DE202015001664U1 - Comparison body for grinding burn testing of bodies - Google Patents

Abstract

Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichskörper mehrere durch Beaufschlagen mit Laserstrahlen erzeugte abgestufte Lasermarken aufweist, wobei sich die durch die Eigenschaften der Laserstrahlen und/oder des Lasers hervorgerufenen Lasermarken in Breite und/oder Tiefe der erzeugten Materialfehler im Vergleichskörper voneinander unterscheiden.Comparison body for grinding burn testing of bodies, characterized in that the comparison body has a plurality of laser marks produced by applying laser graded grading, wherein the laser marks caused by the properties of the laser beams and / or the laser in width and / or depth of the material defects generated in the comparison body differ from each other ,

Description

Die Erfindung betrifft Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern.The invention relates to comparison body for grinding burn test of bodies.

Die Schleifbrandprüfung ist ein Prüfverfahren zur Ausfallvermeidung geschliffener Körper. Dazu werden das bekannte Nitalätzverfahren oder das elektromagnetische Verfahren genutzt.The grinding burn test is a test procedure for avoiding cut bodies. For this purpose, the known Nitalätzverfahren or the electromagnetic method are used.

Für eine Schleifbrandprüfung ist es dabei erforderlich, in die Oberfläche zu prüfender geschliffener Bauteile, wie Zahnräder, Nockenwellen und Wälzlagerringe, künstliche Inhomogenitäten einzubringen. Dabei sollen lokal Bereiche mit verändertem Gefüge, Anlasszonen und Neuhärtezonen, geringer Ausdehnung erzeugt werden. Dies ist mittels mechanischer Bearbeitung durch eine Schleifbearbeitung nicht definiert und reproduzierbar möglich. Vergleichskörper sind damit nicht bereitstellbar.For a grinding burn test, it is necessary to introduce artificial inhomogeneities in the surface of grounded components to be tested, such as toothed wheels, camshafts and roller bearing rings. In this case, areas with altered microstructure, tempering zones and new hardening zones, with a small expansion, are to be created locally. This is not defined by means of a mechanical machining by a grinding and reproducible possible. Comparison bodies are thus not available.

Durch die DE 43 33 830 C2 ist ein Verfahren zur selektiven Bestimmung von Größen zur kontinuierlichen ortsauflösenden Überprüfung oberflächennahen Materialparametern für die Fertigungskontrolle sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Dabei werden die Wirbelstromverluste und Barkhausenrauschsignale durch Vergleich mit geeigneten und vorausgesetzten Referenzdaten ausgewertet.By the DE 43 33 830 C2 is a method for the selective determination of sizes for the continuous local resolution review of near-surface material parameters for production control and an arrangement for performing the method known. The eddy current losses and Barkhausen noise signals are evaluated by comparison with suitable and assumed reference data.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schleifbrandprüfungen von Körpern zu vereinfachen.The specified in the protection claim 1 invention has for its object to simplify Schleifbrandprüfungen of bodies.

Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in the protection claim 1.

Die Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese Prüfungen damit vereinfacht durchführbar sind und die Reproduzierbarkeit der Durchführung gewährleistet wird.The comparison body for grinding burn test of bodies are characterized in particular by the fact that these tests are so simplified feasible and the reproducibility of the implementation is guaranteed.

Dazu weist der Vergleichskörper mehrere durch Beaufschlagen mit Laserstrahlen erzeugte abgestufte Lasermarken auf, wobei sich die durch die Eigenschaften der Laserstrahlen und/oder des Lasers hervorgerufenen Lasermarken in Breite und/oder Tiefe der erzeugten Materialfehler im Vergleichskörper voneinander unterscheiden. In Vergleichskörper werden somit künstliche Inhomogenitäten eingebracht. Diese dienen als Ersatzfehler für natürliche Fehler.For this purpose, the reference body has a plurality of graduated laser marks produced by applying laser beams, the laser marks caused by the properties of the laser beams and / or the laser differing in width and / or depth from the material defects generated in the comparison body. In comparison bodies thus artificial inhomogeneities are introduced. These serve as substitute errors for natural errors.

