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Verfahren und Vorrichtung zum Entmagnetisieren von hohlen Werkstücken,
insbesondere von großen Ringkörpern.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entmagnetisieren
von hohlen Werkstücken, insbesondere von großen Ringkörpern, unter Verwendung eines
veränderlichen Entmagnetisierungsstromes im Bereich des Werkstückes.
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Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, Entmagnetisierungsspulen zu
verwenden. Diese werden mit Netzfrequenz oder mitNiederfrequenz betrieben. Die bekannten
Verfahren bzw. sAnordnungen sind jedoch insofern verbesserungsbedürftig, als bei
insbesondere großen Hohlkörpern mit Zahnrädern eine hinreichend starke Entmagnetisierung
nicht mit Sicherheit erreicht werden kann.
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Einmal wird der Strom infolge des Skineffektes mehr zur Oberfläche
hin verdrängt, so daß im Innern des Werkstückes keine genügend starke Entmagnetisierung
erreicht werden kann, andererseits zeigt es sich, daß durch die liichtungsorientierung
der Entmagnetisierungsspule am Ende des Entmagnetisierungsvorgangs immer irgendwelche
nach außen gerichtete Pole am Werkstück verbleiben, auch dann, wenn das Werkstück
in der Spule gedreht wird. Dies führt im Betrieb zu Störungen, zum Beispiel zur
Bildung von Bärten an den Zähnen der Zahnräder.
Einerseits ist es
in Verbindung mit der Magnetpulverprüfung bekannt, die sogenannte Hilfsdurchflutung
mit Gleich- oder Wechselstrom zu verwenden. Hierbei wird ein mehr oder weniger dicker
Stromleiter bzw. Leiterdraht durch den Hohlkörper hindurchgeführt und ein ringförmiges
Magnetfeld im Werkstück aufgebaut, wobei an dem mit Magnetpulver behandeltem Werkstück
eine Rißbildung, falls vorhanden, sichtbar gemacht werden kann. Im Rißbereich tritt
ein magnetischer Streufluß auf, der hinreichend groß ist, wenn die Richtung des
Magnetfeldes im wesentlichen quer zum Rißverlauf gerichtet ist, oder umgekehrt.
Da die Teilchen des Eisenoxydpulvers oder dergleichen vom Streufluß angezogen werden,
wird der Oberflächenriß sichtbar. Es handelt sich hier somit um ein abweichendes,
besonderes Prüfverfahren. Hierbei wird die Art, wie der elektrische Leiter zeitlich
und amplitudenmäßig erregt wird, einzig von dem Zweck bestimmt, ein hinreichend
hohes Magnetfeld ein oder mehrere Male im Prüfling aufzubauen, derart, daß in Abhängigkeit
von der vermuteten Größe und unter Ausrichtung der Risse das aufgebaute Magnetfeld
hinreichend ist, um die Risse mit höchstmöglicher Empfindigkeit zu erkennen und
anzuzeigen. Die Art dieser Verfahren ist somit dem der Eitmagnetisierung entgegengesetzt.
Wenn auch in diesem Zusammenhang prinzipiell die Erkenntnis gegeben ist, daß, je
nach Art des Werkstückes oder der nachfolgend vorgesehenen Bearbeitung, eine Entmagnetisierung
im Einzelfall durchgeführt werden sollte, so geschieht dies nach der vorbezeichneten,
verbesserungsbedürftigen Art, obgleich die Hilfsdurchflutung als solches seit längerer
Zeit bekannt ist, oder abweichend mit Wechselstrom. Letzteres genügt regelmäßig
aber dann nicht, wenn eine Magnetisierung mit Gleichstrom erfolgt war oder wenn
aus anderen Gründen tiefsitzende Magnetpole im Werkstück vorhanden sind, weil die
Eindringtiefe des 50-Hz-Wechselstromes zu gering ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Entmagnetisierungsstrom
nach Art des einzelaan sich bekannten Hilfsdurchflutungsstromes im Hohlraum des
Werkstückes selbst bzw. durch diesen Hohlraum hindurch aufgebaut, bei Verwendung
von Gleichstrom wieder nach vorbestimmter Zeit umgepolt und gleichzeitig heruntergeregelt
wird, und so fort. Hierdurch wird der besondere Vorteil erreicht, daß ein etwa noch
verbleibender Restmaenetismuß
nur im Innern des Werkstückes verläuft,
also keine Kraftlinien nach außen austreten. Diese im Inneren verlaufenden Kraftlinien
haben jedoch für die Funktion einer großen Anzahl von Werkstück ken keine nachteiligen
Folgen, während dagegen Restpole auf der Außenoberfläche zum Beispiel an den Zähnen
und Zahnflanken von Zahnrädern,Eisenpulveranhäufungen und dergleichen bilden, die
im späteren Betrieb zu Schäden wie dem Pitting und dergleichen an den Flanken führen.
Gleiches gilt für die Oberfläche jeglich beanspruchter Bauteile, wobei zu berücksichtigen
ist, daß nach den bekannten Wöhler-Kurven Dauerfestigkeitsrisse in erster Linie
auch von relativ kleinen Oberflächenfehlern ausgehen können.
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Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens bei laufender Umpolung sieht
vor, daß der Gldchstrom auf einen nahe beim Wert Null liegenden Stromgrößenwert
heruntergeregelt wird. Eine weitere Ausführung des Verfahrens sieht vor, daß eine
Mehrzahl bzw. Vielzahl von separaten Entmagnetisierungsströmen in diesem Hohlraum
bzw. durch ihn hindurch auf- und abgebaut wird. Durch die neue Erkenntnis, eine
Mehrzahl von separaten Entmagnetisierungströmen zu verwenden, wird der Anwendungsbereich
gerade für die Entmagnetisierung stark erweitert.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Entmagnetisierungsströme
in der Mitte oder in der Achse des Werkstückes bzv. um dieses herum verlaufen sollen,
oder daß-separate elektrische Entmagnetisierungsströme in gleichlaufender Flußrichtung
gebildet werden. Man erreicht hierdurch zuerst einen besseren wirtschaftlichen Einsatz
der gradlinigen Leiter bzw.
