, so daß der Prüfkörper in einem festgelegten Abstand senkrecht zu seiner Achse von der Fehlerstelle galvanisch mit einer dünnen Markierungsschicht überzogen wird.

2. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem die Ankoppelflüssigkeit, den sich schrittweise fortbewegenden und um die eigene Achse sich drehenden Prüfkörper und die Ultraschallsonde aufnehmenden Behälter und aus einem Fehlermarkierungsorgan, welches beim Auftreten eines Fehlersignals über ein elektrisches Schaltmittel betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlermarkierungsorgan aus einer in der Nähe der Ultraschallsonde (14) angeordneten und in die aus einem Elektrolyten bestehende Koppelflüssigkeit (12) eintauchenden Elektrode (28) besteht, welche über das Schaltmittel (34) an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle (38) angeschlossen wird, deren anderer Pol (42) mit dem Prüfkörper (18) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Gleichspannungsquelle (38) von 10 bis 150VoIt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, xladurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis zum Betätigen des Schaltmittels (34) ein zusätzlicher Signalgeber (26) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen