DE1473597A1

DE1473597A1 - Ultraschallkontrollgeraet,insbesondere fuer Verbindungsschweissnaehte

Info

Publication number: DE1473597A1
Application number: DE19641473597
Authority: DE
Inventors: Guy Daubresse; Bernard Froman; Jean Jordi
Original assignee: Societe Francaise des Constructions Babcock and Wilcox FR
Current assignee: Societe Francaise des Constructions Babcock and Wilcox FR
Priority date: 1963-03-14
Filing date: 1964-03-13
Publication date: 1969-09-18
Also published as: US3323354A; GB1052397A; FR87048E; DE1573805A1; US3420097A; GB1071009A

Description

DIPL.-INQ. QRALFS PATENTANWÄLTE

Ultraschallkontrollgerät insbesondere für Verbindungsschweißnähte

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallkontroll-Verfahren, insbesondere von Verbindungsschweißnähten zwischen Blechen beliebiger Dicke.

Bekannte Verfahren zur Ultraschallkontrolle von Verbindungsschweißnähten bei Blechen, die in Werkstätten angewandt werden, sind manuelle Verfahren. Die Bedienungsperson verfährt dabei von Hand einen Tastkopf, der ein Strahlenbündel aussendet, wobei die Richtung zuweilen normal zum Blech oder häufiger unter einem gewissen

Winkel geneigt ist, und zwar auf solche Weise, daß der

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direkte oder reflektierte Teil des ausgesandten Strahlenbündels das ganze Volumen der Schweißnaht abtastet. Sie Bedienungsperson beobachtet gleichzeitig den Bildschirm der Sende- und Empfangseinrichtung und nimmt die von eventuell vorhandenen Fehlern * hervorgerufenen Echos wahr. Der Tastkopf weist im allgemeinen eine starre Fußplatte auf, die sich so genau wie möglich der Oberfläche des Bleches anlegen sollte. Dabei ist es notwendig, daß die zu überwachende Oberfläche des Werkstückes gut geglättet ist und daß ein dünner Ölfilm, welcher von der Bedienungsperson häufig erneuert werden muß, eine vollständige Anlage gewährleistet. Die Bedienungsperson muß dabei besonders beachten:

a) daß kein Teil der Schweißnaht bei der überwachung " übergangen wird,

b) und daß sie kein Echo auf dem Bildsh^irm übersieht.

Dieses Verfahren ist, insbesondere bei großen Blechst ärken, aus folgenden Gründen unzureichend:

1. Die herkömmlichen Tastkopfe, die das Metall berühren, sind Störschwingungen unterworfen, welche die Sende-

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impulsdauer verlängern und die auf dem in Längeneinheiten geeichten Oszillographenbildschirm einer toten Zone bei der Kontrolle entsprechen. Diese
tote Zone, deren Tiefe von den verschiedenen Bedingungen der Berührung Tastkopf-Blech abhängt, umfaßt tatsächlich die ersten 10 bis 20 Millimeter des Bleches von der abgetasteten Oberfläche ab.

2. Die Empfindlichkeit der Auffindung unterliegt Schwankungen, die von Schwankungen der Berührung abhängen.

Dieses Verfahren ist bereits an sich unzureichend.
Andererseits bedingt seine Mechanisierung schwierige Probleme, insbesondere wegen der Verschlechterung der BerührungsEjhwankungen aufgrund der Breite und der

Schnelligkeit der notwendigen Abtastung, und zwar der- ^

art, daß es schwierig ist, eine getreue und kennzeichnende Aufzeichnung zu erhalten.

Sin Ziel der Erfindung besteht nun darin, ein besonderes Kontro11verfahren zu schaffen und es bei einer Anlage anzuwenden, die automatische Betriebsweise und
eine besonders gute Auffindung von Fehlern in der gan-

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zen Dicke des Metalles gestattet, wobei eine besonders gute Konstanz der Empfindlichkeit der Auf findung erzielt wird und dann ein Registrierdiagramm erhalten wird, das den Verhältnissen getreu und vollständig kennzeichnend ist.

An erster Stelle ist es Ziel der Erfindung, einen fc. Überwachungskopf zu schaffen, der die Vorteile von

Tauchverfahren aufweist, ohne mit den Nachteilen einer völligen Eintauchung des Werkstückes in einen Behälter behaftet zu sein. Der ttberwachungskopf gemäß der Erfindung, der unterhalb des zu überwachenden Werkstückes angebracht werden soll, weist einen Taster auf, dessen Ultraschall-Sende - Empfangs-Kristall ein Bündel durch eine Flüssigkeit (z.B. Wasser beim einfachsten Anwendungsfall) sendet, welche mit dem Blech in Berührung ist. Im Falle der Verwendung von Wasser kann " die Achse des Bündels etwa 19° gegenüber der Normalen der Blechoberfläche geneigt sein, so daß das gebrochene Bündel beim Eintreten in das Blech (transversale Wellen) eine Neigung von etwa 45° aufweist. Wenn das Bündel dann auf ein Hindernis trifft, wird es, wie bei herkömmlichen Verfahren, zum Teil oder ganz reflektiert, und das re-

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flektierte Bündel kehrt auf demselben Weg zurück, wobei seine Rückkehr auf den Kristall auf dem Bildschirm des Oszillographen der Sende- Empfangseinrichtung ein Signal erscheinen läßt.

Das Aufrechterhalten einer stabilen Flüssigkeitssäule am Blech, die keine von der Bewegung des Überwachungskopfes herrührenden Diskontinuitäten aufweist, ist eines der besonderen Merkmale der Erfindung. Die Flüssigkeit kommt unter einem schwachen Druck um den Kristall herum an und füllt eine zylindrische Kammer, deren Oberkante in einem·gewissen Abstand zum Blech gehalten wird, wobei der Abstand im Falle der Anwendung von Wasser etwa 4· bis 5 mm erreichen kann. Durch diesen Abstand kann die Flüssigkeit durch Kapillarität einen Meniskus in Berührung mit dem Blech bilden, wobei die überschüssige Flüssigkeit sich seitlich in einen Behälter ergießt, der am System befestigt ist, wodurch die Flüssigkeit wieder aufgefangen und umgewälzt werden kann. Dieser Abstand hat die wichtige Eigenschaft, daß man eventuell sehr unregelmäßige Oberflächen überwachen kann.

Ein solcher Überwachungstastkopf kann derart ausgebil-

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det sein, daß er mehrere Sende- Empfangskristalle aufweist, welche komplementäre Strahlenbündel aussenden. In entsprechenden Anwendungsfällen können die Überwachungsabtastköpfe paarweise angeordnet sein. Endlich erstreckt sich die Erfindung auf verschiedene mögliche Anwendungsfälle eines Immersions-Ultraschallabtastkopfes, der auf diesem Prinzip beruht.

In gleicher Weise sieht die Erfindung die Schaffung eines Überwachungstastkopf es der beschriebenen Art vor, der zur automatischen Kontrolle von Verbindungsschweißnähten dicker Bleche dient, wobei entsprechende Aufzeichnungsmöglichkeiten vorgesehen sind.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung geht die Suche nach Fehlern mit Hilfe einer doppelten Bewegung des Tastkopfes vonstatten, die derjenigen bei herkömmlichen ™ manuellen Verfahren ähnelt, und zwar mit einer hin- und hergehenden Abtastbewegung senkrecht zur Achse der Schweißung und einer langsamen Verschiebung parallel zur Achse der Schweißnaht, welche mit der vorhergehenden Bewegung synchronisiert ist. Der Tastkopf beschreibt so eine schleifenformige Bewegung, die in Sichtung der Achse

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der Schweißnaht fortschreitet. Sas Längsfortschreiten wird vorzugsweise am Ende einer Querbewegung, also bei jeder halben Wechselbewegung durchgeführt; am Ende damit der Abtastschritt entsprechend der Breite des Bündels an jedem Punkt der in Frage stehenden Zone einen wohl bestimmten Wert erhält. Diese Abtasteinrichtung ist vorteilhafterweise mit einer Registriereinrichtung verbunden, welche eine Karte der erhaltenen | Echos herstellt, die die Lage des Tastkopfes darstellen, bei welcher ein Echo erhalten wurde. Zu diesem Zweck erzeugt der Stift auf dem Papier eine homothetische (homothetique) Bewegung zur Bewegung der Abtastung, die der Abtastschlitten selbst ausführt. Das Registrierpapier ist elektro-empfindlich und wird vom Stift markiert, wenn in Abhängigkeit von zuvor eingeregelten Zuständen (Amplitude, Stellung, Tiefe usw.) ein Echo ausgewählt wurde.

Ein besonders bemerkenswerter Punkt einer solchen Aufzeichnungseinrichtung gemäß der Erfindung ist, daß die vjrch den Stift aufgezeichnete Spur, die ein Hindernis _m Metall darstellt, aus einer Folge sehr dicht gedrängter Punkte besteht, wobei jeder Punkt einem von dem Hin-

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dernis ausgehenden Echo entspricht. Die Frequenz der Punkt auf zeichnung, die unabhängig von der Geschwindigkeit des Abtastvorganges ist, ist die Impulsfolgefrequenz des Ultraschalles, so daß die ganze Information registriert wird im Gegensatz zu herkömmlichen Schreibsystemen, welche mit elektrischer oder mechanischer Trägheit belastet sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines die Erfindung nicht begrenzenden Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur automatischen Kontrolle von längs ge führt en und runden Schweißnähten gnhflnr! der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung gemäß der Erfindung}

Fig. 2 eine Teilansioht des Abtastschlittens;

Fig. 3 eine Teilansicht des Überwachungskopfes im Querschnitt\

Fig. 4 ein Diagramm der Wellenform j

Fig. 5 ein Schema des Bewegungsablaufes bei der Untersuchung einer Schweißnaht;

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ORtQINAL fNSPECTED

Fig. 6 ein Beispiel der aufgezeichneten Eichung; und

Fig. 7 ein Beispiel einer Aufzeichnung einer Untersuchung eines Blockes, der "bekannte, künstlich erzeugte Fehler aufweist.

Die Ausführungsform der Erfindung, welche in Fig. 1 dargestellt ist, weist ein auf Bädern 11 montiertes !Iransportgestell 10 auf, welches die Einrichtung trägt; davon getrennt sind ein Ultraschallsender-Empfänger 12 und ein Monitor 13 zur Auswahl der Echos und eine Hegist ri er einrichtung vorgesehen, welche auf einem kleinen beweglichen unabhängigen Gestell angeordnet sind. Der Sender-Empfänger 12, der einen Oszillographenkontrollschirm 14 aufweist, ist von herkömmlicher Bauart. Er hat eine Einrichtung zur Korrektion der Verstärkung als Funktion der Tiefe, so daß man gleichzeitig eine Empfindlichkeitseichung für zwei Hindernisse vornehmen ^ kann, die in beliebig wählbarer Tiefe liegen.

Der zur Auswahl der Echos dienende Monitor 13 wirkt mit einem - ebenfalls bekannten - Ultraschallgerät zusammen, welches die Echos, die man zu registrieren wünscht, auswählt.

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Es sendet ein elektrisches Signal aus, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind:

1. das Echo übersteigt eine frei wählbare Amplitude;

2. das Echo liegt in einem vorherbestimmten Zeitintervall, welches bezüglich der Momente der Emission regelbar ist.

Das Gestell 10 trägt auf Säulen 15 einstellbarer Höhe einen Rahmen 16, der mit seinen beiden Seiten 17 und 18 und einer Schiene 19 eine längsgerichtete Laufbahn für einen Abtastschlitten 20 bildet. Dieser Schlitten 20, der in Fig. 2 in einer anderen Ansicht dargestellt ist, ist auf seiner Rückseite von einer Achse 2.Λ getragen, deren Rollen 22 und 23 auf den Seitenteilen 17 und 18 des Rahmens 16 laufen, und auf seiner Vorderseite von einem motorgetriebenen Rad, welches auf den Teilen 18 und 19 läuft. Der Schlitten wird andererseits seitlich von zwei Rollenpaaren 25 und 26 mit vertikaler Achse geführt, wobei die Rollen auf den vertikalen Schenkeln der L-Profile 18 und 19 laufen.

Der Schlitten 20 bildet mit einem Paar von Stäben 31 und

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32 einen transversalen Rollweg für einen zweiten Schlitten 33» der den Abtastkopf trägt; dieser Schlitten wird im wesentlichen von einem mehreckigen Rahmen gebildet, der von Rollen 3V35 (Fig. 2) entlang des Stabes 32 geführt wird und durch ein Rollenpaar 36 auf dem Stab 31· Dieser Schlitten ist mittels einer bei 33 angedeuteten Kette an einen Elektromotor (nicht gezeigt) angekuppelt, dessen Drehrichtung umkehrbar ist, und der ihm eine genau gleichförmige Bewegung verleihen kann, die ihn abwechselnd einmal in einer Richtung und dann in der anderen zwischen den zwei Endanschlägen des wahlweise (nicht gezeigt) einstellbaren Weges bewegen kann. Der Schlitten 20 weist andererseits einen (nicht gezeigten) zweiten Motor auf, der ein motorgetriebenes Rad 24 trägt, um ihm eine Vorwärtsbewegung vorherbestimmter Größe auf den längsgerichteten Fahrbahnen zu verleihen, und zwar bei jeder Umkehr der Bewegungsrichtung der transversalen Abtastung, die entlang der Stäbe 31 ind 32 stattfindet.

Der den Abtaster tragende Schlitten 33 weist zwei vertikale Säulen **o aui, auf denen frei gleitbar mittels Buchsen ein beckenartiger Rahmen 42 mit 4 Rollen 43 befestigt ist, wobei Schraubenfedern 44 den Schlitten nach oben zu drücken versuchen, während Haltestäbe 45 den Rahmen in einer oberer. Ruhestellung halten (Fig. 2). In der Mitte des beckenartigen Rahmens 42 ist durch einzelne nicht

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dargestellte Mittel eine Flüssigkeitskammer 46 von im allgemeinen zylindrischer Form (Fig. 3) dargestellt, deren Achse gegenüber der Vertikale um einen Winkel von etwa 19 geneigt ist, und deren oberes Teil in einer Ebene abgekantet ist, welche um einen Winkel zur Achse geneigt ist, welcher zum Einfallswinkel komplementär ist.

Die relative Höhe der Kammer 46 in dem Rahmen 42 ist der-P art gewählt oder eingeregelt, daß die obere abgekantete Seite sich leicht unterhalb derjenigen waagrechten Ebene befindet, welche die Rollen 43 berührt: d. h. mit anderen Worten, daß, wenn der Rahmen 42 - wie Fig. 3 zeigt - mit seinen Rollen 43 in Berührung mit einem Werkstück, wie dem dicken Blech 50, kommt, die abgeschrägte uberkante der Kammer sich bezüglich der Oberfläche dieses Bleches parallel in einem Abstand von 1 bis 4 mm zum Beispiel befindet.

In der Mitte des Bodens der Kammer 46 ist ein Immersionsabtaster 47 mit einem Sende-Empfangskristall angeordnet, der gemäß der Achse der Kammer ausgerichtet ist und mit einem Versorgungskabel 48 mit dem Sender-Empfänger 12 verbunden ist. Eine Speiseleitung 49, die mit einer Flüssigkeitsquelle von niederem Druck verbunden ist, mündet unten in der Kammer 46 gegenüber dem Tastkopf 47 ein, und eine Flußleitung 51 ist mit einem Auffangbecken 52 verbunden, welches mit einem Flüssigkeitsdeflektorring 55

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um das Oberteil der Kammer 4ξ> versehen ist.

Eine Leitung 51 bis verbindet das Becken 42 mit der Leitung 51 und gestattet nötigenfalls außer dem Abfluß des Wassers, den Abzug von Luftblasen, die sich in der Leitung 51 gebildet haben.

Das Hauptgestell führt folgende elektrische» und elektronische» Funktionen aus:

a) Verstärkung des vom Monitor ausgewählten Signales,

b) das automatische Anhalten bei den Fehlern,

c) elektrische Steuerung der Abtastung und des Papiervorschubes.

Die Registriereinrichtung ist nach Art einer Vorschubeinrichtung für elektroempfindliche Registrierung ausgebildet und kann von einem Stift markiert werden, der mittels einer bei 56 angedeuteten Kopplung betätigt wird, und zwar bei einer transversalen Abtastbewegung (Abszisse der Registrierung) synchron mit den Querbewegungen des den Abtaster 33 tragenden Schlittens. Der Träger oder das Registrierpapier wird auf seiner Seite (siehe Pfeil 57) zu einer Vorwärtsbewegung mitgenommen (Ordinaten der Registrierung) ,und zwar mittels Impulsen, die synchron sind mit den Enden der Bewegungen der transversalen Abtastung.

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Der Stift ist elektrisch mit dem Verstärker 55 mittels eines Mehrfachkabels 58 verbunden, und zwar derart, daß der Aufzeichnungsträger bei jedem bignal von dem Monitor eine Markierung erhält. Der Verstärker selbst ist mit dem Monitor durch dasselbe Kabel 58 verbunden.

Die derart ausgebildete Einrichtung ist besonders geeignet zur automatischen Kontrolle von Längs- und Kreisschweiünähten an Behältern aus dicken Blechen. Die Einrichtung ist vollständig unabhängig von dem zu kontrollierenden Erzeugnis; sie kann beliebig unter den Werkstucken verschoben werden. Der Hauptrahmen 10 gestattet es, die Längsrollbahn 17 bis 19 in passender Höhe unter dem Behälter anzubringen, und zwar parallel zur Schweißnaht.

Wenn der Abtastkopf so unter dem zu kontrollierenden Werkstück (Fig. 3) angeordnet ist, stellt man in der Flüssig— keitskammer 46 einen Flüssigkeitsfluß her, der ausreicht, um zwischen dem Werkstück und dem Abtaster eine stabile Flüssigkeitssäule aufzubauen, und zwar für die größtmögliche Abtastgeschwindigkeit (z.B. etwa 40 cm pro Sekunde). Das Spiel zwischen dem Werkstück und der oberen schräg geschnittenen Seite der Kammer gestattet *s, daß die Flüssigkeit durch Kapillarität einen Meniskus in Berührung mit dem Werkstück bildet, wobei sich der Überschuß der Flüssigkeit in den Sammelbehälter 52 ergießt, um wieder

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aufgefangen und wieder umgewälzt zu werden. Der Deflektorring 53 hält die Wassertropfen zurück, die wegen der Kapillarität die Tendenz haben, seitlich entlang des Bleches zu wandern und der Wiedersammlung zu entgehen.

Die Abmessungen und die Innenauskleidung der Flüssigkeitskammern 46 sind so gewählt, daß die Bildung von störenden Ultraschallsignalen vermieden wird. So ist bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel, bei dem Wasser als Flüssigkeit benützt wird, die Höhe des Wassers größer als 0,65 mal der Dicke des untersuchten Bleches zu wählen.

Da der ±inf aj.. winkel des vom Abtastkristall ausgesendeten .»-bllenbündels im Falle von Wasser 19° ist, tritt das georochene Bündel mit einer Neigung von etwa 4-5° in das Blech ein (T -ansversalwellen). wenn es aui ein Hindernis trifit, wir- ^s in bekannter Weise teilweise oder ganz

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säule entspricht; zwei darauffolgende Reflexionen können den Ebenen der zwei Oberflächen des Bleches entsprechen, und zwar ein Echo (EE) dem Eintritt in das Blech, und ein Echo (EP) am Ende des Bleches, wobei diese Echos nur auftreten, wenn die Oberflächen selbst Anomalien aufweisen.

Die für die Kontrolle interessierenden Echos sind, wie das Echo des Hindernisses EX, zwischen dem Eintrittsecho EE und dem Bodenecho EF gelegen; sie entsprechen dem Weg durch das Blech. So wird die ganze Dicke des Bleches und der Schweißung, welche es enthalten kann, der Prüfung unterworfen und, obwohl dies möglich ist, ist es weder notwendig noch vorteilhaft, das jenseits des Echos des Bodens EF gelegene Bündel zu verwenden, wo ein Oberflächenecho EL entsprechend dem Ende eines parasitären Weges FFL in der Flüssigkeit erscheinen kann. Der Nutzbereich des Oszillographensohirmes kann insgesamt von einem Rechteck, wie dies mit PU in Fig. 4 gezeigt ist, begrenzt sein.

Die Fehlersuche wird durch die doppelte Bewegung der Untersuchung bewirkt:

1) Die Wechselbewegung der transversalen Abtastung des den Tastkopf tragenden Schlittens 33 auf den Führungen 31/32, die senkrecht zur Achse

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der Schweißnaht verlaufen, und

2) durch die langsame Verschiebung des ganzen Überwachungsschlittens 20 auf den Führungen 17/19.

Per Tastkopf beschreibt somit eine schleifenartige Bewegung (Fig. 5) und schreitet im Sinn der Achse der Schweißnaht fort. Die Amplitude A der Wechselbewegung ä

der transversalen Abtastung wird derart geregelt, daß sie den ganzen geraden Teil der Schweißnaht abtastet· Der longitudinale Vorschub B wird vorzugsweise am Ende des transversalen Weges bewirkt, d.h. nach Jeder halben Abtastbewegung, und zwar derart, daß der Abtastschritt entsprechend der GröAe des Bündels auf jeden Punkt der interessanten Zone einen gut bestimmten Wert ergibt.

Den praktischen Versuchen an Behältern ist eine Untersuchung an Blöcken verschiedener Formen vorausgegangen, die eine Folge künstlich erzeugter, über verschiedene Tiefen verteilter Fehler aufwiesen.

Vorteilhafterweise wird die Einrichtung zusätzlich durch einen Eichblock dieser Art ergänzt, um eine periodische Kontrolle der Funktionsweise der Einrichtung zu erhalten.

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In Pig.6 wird bei (a) ein derartiger Block gezeigt, bei (b) Registrierungsbeispiele bei verschiedenen Penler-Bedingungen des Blockes und bei (c) entsprechende Bilder auf dem Oszillographenschirm.

Der in Betracht gezogene Block wird von einer Platte mit 25 mm Stärke (senkrecht zur Papierebene) und einer Tiefe von 120 mm gebildet; er trägt in Analogie zu gewissen Eichblöcken, die häufig bei manuellen Verfahren angewandt werden, transversale zylindrische Löcher mit einem Durchmesser von 1,5 nun und verschiedenen Tiefen; die Tiefen betragen beispielsweise:

Für das Loch A 1 50 mm
¹¹ " ^M A 3 5 mm
¹¹ " " A 4 2 mm und » « « A 44 118 mm.

Dieser Block wird über dem Abtastschlitten derart befestigt, dass der die Abtasteinrichtung tragende Schlitten sich wechselweise entlang seiner Innenseite bewegen kann, wobei der longitudinal Vorschub unterdrückt wird.

Hau regelt die Verstärkung des Empfänger-Senders 12 und deren Korrektur mit der Tiefe, um eine Echoamplitude zu erhalten, die von zwei Löchern verschiedener Tiefe, z.B. A 1 und A 3

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gegeben wird· Man setzt dann die automatische Abtastung und den Registrierapparat in Gang und fährt mit der Aufzeichnung der Echos bei verschiedenen Einstellungen der Begrenzung der Tiefenauswahl im Monitor fort. In Fig.6 sieht man von unten nach oben:

1. wenn ein Impuls 01 die ganze Tiefe des Blockes abdeckt, die gesamte Aufzeichnung der den Löchern A entsprechenden Echos E1,E3,E4- und E 44- (die letzteren zusammenfliessend) ä

ei *

sowie ein Echo «.des oberen Winkels A2 des Blockes;

2. wenn ein Impuls 02 die ungefähr zehn ersten Millimeter

der Tiefe abdeckt, werden nur die Echos E 3 und E4- erhalten\

5. wenn ein Impuls 03 die mittlere Zone der Tiefe abdeckt, isoliert man das Echo E1; und

4-, wenn ein Impuls 04 die Zone nahe dem Boden abdeckt,

separiert man die Echos E2 und E "

In jedem Fall bleiben zwei seitliche Linien PI und P2 von ßtörmarkierungen bestehen, welche von den Umkehrungen der Richtung des Abtasters am Ende des Weges hervorgerufen werden* Diese Markierungen, die man leicht eliminieren könnte, werden vorteilhafter Weise beibehalten, weil sie die abgetastete

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Zone begrenzen und eine dauernde Prüfling der Güte der Markierung darstellen. Darüber hinaus bewirkt Jede Zerstörung des Wassermeniskus, und sei sie auch nur momentan, die Bildung von parasitärsn Echos, die eine sehr bezeichnende und deutliche Registrierung auslösen«

Jede ein Hindernis darstellende Spur besteht aus einer Folge eng zusammengerückter Punkte, wobei jeder einem von einem Hindernis kommenden Echo entspricht. Die von der Geschwindigkeit der Abtastung unabhängige Frequenz der Punktbeschreibung entspricht der Emission der Ultraschallimpulse, so dass eine Gesamtinformation aufgezeichnet wird.

