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Verfahren und Vorrichtuna für die Manetpulver-Rißrüfunq.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden von Anzeigen von Rissen
beliebiger Richtung auf der Oberfläche von ferromagnetischen Prüflingen mittels
des Magnetpulververfahrens, bei dem die Magnetisierung durch zwei unmittelbar nacheinander
auf den Prüfling aufgebrachte Magnetfelder mit zueinander senkrechtem Feldvektor
erfolgt, von denen eines durch Felddurchflutung und das andere durch Stromdurchflutung
erzeugt wird und der Prüfling währenddessen mit Prüfmittel bespült wird.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für die Anzeige
von Rissen beliebiger Richtung auf ferromagnetischen Prüflingen mittels des Magnetpulververfahrens
mit mindestens einem Magnetisierungsaggregat für die Stromdurchflutung des
Prüflings,
einer Einrichtung zum Bespülen des Prüflings mit Prüfmittel und einer Taktsteuerung,
welche die Magnetisierungsaggregate für die Felddurchflutung einerseits und die
Stromdurchflutung andererseits unmittelbar nacheinander anschaltet und den Bespülungsrhythmus
und die Bespülungsintensität steuert.
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Bei der Magnetpulver-Rißprüfung von Werkstücken aus Stahl wird der
Prüfling magnetiiiert und mit Magnetpulver enthaltendem Prüfmittel bespült. Dabei
setzt sich das Magnetpulver an den Stellen an, an denen magnetische Kraftlinien
aus dem Prüfling austreten, also an den Rändern von Rissen im Prüfling, auf diese
Weise eine Rißanzeige am Prüfling bewirkend. Eine Rißanzeige erfolgt jedoch nur
dann sicher, wenn der magnetische Fluß eine deutliche Komponente senkrecht zu diesem
Riß aufweist. Zur Anzeige von Rissen aller Richtungen müssen daher mindestens zwei
senkrecht aufeinander stehende Magnetfelder im Prüfling erzeugt werden. Hierfür
sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
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So kann in einem Werkstück, z.B. in einem ersten Arbeitsgang mit Hilfe
einer Spule, ein Magnetfeld mit axialer Richtung zur Anzeige von quer zur Achse
liegenden Rissen erzeugt werden. In einem zweiten Arbeitsgang wird dann derselbe
Prüfing mit einem Strom durchflutet, der ein Ringfeld im Prüfling induziert und
somit die längs verlaufenden Risse zur Anzeige bringen kann.
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Beide Magnetisierungen können wahlweise mit Gleichstrom oder Wechselstrom
gespeist werden. Für die Magnetisierung kompliziert
geformter Werkstücke
ist die wechselstromgespeiste Magnetisttrung der Gleichstrommagnetisierung vorzuziehen.
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Auch ist die bessere Emtmagnetisierbarkeit des Prüflings nach Magnetisierung
mit Wechselstrom ein Vorteil gegenüber der Gleichstrommagnetisierung.
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Die Ausführung der beiden Magnetisierungen hintereinander ergibt die
optimal mögliche Rißanzeige: sie bedingt jedoch einen doppelten Betrachtüngsvorgang,
da bei der jeweils nachfolgenden Magnetisierung diejenigen Rißanzeigen wieder verwischt
werden, die parallel zum Feld liegen und daher nicht mehr magnetisch. gehalten werden.
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Um diese doppelte Rißbetrachtung überflüssig zu machen, sind Verfahren
und Vorrichtungen entwickelt worden, bei denen die beiden Magnetisierungen gleichzeitig
durchgeführt und so miteinander kombiniert werden. Hierbei wird durch unterschiedliche
Speisung der Magnetisierungen ein periodisch seine Lage wechselnder magnetischer
Gesamtvektor erzeugt, der nacheinander zu Rissen aller Richtungen senkrecht steht.
Dieser Effekt kann durch verschiedene Arten der Kombination erreicht werden, z.B.
durch eine kombinierte Gleichstromjoch-Magnetisierung und Wechselstromdurchflutung
oder durch Verwendung zweier phasenverschobener Wechsel felder für die Speisung
der Magnetisierungen.