Vergleichskörper werden bei der Werkstoffprüfung zur

• – Feststellung der grundsätzlichen Eignung von Prüfverfahren sowie der eingestellten Prüfparameter, wobei das jeweilige Prüfverfahren einen sicheren Nachweis der künstlichen Inhomogenitäten ermöglicht,
• – Überwachung der laufenden Prüfung durch Einschleusen von Vergleichskörpern in die laufende Prüfung, so dass die Einhaltung der Prüfbedingungen feststellbar ist, und
• – Verwendung von Vergleichskörpern mit definiert eingebrachten künstlichen Inhomogenitäten für Ringversuche unter Beteiligung mehrerer Laboratorien oder verschiedener Prüfverfahren

eingesetzt.Comparative bodies are used in material testing for

• - determination of the fundamental suitability of test methods and the adjusted test parameters, whereby the respective test method enables a reliable proof of the artificial inhomogeneities,
• - monitoring of the ongoing test by introducing reference bodies into the current test so that compliance with the test conditions can be established, and
• - Use of reference bodies with defined artificial inhomogeneities for collaborative trials involving several laboratories or different test methods

used.

Der Vergleichskörper erfüllt dabei, dass

• – die Eigenschaften der künstlichen Inhomogenitäten als Lasermarken denen der natürlichen Fehler wenigstens ähnlich bis identisch sind, wobei dass sowohl die Werkstoffeigenschaften als auch die Ausdehnung betrifft,
• – die künstlichen Inhomogenitäten als Lasermarken reproduzierbar sind, und
• – sich die relevanten Eigenschaften der künstlichen Inhomogenitäten als Lasermarken mittels geeigneter Referenzverfahren ermitteln lassen, wobei der Grad der Gefügeänderung und die laterale Ausdehnung sowohl an der Oberfläche als auch in der Tiefe bestimmbar sind.

The comparison body fulfills that

• The properties of the artificial inhomogeneities as laser marks are at least similar to identical to the natural defects, whereby both the material properties and the extent are concerned,
• - the artificial inhomogeneities are reproducible as laser marks, and
• The relevant properties of the artificial inhomogeneities can be determined as laser marks by means of suitable reference methods, wherein the degree of structure change and the lateral extent can be determined both on the surface and in depth.

Zur Erzeugung gezielt hergestellter und reproduzierbarer Inhomogenitäten wird vorteilhafterweise die Laserstrahlung wenigstens eines Lasers verwendet, wobei die Inhomogenitäten die Lasermarken des Vergleichskörpers darstellen. Die Einbringung von in ihrer Ausprägung abgestuften Lasermarken erfolgt vorteilhafterweise in möglichst homogene gehärtete technische Oberflächen der Vergleichskörper.To generate selectively produced and reproducible inhomogeneities, the laser radiation of at least one laser is advantageously used, the inhomogeneities representing the laser marks of the comparison body. The introduction of graduated in their expression laser marks is advantageously carried out as homogeneous as possible hardened technical surfaces of the comparison body.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 10 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the claims 2 to 10.

Die Lasermarken sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 durch die Strahlintensität, das Strahlprofil, die Strahlgeometrie, die Leistung des den Laserstrahl abgebenden Lasers, die Zeitdauer der Bestrahlung, die Atmosphäre, die Temperatur jeweils einzeln oder in einer Kombination erzeugte abgestufte Lasermarken. Diese Eigenschaften und die daraus resultierenden Lasermarken sind vorgebbar, so dass reproduzierbare Inhomogenitäten als Lasermarken realisierbar sind. The laser marks are according to the embodiment of the protection claim 2 by the beam intensity, the beam profile, the beam geometry, the power of the laser beam emitting laser, the duration of irradiation, the atmosphere, the temperature individually or in combination produced graded laser marks. These properties and the resulting laser marks can be specified so that reproducible inhomogeneities can be realized as laser marks.