Fig.7 zeigt ein anderes IJberwachungsbeispiel eines Blockes mit bekannten künstlichen Fehlern:

Der hier betrachtete Block B weist auf der Seite, die in Kontakt mit einen Verlängerungsklotz 0 ist, eine Serie von

Löchern B 10, B 30, B 90, B 100 auf, die mit solchen

Tiefen in Millimetern gebohrt sind, wie ihr.e Indices angeben, und die in bestimmten, zur Zeichenebene parallelen Ebenen liegen. Der Block wird mit einer wechselweisen Abtastbewegung untersucht, die senkrecht zur Zeichenebene zwischen zwei Lagen b1 und b2 bewirkt wird, und mit einem longitu- dinalen Vorschub, der die Abtastebene derart verschiebt, dass sie nacheinander auf die verschiedenen Löcher trifft. Die

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zwei Teile I und II der erhaltenen Aufzeichnung entsprechen der Vorschubbewegung, die in Aufeinanderfolge in zwei Richtungen (nämlich vorwärts und rückwärts) ausgeführt werden, womit eine doppelte Überwachung erreicht wird. Man erkennt

auf dem Diagramm deutlich die "Flecken" E 10, E 30 , ,

E 90» » die von den Echos der verschiedenen Löcher

markiert werden; man erkennt ebenfalls die deutlichen Echos

E. und E der des unteren und des oberen Anhaltens. Man be-

¹ m I

merkt die ausserordentlich gute Symetrie der Echos des Hinweges (I) und des Rückweges (II)ο

Bei der Verwendung der Einrichtung bei Versuchen mit Behältern verwendet man zusätzlich ein automatisches Ortungssystem des Registrierstreifens bezüglich der untersuchten Schweissnaht. Dabei bezeichnet eine Reihe von elektrischen Kontakten, die magnetisch auf dem Behälter angebracht sind, die Schweissnaht, und auf dem Weg des Überwachungskopfes angebrachte Kontakte-senden dem Stift direkt ein Signal zu, i welches auf dem Papier die Ortung in Abszissen (transversale Abtastung) und in Ordinaten (longitudinaler Vorschub) wiedergibtβ Eine wahlweise Einrichtung gestattet andererseits das automatische Anhalten der Maschine bei einem registrierten Fehler, damit die Bedienungsperson evtl. das diesem Augenblick entsprechende Oszilogramm ablesen kann.

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Der Abtastwagen gewährt bei jeder mittleren Krümmung des Bleches eine ausreichende Konstanz des Abstandes zwischen Blech und Wasserkammer, damit der Wassermeniskus stabil bleibte Die vorgesehenen Regelmöglichkeiten gestatten die Verwendung der Einrichtung für eine ganze Reihe von Behältern von verschiedenen Durchmessern und Dicken, sowie in gleicher Weise für die Kontrolle von Schweissflecken und anderen mehr oder minder analogen Arbeiten. In bestimmten fe, Fällen, kann es vorteilhaft sein, die longitudinale Vorschubbewegung des Gerätes zu unterdrücken und sie durch eine entsprechende Verschiebung des Werkstückes selbst zu ersetzen (Rotation des Werkstückes im Falle einer ringförmigen Schweissnaht.).

Das beschriebene Aufzeichnungsverfahren ist wegen der Einfachheit seiner Ablesung vorteilhaft; es kann nichtsdestoweniger abgeändert oder ergänzt werden, um ganz andere für nützlich gehaltene Anzeigen zu liefern, (Höhe oder Tiefe " der Echos usw.), sei es durch die Zufügung weiterer Aufzeichnungsträger über denselben Aufzeichnungssupport, sei es durch paarweise Anwendung mehrerer Aufzeichnungen.