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Die richtige Wahl der Bespülung vorausgesetzt, ist die Einbuße an
Anzeigefähigkeit beim Magnetisieren mittels der bekannten Kombinations-Verfahren
und -Vorrichtungen vernachlässigbar gering, der Gewinn an Taktzeit und somit an
Durchsatzleistung jedoch
erheblizh. Allerdings sind die Magnetisierungsgeräte
aufwendiger als diejenigen für die Ausführung der Magnetisierungen zeitlich aufeinander
folqend, da eine relativ höhere Einschaltdauer der einzelnen Magnetisierungsaggregate
eintritt. Die Nachteile der beiden Magntlsierunqsverfahren der Felddurchflutung
und der Stromdurchflutung, nämlich Pol- und Brandstellenbildung, bleiben voll wirksam.
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Bei einem weiteren bekannten Magnetisierungsverfahren werden die beiden
magnetischen Felder nicht gleichzeitig, sondern in unmittelbarer Folge auf den Prüfling
aufgebracht. Es wird zunächst mittels eines Gleichstromjoches die Felddurchflutung
durchgeführt, nach Ablauf der für die Anzeigenbildung notwendigen Zeit deren Feld
ab- und die Stromdurchflutung angeschaltet, welche ihrerseits nach der notwendigen
Einwirkungszeit abgeschaltet wird. Wegen der Verwendung eines Gleichstromjoches
für die Felddurchflutung ist nach deren Abschaltung während des relativ langsamen
Abklingens der Feldstärke für eine kurze Zeit der Effekt der kombinierten Rißprüfung
gegeben. Danach ist die Stromdurchflutung allein wirksam, wobei jetzt auch Risse
in den Polbereichen angezeigt werden können. Voraussetzung für eine ausreichende
Anzeigefähigkeit dieses Verfahrens ist allerdings ein ge schickt gesteuerter Bespülrhythmus.
Zu dem Zeitpunkt, an dem die Stromdurchflutung allein wirkt, muß noch soviel Prüfmittel
auf der Oberfläche vorhanden sein, daß die Anzeige reiner Längsrisse möglich wird,
jedoch darf die Bespülungsintensität nicht mehr so stark sein, daß das ablaufende
Prüfmittel
die vorher gebildeten, nun jedoch nicht mehr magnetisch gehaltenen Anzeigen an Querrissen
wegspült. Gelingt die Lösung dieser Aufgabe z.B. mit Hilfe einer genau einstellbaren
und reproduzierbar arbeitenden Taktschalteinrichtung, so werden sämtliche Risse
angezeigt, es ist nur ein Betrachtungsvorgang erforderlich, die Einschaltdauer der
beiden Magnetisierungsaggregate ist verhältnismäßig geringer als bei der kombinierten
Rißprüfung, Längsrisse im Bereich der Polstellen werden besser erkannt als bei der
kombinierten Prüfung, die Brandstellenbildung iSt geringer und der magnetische Zustand
des Prüflings am Ende des Prüftakts ist deshalb günstiger, weil nur ein Ringfeld
vorhanden ist, das nach außen keine Pole bildet. Wie bereits erwähnt, basiert dieses
Verfahren jedoch darauf, daß die Felddurchflutung mit Gleichstrom gespeist wird
und dadurch der Effekt des langsamen Abklingens der Feldstärke ausgeflutzt werden
kann.
