DE3614174A1 - Magnetisierungsanordnung zur magnetografischen pruefung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Prüfmeßtechnik und betrifft insbesondere Magnetisierungs­ anordnungen zur magnetografischen Prüfung und ist zur mag­ netischen Aufzeichnung von Fehlerstellen bei einer magne­ tografischen Defektoskopie, beispielsweise bei einer Güte­ prüfung von Schweißnähten, vorgesehen.

Es ist eine Magnetisierungsanordnung zur magnetogra­ fischen Prüfung bekannt, die einen zweipoligen U-Elektro­ magnet mit vier an den Polen des Elektromagneten paarwei­ se angeordneten Rollen und zwei mit je einem entsprechen­ den Rollenpaar zusammenwirkenden Bahnen enthält. Als Bah­ nen wird meist die Oberfläche des Prüfobjekts, wie sie bei­ spielsweise bei der Güteprüfung einer Schweißnaht die Oberflä­ chen der verschweißten Platten sind, ausgenutzt. Bei einer Verschiebung der Magnetisierungsanordnung von einem Prüfbereich zum anderen entstehen wegen des Vorhandenseins von Oberflächenabweichungen, auf der Oberfläche beim Schwei­ ßen erstarrten Metallspritzern, wegen einer Schiefstellung der Platten, einer schüttbaren Pulverschicht und anderer Störungen erhebliche Schwierigkiten in der Verschiebung der Magnetisierungsanordnung sowie nimmt die Exaktheit ihrer Verschiebung genau über die zu prüfenden Abschnitte ab. Außerdem treten bei der Notwendigkeit, die Magneti­ sierungsanordnung über eine gewellte oder eine ähnliche unebene Fläche zu verschieben, bei der die Oberflächenab­ weichung mit dem Durchmesser der Rollen kommensurabel ist, bei einem beträchtlichen Gewicht des Elektromagne­ ten schwer überwindbare Stockungen (s. z. B. den SU-Ur­ heberschein 3 15 112, Internat. Kl. GO1n 27/82, veröffent­ licht 1971) auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magne­ tisierungsanordnung zur magnetografischen Prüfung zu schaffen, die von einem Prüfabschnitt zum anderen unter Einsatz gerin­ ger Kräfte mit einem hohen Genauigkeitsgrad und einer großen Sicherheit des magnetischen Kontaktes des Elektro­ magneten der Magnetisierungsanordnung mit der Oberfläche des Prüfabschnitts verschoben werden kann.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einer Magnetisierungsanordnung zur magnetografischen Prüfung, die einen zweipoligen U-Elektromagnet mit vier an den Polen des Elektromagneten paarweise angeordneten Rollen und zwei mit je einem Rollenpaar zusammenwirkende Bahnen enthält, gemäß der Erfindung die Bahnen in Form von Rin­ gen ausgeführt sind, die miteinander in Form eines Läu­ ferkäfiges fest verbunden sind und deren Innenflächen mit den Außenflächen der Rollen zusammenwirken.

Um einen periodischen (dem Prüfschritt gleichen) Kontakt der Pole des Elektromagneten mit der Oberfläche des Prüfobjekts zu sichern, ist es zweckmäßig, die Rol­ len an den Polen des Elektromagneten mit Hilfe von je eine an jeder Rolle mit einer Versetzung bezüglich der Drehachsen der Rollen ausgeführten Halbachsen anzuord­ nen, wobei die Lagerungen der Drehachsen der Rollen mit­ einander durch einen festen Rahmen zu verbinden sind.

Um eine Regelung der Hubhöhe des Elektromagneten bei der Verschiebung der Magnetisierungsanordnung zu ermöglichen, ist es angebracht, die Halbachsen an den Rollen mit der Möglichkeit einer Änderung ihrer Versetzung bezüglich der Rollenachsen anzuordnen.

Um einen Schlupf der Rollen in bezug auf die Bah­ nen zu verhindern und die Verschiebungsgenauigkeit zu erhöhen, ist es zur Bildung eines Zahneingriffs zwischen den Rollen und den Ringen zweckmäßig, je einen Zahnkranz an der Innenfläche jedes Ringes bzw. an der Außenfläche jeder Rolle auszuführen.

Die erfindungsgemäße Magnetisierungsanordnung zur magnetografischen Prüfung ist komfortabel im Umgang, kann unter Einsatz geringer Kräfte von einem Prüfabschnitt zum anderen, darunter auch auf unebenen Oberflächen, mit hoher Genauigkeit verschoben werden, wobei ein sicherer Kontakt der Pole des Elektromagneten mit der Oberfläche des Prüfobjekts mit einer dem Prüfschritt gleichen Peri­ odizität gewährleistet ist.

Die Erfindung wird durch die nachstehende Beschrei­ bung von konkreten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht einer Magnetisierungsanord­ nung zur magnetografischen Prüfung in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 eine Ansicht der Verbindungsstelle einer Rol­ le mit einem Pol des Elektromagneten im Schnitt in ver­ größerter Darstellung in Pfeilrichtung A;

Fig. 3 dto. wie in Fig. 2, nur daß die Verschiebung der Halbachse bezüglich der Drehachse einer Rolle gleich Null ist.

Die in Fig. 1, 2 dargestellte erfindungsgemäße Mag­ netisierungsanordnung zur magnetografischen Prüfung ent­ hält einen zweipoligen U-Elektromagnet 1 mit einem Eisen­ kern 2 und einer über einen Schalter 4 an eine Spannungs­ quelle 5 angeschlossenen Stromspule 3. An jedem Pol des Elektromagneten 1 ist je ein Paar von Rollen 6 angeord­ net. Die Rollen 6 sind mit den Polen des Elektromagne­ ten 1 mit Hilfe von je einer an jeder Rolle 6 mit einer Verschiebung "a" bezüglich der einen Drehachse 8 der Rol­ le 6 ausgeführten Halbachse 7 und Wälzlagern 9 verbunden, auf deren Außenringe sich der Elektromagnet 1 mit vier Tragplatten 10 abstützt, die je zwei an jedem Pol seines Eisenkernes 2 starr befestigt sind. Die Drehachsen 8 der Rollen 6 sind in Wälzlagern 11 angeordnet, die in einen die Drehlagerungen aller vier Rollen 6 verbindenden Rah­ men 12 eingebaut sind. Die zwei Ringbahnen 13 sind mit­ einander durch eine Überbrückung 14 in Form eines Läufer­ käfiges starr verbunden. An den inneren Ringkanten der Bahnen 13 sind Kragen 15 (Krempen) ausgebildet, die die Lage der Rollen 6 in Richtung ihrer Achsen 8 festlegen. An den Außenflächen der Rollen 6 und an den Innenflä­ chen der Ringbahnen 13 ist je ein Zahnkranz zur Bildung eines Zahneingriffs zwischen ihnen ausgeführt. Die Halb­ achsen 7 sind in den Rollen 6 mit der Möglichkeit einer Änderung der Verschiebung "a" angeordnet, weshalb im Kör­ per der Rolle 6 beispielsweise ein zusätzliches Loch 16 vorgesehen ist, dessen Achse in bezug auf die Drehachse 8 der Rolle 6 um eine Größe a ₁/a versetzt ist.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante der Anord­ nung der Rollen 6 ohne Exzentrizität, wo die Halbachse 7 mit der Drehachse der Rolle 6 zusammenfällt.

In einer Reihe von Fällen ist auch eine Ausführungs­ form der Magnetisierungsanordnung mit den Rollen 6 und den Bahnen 13 ohne Zahnkranz möglich.

Die erfindungsgemäße Magnetisierungsanordnung zur magnetografischen Prüfung arbeitet wie folgt.

Bei der magnetografischen Prüfung eines Objekts wird in diesem ein Magnetfluß erzeugt. Hierbei verlaufen die magnetischen Feldlinien quer zur Bewegungsrichtung der Magnetisierungsanordnung entlang des Prüfbereiches, beispielsweise senkrecht zu einer Schweißnaht. Wenn sie auf ihrem Wege einem Fehler - einem Riß, Lunker - begegnen, tritt ein Teil der magnetischen Feldlinien an die Oberfläche des Prüfobjekts, wodurch ein Streufeld gebildet wird, das durch ein mit der Oberfläche des Prüf­ objekts kontaktiertes Magnetband registriert wird.