Man kann selbstverständlich andere Ausführungsformen vorsehen, bei denen die Flüssigkeitssäule bezüglich des zu kontrollierenden Werkstückes in beliebiger Lage angeordnet

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sein kann, d.h., ohne dass es notwendig ist, diese Säule unter dem Werkstück anzuordnen, in dem man das Wiederauffangen der Flüssigkeit durch zusätzliche künstliche Mittel gewährleistet (Verdampfung, Spezial verbindungen usvfc ).

- Patentansprüche -

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Claims

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Pat entansprüche

1. Vorrichtung zur Ultraschallkontrolle insbesondere von Verbindungsschweissungen bei Blechen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überwachungskopf, der in Bezug auf ein zu kontrollierendes Werkstück in Lage gebracht werden kann, eine Flüssigkeitskammer von im allgemeinen zylindrischer Form mit einem Boden aufweist, der einen Abtaster mit einem Sender-Emp_ ingerkristall aufweist, und dass Mittel vorgesehen sind, urn ..ie obere Kante dieser Kammer bezüglich der Oberfläche des Werkstoffes im geringen Abstand zu halten, und dass eine Flüssigkeitsspeiseeinrichtung vorgesehen ist, um in der Kammer ein ständiges Fliessen über den Rand mit einem dazu ausreichenden Durchsatz aufrechtzuerhalten, so dass sich durch Kapillarität ein Meniskus bildet, der das Werkstück auf einer vorherbestimmten Fläche bedenkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Kopf unterhalb des zu überwachenden Werkstückes angeordnet ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Flüssigkeitskammer an ihren oberen Rand in einer Ebene schräg abgekantet ist,

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die mit der- Achse der Kammer den Komplementärwinkel zu einem gegebenen Einfallswinkel "bildet.

4-. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Flüssigkeit Wasser ist, und dass der Einfallswinkel etwa 19° beträgt·

5ο Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden " Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die verwendete Flüssigkeit Wasser ist, und dass die Höhe der Kammer mindestens gleich der 0,65-fachen Dicke des zu kontrollierenden Werkstückes ist.

6ο Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Flüssigkeitsspeisung durch einen geschlossenen Kreislauf bewirkt wird, und zwar zwischen einer Einlaufröhre, die J am Boden der Kammer einmündet und einer Auslaufröhre, die mit einem Sammelbehälter verbunden ist, der um das obere Teil der Kammer herum angeordnet ist, wobei ein Deflektorring um den oberen Hand herum angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet , dass

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die Anlage ein Transportchassis, einen auf dem Chassis angeordneten Rahmen einstellbarer Höhe, der eine längsgerichtete Fahrbahn bildet, und einen Abtast Schlitten, der auf der längsgerichteten Fahrbahn rollen kann und eine quergerichtete Fahrbahn bildet, aufweist, und einen den Abtaster tragenden Schlitten, der auf der quergerichteten Fahrbahn rollen kann sowie einen Motor umkehrbarer Drehrichtung zum transversalen Antrieb, um den den Tastkopf tragenden Schlitten zwischen zwei einstellbaren Endanschlägen des Weges auf dem transversalen Rollweg zu treiben, und einen Vorschubmotor, um den Abtastschlitten auf dem längsgerichteten Rollweg mitzunehmen.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der längsgerichtete Vorschub durch synchronisierte Impulse mit dem Richtungswechseln der transversalen Abtastbewegung bewirkt wird.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Vorschub des Abtastschlittens durch eine Verschiebung des zu untersuchenden Werkstückes ersetzt ist.

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10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine mit der Anlage verbundene Registriereinrichtung einen Registriervorschub aufweist, der durch Impulse angetrieben wird, die synchron zu den Richtungswechseln der transversalen Abtastbewegung sind, und dass ein Schreibstift in einer Abtastbewegung angetrieben wird, die homothetisch mit der Transversalbewegung des Tastkopf tragenden Schlittens ist.

11c Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Aufzeichnung zwei parasitäre Markierungen aufweist, die von den Richtungsumkehrungen an den Enden des Weges

Schlittens
des den Tastkopf tragenden^herrühren.

12. iiiiz"ichtun, nach einem oder mehreren der vorstehenden j

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass uie Auswahl nibtel der Aufzeichnung derart betätigt werden, ä.-irzö sie für· Jeu'is einzelne vom Sender-Empfänger empfan-'vone Sif^no^ ein eigenes deichen markiert.

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