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Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zu schaffen, welches bzw. welche es möglich macht, werhselstromgespeiste
Felddurchflutungsaggregate einzusetzen, um Risse beliebiger Richtung anzuzeigen
und demzufolge mit nur einer Betrachtung auszukommen, ohne dafür die Nachteile der
bekannten Kombinationsverfahren und -vorrichtungen inkauf nehmen zu müssen, nämlich
die Notwendigkeit der Verwendung verhältnismäßig aufwendiger Magnetisierungsgeräte
und die voll zu wi wirksame Gefahr der Pcl- und Brandstellenbildung.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß
zur Speisung des magnetischen Durchflutungsfeldes Wechselstrom benutzt wird, dessen
Stärke ebenso wie die des Durchflutungsstromes nach einer zur Anzeigenbildung notwendigen
Mindest-Einwirkungszeit mittels einer Abregelsteuerung nach einer vorgegebenen Funktion
zum Abklingen gebracht wird und daß kurz vor oder spätestens mit dem Start der Abregelung
für das zuerst auf den Prüfling aufgebrachte Feld das zweite Feld aufgebracht wird
und gleichzeitig damit oder bei Erreichen einer vorgegebenen Mindestfeldstärke für
das zuerst aufgemachte Feld die Bespülung abgeschaltet wird, wonach das zweite Feld
nach einer für die Anzeigen bildung ausrechenden Mindest-Einwirkungszeit beider
Felder zum Abklingen gebracht wird.
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Demgemäß ist die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gekennzeichnet
durch mindestens eine Abregelsteuerung für den Speisestrom der wechselstromgespeisten
Felddurchflutungsaggregate und für den Durchflutungsstrom, welche die Stromstärke
nach einer vorgegebenen Funktion abregelt und eine Taktsteuerung zum Vorprogrammieren
der Reihenfolge und Zeitdauer der Arbeitsgänge der Abregelsteuerung(en1t die Steuersignale
für den Start der Magnetisierungs- und Entmagnetisierungsarbeitsgänge der Abregelsteuerung
(en) sowie für die Ein- und Ausschaltung der Feld- und der Stromdurchflutung erzeugt.
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Weitere-Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, welche ein schematisches
Schaltbild für eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist, erläutert.
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Die Vorrichtung weist die Stromdurchflutungsaggregate S und die Felddurchflutungsaggregate
F auf, die in der Zeichnung nur schematisch angedeutet sind. Das Stromdurchflutungsaggregat
S ist über die Schaltvorrichtung Scus an die Netzleitungen R und S anschaltbar und
das Felddurchflutungsaggregat F über die Schaltvorrichtung SCHf an die Netz leitungen
R und T.
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Zwischen die Schaltvorrichtung SCHs und die Stromdurchflutungsaggregate
s sind Thyristorsätze ThS für die Regelung des Durchflutungsstromes eingeschaltet
und für die Regelung der Felddurchflutung sind Thyristorsätze ThF eingesetzt, die
der Schaltvorrichtung SCHf nachgeschaltet sind. Für die Steuerung des Durchganges
der Thyristorsätze ThS ist eine Abregelsteuerung AS vorgesehen, welche den Durchgang
dieser Thyristorsätze nach einer vorgegebenen Funktion, hier einer e-Funktion, abregeln
kann. Die gleiche Funktion übt in Bezug auf die Thyristorsätze ThF für die Felddurchflutung
eine diese Thyristorsätze ThF steuernde Abregelsteuerung AF aus.
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Die Bespülungsvorrichtung ist über eine Schaltvorrtchtung SCHb an
das Netz anschaltbar. Bei der dargestellten Ausführung ist auch eine Regelung der
Bespülungsintensitat möglich. Zu diesem Zweck sind der SchaltvorrichtUng ScHb Thyristorsätze
ThS nachgeschaltet, deren Durchgang die
Bespülungsintensität regelt.
Der Steuerung der Thyristorsätze ThB dient eine Abregelsteuerung AB.
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Eine Taktsteuerung T ermöglicht est die Reihenfolge und Zeitdauer
der Arbeitsgänge der Feld- und Stromdurchflutungsaggregate F und S und der Bespülungsvorrichtung
B beliebig zu programmieren. Sie gibt an die Schaltvorrichtungen SCHs, SC!if und
SCHb Signale Ss, Sf und Sb ab, welche die Betätigung dieser Schaltvorrichtungen
und damit das Ein- bzw. Ausschalten der Durchflutungsaggregate S und F sowie der
Bespülungsvorrichtung bewirken. Weitere von der Taktsteuerung T5 erzeug Signale
Sasl, Sas2 bzw. Safl, Saf2 werden den Abregel steuerungen AS bzw. AF zugeleitetund
bewirken den Start der Magnetisierung und der Entmagnetisierung in Bezug auf die
Stromdurchflutung S bzw. die Felddruchflutung F. Den Start der Bespülung bewirkt
ein von der Taktsteuerung T5 an die Abregelsteuerung AB geliefertes Steuersignal
Sabl, während des Steuersignal Sab2 der Taktvorrichtung T8 die Abschwächung der
Bespülung startet.