Der Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern weist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 mit Nital-Ätzverfahren durch ein Ätzbad optisch als Ätzbild vergleichbare Inhomogenitäten als Lasermarken auf. Bei Verwendung eines wirksamen Ätzbades können die aus dem Nital-Ätzverfahren resultierenden Ätzbilder vorteilhafterweise optisch vergleichbare Anzeigen wie reale Schleifbrandschädigungen erbringen. Die Abstufung kann dazu so erfolgen, dass mindestens eine Lasermarke bei Verwendung eines Ätzbades, dessen Wirksamkeit den Anforderungen nicht mehr genügt, ein zum Ätzbild mit wirksamer Säure abweichendes Ätzbild zeigt. Weiterhin können beispielsweise Lasermarken bei Verwendung von Ätzbädern mit zu niedriger Konzentration vergleichsweise schwächer oder bei Verwendung von Ätzbädern mit zu hoher Konzentration vergleichsweise stärker erscheinen.The reference body for grinding burn test of bodies, according to the embodiment of the protection claim 3 with Nital etching process by an etching bath optically as etch image comparable inhomogeneities as laser marks. When using an effective etching bath, the etching images resulting from the Nital etching process can advantageously provide visually comparable indications such as real grinding burn damage. The graduation can be carried out so that at least one laser mark using an etching bath, the effectiveness of which no longer meets the requirements, shows an etch image with an effective acid deviating etch image. Furthermore, for example, laser marks may appear relatively weaker when using etching baths with too low a concentration, or comparatively stronger when using etching baths with too high a concentration.

Die Lasermarken sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 den Zustand eines Bades zum Nital-Ätzverfahren charakterisierende Lasermarken. Mit der Anwendung der Vergleichskörper kann somit die Qualität des Ätzbades kontrolliert und überprüft werden.The laser marks are according to the embodiment of the protection claim 4, the state of a bath for Nital etching process characterizing laser marks. With the application of the comparison body thus the quality of the etching bath can be checked and checked.

Abbilder der Lasermarken sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 Ätzbildern der Schleifbrandprüfung von Körpern zugeordnete Abbilder der Lasermarken.Images of the laser marks are according to the embodiment of the protection claim 5 etching images of the grinding burn test of bodies associated images of laser marks.

In Fortführung sind die bestimmten Abbilder nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 durch ihre Grauwerte oder Farbe charakterisierte Abbilder. Die Schleifbrandprüfung kann damit mittels bekannter Bildanalysesysteme automatisiert werden. Ein reales Ätzbild kann somit einer Lasermarke zugeordnet werden. Diese wiederum kann ein Median einer Kategorie von Ätzbildern sein.In continuation, the particular images according to the embodiment of the protection claim 6 are images characterized by their gray values or color. The grinding fire test can thus be automated by means of known image analysis systems. A real etching image can thus be assigned to a laser mark. This in turn can be a median of a category of etch images.

Der Vergleichskörper weist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 zur zerstörungsfreien Prüfung von Körpern durch elektrische oder magnetische Felder und bildgebende Verfahren optisch als Diagramm oder Abbild vergleichbare Inhomogenitäten als Lasermarken auf. Derartige Prüfverfahren sind beispielsweise die Wirbelstromprüfung oder elektromagnetische Prüfverfahren mit Nutzung des magnetischen Barkhauseneffekts, wobei lokale Veränderungen des Wechselmagnetfeldes mit einem elektromagnetischen Sensor erfasst werden. Die sich daraus ergebenden Diagramme oder Abbilder sind visuell oder automatisch als bestimmte Diagramme oder Abbilder mit Diagrammen oder Abbildern geprüfter Körper vergleichbar.The comparison body has according to the embodiment of the protection claim 7 for non-destructive testing of bodies by electrical or magnetic fields and imaging optically as a diagram or image comparable inhomogeneities as laser marks. Such test methods are, for example, the eddy current test or electromagnetic test methods using the magnetic Barkhausen effect, local changes in the alternating magnetic field being detected by an electromagnetic sensor. The resulting diagrams or images are visually or automatically comparable to certain diagrams or images with graphs or images of tested bodies.

Bestimmte Diagramme, Kurven von Diagrammen oder Abbilder sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 die Mediane von die Qualität des Materials der Schleifbrandprüfung bestimmenden Kategorien. Das können insbesondere die Lasermarken eines Vergleichskörpers sein, so dass die bei der Schleifbrandprüfung von Körpern ermittelten Diagramme, Kurven oder Abbilder diesen Lasermarken zuordenbar sind.Certain diagrams, curves of diagrams or images are according to the embodiment of the protection claim 8, the medians of the quality of the material of the Schleifbrandprüfung determining categories. This may be, in particular, the laser marks of a reference body, so that the diagrams, curves or images determined in the grinding burn test of bodies can be assigned to these laser marks.