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eines zugehörigen Gleichstromerzeugers und aus Symmetriegründen weiterhin
ein Unterdrücken von Restpolen. Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht
vor, daß diese Entmagnetisierungsströme auch durch einen niederfrequenten Wechselstrom
mit abnehmender Amplitude betrieben werden.
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Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
ist
vorgesehen, daß die Leiter für den bzw. die Entmagnetisierungsströme als ein länglicher
Dorn oder ein Rohr von größerer Länge als die Hohlraumlänge, ausgebildet ist. Hierdurch
wird erreicht, daß die Stromanschlüsse zu den einzelnen Leitern in angemessener
Entfernung zum Werkstück vorhanden sind und Magnetfelder unerwünschter Ausrichtung
oder Größe vermieden werden. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß die Leiter als eine Mehrzahl von ineinandergesteckten, parallel oder konzentrisch
angeordneten, isolierten Rohren und/oder Dornen ausgebildet sind, wodurch eine kompaktere
billigere und schaltungstechnisch einfachere Vorrichtung erreicht wird. Hierfür
ist insbesondere eine Serienschaltung der Leiter vorgesehen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
eines Ringkörpers mit durchgestecktem Dorn Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise
im Schnitt, einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens mit einem Werkstück
als Prüfling
Fig. 3 eine Frinzipanordnung von drei Leitern als sogenannte
Stufendorne mit vereinfachter zugehöriger Schaltung Gemäß Fig. 1 soll ein ringförlniger
Hohlkörper 10 entmagnetisiert werden Durch ihn ist der Kupferdorn 11 hindurchgesteckt.
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Dieser erzeugt im Hohlkörper 10 ein gleichmäßig in diesem umlaufendes
Magnetfeld. Es ist erfindungsgemäß wichtig, daß der Dorn 11 symmetrisch in der >'itte
bzw. in der Achse eines zu entmagnetisierenden Körpers, hier des Hohlkörpers 10,
angeordnet ist. hierdurch JirdJdie Bildung von lokalen Magnetfeld dern vermieden,
die an Ende der Entmagnetisierung sonst Restpole übrig ließen. Aufgrund der Art
des Verfahrens auf der Innenseite verbleibenden geringen Restpole sind sekundär.
Ferner ist zu beachten, daß die Länge des Dornes 10 so gewählt ist, daß die Anschlußstellen
12 der Stromkabel 13 bzw. die zugehörigen Anschlußklemmen oder -halter keine unregelmäßigen
Sekundärfelder bilden, die an der Oberfläche des Hohlkörpers 10 sonst ein zusätzliches
Magnetfeld und damit regelmäßig dort Restmagnetpole bilden viurden.
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Gemäß Fig. 2 befindet sich auf einem Arbeitstisch 14 ein Reitstock
mit Getriebemotor 15 mit-zugehoriger Pinole 16, welche den Leitdorn 17 trägt, der
am entgegengesetzten Ende 18 mit einem Kontaktstück 19 in Verbindung steht, um den
elektrischen Stromkreis zum Beispiel über eine gleichzeitig als Halter dicnende
Stütze 20 zu schließen. Der Leitdorn 17 wird von dem zu entmagnetisierenden hohlen
Bauteil, zum Beispiel einem Zahnrad 21, umfaßt. Um diesen einzuführen, ist die Pinole
in bekannter Weise beweglich ausgebildet.
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In Fig. 3 ist das Prinzipschaltbild des Leiterpakets, ausgebildet
als Dreistufendorn, dargestellt. Der erste Dorn 22 ist ein Volldorn, der von zwei
ihn konzentrisch umfassenden Hóhldornen 23, 24 umgeben ist, wobei die Teile 23,
24 konzentrisch
ausgebildet sein können und dann ineinandergesteckt
sind. Die rohrförmigen Hohldorne 2a, 21: sind isoliert und zum Beispiel ineinandergeschoben.
Ferner ist hier die lusfithrungsform der Serienschaltung verwenc'et. Die erste Eingangsleitung
25 zum Volldorn 22 wird in Form des Rüc1;leitungskabels 25a, insbesondere im Unterteil
de Arbeitstisches, abgeführt, und es schließt sich in Serie das Kabelteil 26 als
eine Eingangsleitung an den nächsten Dorn, hier den hohlen Dorn 24, an, während
seine Rückleitung 26a wiederum als Eingangsleitung, Kabel 27, für den letzten rohrförmigen
Hohldorn 23 verwendet wird.
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In dem Entmagnetisierungsgerät nach Fig. 2 bzw, mit einer Anordnung
gemäß Fig. 3 erden ein oder mehrere ringförmige Werkstücke, mit horizontaler oder
auch vertikaler Achslage, über den Entmagnetisierungsleiter 22, 23, 24 bzw. 33 geschoben
bzlx, relativ verschoben, -das heißt, diese Leiter können in den Hohlraum des Werkstiickes
eingeschoben werden. DannXvwird der Stromleiter zum Beispiel mit Gleichstrom (IIalbvellen-
oder Vollwellengleichstrom) gespeist, der jeweils nach einer gewissenZeit umgepolt
und dabei heruntergeregelt wird, so lange bis eine Stromstärke von etwa der Größe
Null erreicht ist, Andererseits kann auch mit langsamerer Wechsel frequenz und mit
entsprechend abnehmender Amplitude gearbeitet werden.