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Im Regelfall wird mittels der Vorrichtung nach folgendem Verfahren
gearbeitet werden: Nach dem Einspannen des Prüflings wird gleichzeitig mit dem durch
das Signal Sabl veranlaßten Beginn des Bespülvorganges (nach Schließen der Schaltvorrichtung
SCHb mittels des Signales Sb und Schließen der Schaltvorrichtung SCHf mittels des
Signales Sf) mittels des Signales Safl
die Felddurchflutung eingeschaltet
(Start Magnetsieren F).
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Nach der zur Anzeigebildung notwendigen Mindestzeit gibt die Taktsteuerung
T ein weiteres Signal Saf2 ab, wodurch 5 mittels der Abregelsteuerung AF der Durchgang
der Thyristorsätze ThF abgeregelt wird (Start Entmagnetisierung F). Die Abschwächung
des Längs feldes erfolgt dabei in an sich bekannter Weise nach einer e-Funktion.
Kurz vor oder spätestens mit dem Start der Entmagnetisierung F wird (nach SChließen
der Schaltvorrichtung SCHs mittels des Signales Sf der Taktvorrichtung Ts) der Start
impuls Sasl für die Stromdurchflutung gegeben (Start Magnetisieren S). Etwa zum
gleichen Zeitpunkt, spätestens jedoch, wenn die Felddurchflutung einen bestimmten
Mindestwert erreicht hat, gibt die Taktsteuerung T5 das Signal Sab2 für die Abregelung
der Bespülungsintensitat nach einer vorgegebenen Funktion. Bei einer Ausführungsform,
bei der die Möglichkeit einer Schwächung der Bespüiungsintensitzt nicht scrgeseFen
ist, wird statt dessen durch öffner der Schaltvvrrichtung SCHb die Bespülung abgeschaltet.
Nach einer ausreichenden Z*it der kombinierten Wirkung beider Magnetisierungsrichtungen
wird das Startsignal Sas2 für das In-Funktion-Setzen der Abregelsteuerung AS für
die Stromdurchflutung abgegeben start Entmagnetisieren S)» Nach Ablauf dieses zweiten
Abregelvorganges werden die Schaltvorrichtungen SCHs, SÇHf und - falls nicht bereits
vorher geschehen -SCHb geöffnet, und das Werkstück kann vom Spannzeug freigegeben
und zur Betrachtung entnommen werden.
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Die Steuerelektronik kann so ausgebaut sein, daß sie zusätzlich zu
den bereits genannten Funktionen eine stufenlose Einstellung der Feldstärke bzw.
Stromstärke zur Magnetisierung möglich macht.
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Die Zeitdauer für den Ablauf der Abregelvorgänge muß nicht für beide
Felder gleich sein. So läßt sich beipielsweise für die zuerst wirksame Abregelung
eine verlangsamte Steuerung, z.B. nach DBP 22 23 439 verwenden, und für die zweite
Abregelung eine, die mit 50 Hz gespeist schneller abläuft.
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Die Zeitdauer der einzelnen Vorgänge ist gegebenenfalls nach Vorversuchen
werkstückspezifisch zu verändern. Hier spielt auch die Struktur der Oberfläche sowie
die Viskosität der Trägerflüssigkeit für das Prüfmittel eine Rolle.
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Die Reihenfolge der Magnetisierung kann in Sonderfällen so abgeändert
werden, daß zuerst die Stromdurchflutung und danach die Felddurchflutung erfolgt.
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