In Fortführung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 eine Lasermarke des Vergleichskörpers eine Kategorie.In continuation, according to the embodiment of the protection claim 9, a laser mark of the comparison body is a category.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention will be described in more detail below.

Ein Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern weist im Wesentlichen abgestufte Lasermarken auf. Der Vergleichskörper ist dazu ein Quader, beispielsweise ein flaches Stück.A reference body for abrasive burn testing of bodies has substantially graded laser marks. The comparison body is a cuboid, for example, a flat piece.

Der Vergleichskörper weist mehrere durch Beaufschlagen mit Laserstrahlen erzeugte abgestufte Lasermarken auf. Diese unterscheiden sich in der Breite und/oder der Tiefe der erzeugten Materialfehler, die durch die Eigenschaften der Laserstrahlen und/oder des Lasers hervorgerufen worden sind. Die Lasermarken sind somit durch die Strahlintensität, die Strahlform, die Strahlgeometrie, die Leistung des den Laserstrahl abgebenden Lasers, die Zeitdauer der Bestrahlung, die Atmosphäre jeweils einzeln oder in einer Kombination erzeugte abgestufte Lasermarken. Diese sind dazu beabstandet zueinander in den Vergleichskörper eingebracht.The comparison body has a plurality of graded laser marks generated by applying laser beams. These differ in the width and / or depth of the generated material defects caused by the properties of the laser beams and / or the laser. The laser marks are thus by the beam intensity, the beam shape, the beam geometry, the power of the laser beam emitting laser, the duration of the irradiation, the atmosphere individually or in combination produced graduated laser marks. These are spaced from each other in the comparison body introduced.

In einer ersten Ausführungsform weist der Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern mit Nital-Ätzverfahren durch ein Ätzbad optisch als Ätzbild vergleichbare Inhomogenitäten als Lasermarken auf.In a first embodiment, the reference body for grinding burn testing of bodies with Nital etching process by an etching bath optically as etch image comparable inhomogeneities as laser marks.

Die Lasermarken charakterisieren zum Einen den Zustand eines Bades zum Nital-Ätzverfahren. Zum Anderen sind Abbilder der Lasermarken Ätzbildern der Schleifbrandprüfung von Körpern zugeordnete Abbilder der Lasermarken. Letztere können durch ihre Grauwerte oder Farbe charakterisiert sein. On the one hand, the laser marks characterize the state of a bath for the Nital etching process. On the other hand, images of the laser marks are images of the laser burn marks associated with etch images of the abrasive burn test of bodies. The latter can be characterized by their gray values or color.

Die nachfolgende Tabelle beinhaltet beispielhaft Breiten und Tiefen von erzeugten Lasermarken einschließlich deren Grauwertebereich. Anlasszone Breite in μm Tiefe in μm Grauwert* von bis von bis von bis 1000 4000 200 1000 12000 30000 750 3500 150 250 10000 25000 600 3000 100 200 9000 20000 500 2500 75 150 8500 15000 500 2500 60 120 6000 12500 500 2500 50 100 3000 10000 400 2000 30 80 1500 7500 300 1500 20 70 500 5000 20 1000 5 30 250 4000 5 100 kA** 100 2000 *) Grauwert nach Nital-Ätzung im Vergleich zum Wert der unbehandelten Oberfläche (16 Bit, Werte 0 bis 65536)
**) keine sichtbare Gefügeänderung im metallografischen Schliff sichtbar TabelleThe following table contains by way of example widths and depths of generated laser marks including their gray scale range. occasion zone Width in μm Depth in μm Gray Value * from to from to from to 1000 4000 200 1000 12000 30000 750 3500 150 250 10000 25000 600 3000 100 200 9000 20000 500 2500 75 150 8500 15000 500 2500 60 120 6000 12500 500 2500 50 100 3000 10000 400 2000 30 80 1500 7500 300 1500 20 70 500 5000 20 1000 5 30 250 4000 5 100 n ** 100 2000 *) Gray value after Nital etching compared to the value of the untreated surface (16 bit, values 0 to 65536)
**) no visible microstructural change visible in the table

In einer zweiten Ausführungsform besitzt der Vergleichskörper zur zerstörungsfreien Prüfung von Körpern durch elektrische oder magnetische Felder und bildgebende Verfahren optisch als Diagramm oder Abbild vergleichbare Inhomogenitäten als Lasermarken. Bestimmte Diagramme, Kurven von Diagrammen oder Abbilder können die Mediane von die Qualität des Materials der Schleifbrandprüfung bestimmenden Kategorien sein.In a second embodiment, the comparison body for non-destructive testing of bodies by electrical or magnetic fields and imaging methods optically as a diagram or image comparable inhomogeneities as laser marks. Certain charts, graphs or images may be the medians of categories of the quality of the abrasive burn test material.

In den Ausführungsformen ist eine Lasermarke des Vergleichskörpers eine Kategorie.In the embodiments, a laser mark of the comparison body is a category.

Der Vergleichskörper kann aus demselben Material oder einem in seinen Eigenschaften ähnlichem Material wie das des zu prüfenden Körpers bestehen.The comparison body may consist of the same material or a similar material in its properties as that of the body to be tested.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 4333830 C2 [0004] DE 4333830 C2 [0004]

Claims (9)

Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichskörper mehrere durch Beaufschlagen mit Laserstrahlen erzeugte abgestufte Lasermarken aufweist, wobei sich die durch die Eigenschaften der Laserstrahlen und/oder des Lasers hervorgerufenen Lasermarken in Breite und/oder Tiefe der erzeugten Materialfehler im Vergleichskörper voneinander unterscheiden.Comparative body for grinding burn test of bodies, characterized in that the comparison body has a plurality of laser marks produced by applying laser graded grading, wherein the caused by the properties of the laser beams and / or the laser laser marks in width and / or depth of the material defects generated in the comparison body differ from each other , Vergleichskörper nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasermarken durch die Strahlintensität, das Strahlprofil, die Strahlgeometrie, die Leistung des den Laserstrahl abgebenden Lasers, die Zeitdauer der Bestrahlung, die Athmosphäre, die Temperatur jeweils einzeln oder in einer Kombination erzeugte abgestufte Lasermarken sind.Comparative body for protection claim 1, characterized in that the laser marks by the beam intensity, the beam profile, the beam geometry, the power of the laser beam emitting laser, the duration of the irradiation, the atmosphere, the temperature are individually or in combination produced graded laser marks. Vergleichskörper nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichskörper zur Schleifbrandprüfung von Körpern mit Nital-Ätzverfahren durch ein Ätzbad optisch als Ätzbild vergleichbare Inhomogenitäten als Lasermarken aufweist.Comparative body according to protection claim 1, characterized in that the comparison body for grinding burn test of bodies with Nital etching process by an etching bath optically as etch image comparable inhomogeneities as laser marks. Vergleichskörper nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasermarken den Zustand eines Bades zum Nital-Ätzverfahren charakterisierende Lasermarken sind.Comparison body for protection claim 1, characterized in that the laser marks are the state of a bath for Nital etching process characterizing laser marks. Vergleichskörper nach den Schutzansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass Abbilder der Lasermarken Ätzbildern der Schleifbrandprüfung von Körpern zugeordnete Abbilder der Lasermarken sind.Comparative body according to the claims 1 and 4, characterized in that images of the laser marks are etching images of the grinding burn test of bodies associated images of the laser marks. Vergleichskörper nach Schutzanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Abbilder durch ihre Grauwerte oder Farbe charakterisierte Abbilder sind.Comparison body according to protection Claim 5, characterized in that the particular images are images characterized by their gray values or color. Vergleichskörper nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichskörper zur zerstörungsfreien Prüfung von Körpern durch elektrische oder magnetische Felder und bildgebende Verfahren optisch als Diagramm oder Abbild vergleichbare Inhomogenitäten als Lasermarken aufweist.Comparative body for protection claim 1, characterized in that the comparison body for non-destructive testing of bodies by electrical or magnetic fields and imaging optically as a diagram or image comparable inhomogeneities as laser marks. Vergleichskörper nach einem der Schutzansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Diagramme, Kurven von Diagrammen oder Abbilder die Mediane von die Qualität des Materials der Schleifbrandprüfung bestimmenden Kategorien sind.Comparative body according to one of the claims 5 or 7, characterized in that certain diagrams, graphs or images are the medians of categories determining the quality of the material of the grinding burn test. Vergleichskörper nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lasermarke des Vergleichskörpers eine Kategorie ist.Comparison body for protection claim 1, characterized in that a laser mark of the comparison body is a category.