Zur Durchführung einer magnetografischen Prüfung wird die erfindungsgemäße Magnetisierungsanordnung auf die Oberfläche eines Prüfobjekts gesetzt und an die Spannungsquelle 5 (Fig. 1) angeschlossen. Dann wird die Magnetisierungsanordnung in die Ausgangsstellung über einer zu prüfenden Schweißnaht 17 gebracht und ein Abschnitt durch den Elektromagnet 1 nach Betäti­ gung des Schalters 4 magnetisiert. Nach Beendigung der Operation der Magnetisierung werden die Wicklungen 3 des Elektromagneten 1 stromlos gemacht und die Magnetisie­ rungsanordnung in die nächste Position um einen dem Prüfschritt gleichen Abstand versetzt. Zu diesem Zweck werden die Ringbahnen 13 gedreht, wobei die Rollen 6, indem sie sich auf den Innenflächen der letzteren umwäl­ zen, durch die an ihnen befestigten Halbachsen 7 (Fig. 2) über die Wälzlager 9 auf die Tragplatten 10 einwirken, die mit dem Eisenkern 2 starr verbunden sind. Da die Halb­ achsen 7 in den Rollen mit einer Exzentrizität - einer Verschiebung "a" - angeordnet sind, beschreiben die Halb­ achsen 7 bei der Eigenrotation der Rollen 6 um die Achsen 8 im Raum Kreislinien mit einem der Verschiebung "a" glei­ chen Halbmesser. Die bei der Verschiebung der Ringbahnen 13 entlang der Naht 17 entstehende Kraft kann in zwei Kom­ ponenten - eine vertikale und eine horizontale - zerlegt werden. Dank der Konstruktion der Aufhängung des Elektro­ magneten 1 an den Rollen 6, bei der sich der Eisenkern 2 frei - unter der Wirkung des Eigengewichts - über die Platten 10 auf die Ringe der auf die Halbachsen 7 aufge­ setzten Lager 9 stützt, wirkt auf den Elektromagnet 1 nur die eine - vertikale - Kraftkomponente ein. Die andere - horizontale - Komponente bleibt währenddessen auf den Elektromagnet 1 infolge der Umwälzung des Lagers 9 auf der Tragplatte 10 ohne Wirkung. Bei der Umwälzung der Ringbahnen 13 auf der Oberfläche des Prüfobjekts führt der Elektromagnet 1 daher gleichzeitig mit einer fort­ schreitenden Bewegung eine Bewegung zuerst nach oben und dann nach unten aus, bis er die Prüffläche in einem dem Prüfschritt gleichen Abstand von der Ausgangsstellung be­ rührt hat. Der letztere hängt vom Durchmesser der Rollen 6 ab und ist durch Austausch der Rollen 6 gegen Rol­ len anderen Durchmessers leicht zu ändern. Während des Kontaktes des Eisenkernes 2 des Elektromagneten 1 mit der Prüffläche wird die Wicklung 3 des Elektromagneten 1 gespeist. Dann werden sämtliche obengenannten Opertionen wiederholt. Hierbei kann mit einem langen Hebelarm, der ungefähr gleich dem Durchmesser der Ringbahnen 13 ist, selbst eine Magnetisierungsanordnung mit einer großen Mas­ se leicht von der Stelle gebracht werden. Außerdem ge­ stattet das Vorhandensein der Ringbahnen 13 großen Durch­ messers, Unebenheiten und Risse auf der Lauffläche bei der Verschiebung der Magnetisierungsanordnung unberück­ sichtigt zu lassen. Bei Vorhandensein von Wölbungen im Prüfbereich, anstoßenden Nähten mit verschiedenen Auf­ schweißraupen ist es unter Benutzung der erfindungsgemä­ ßen Magnetisierungsanordnung ein leichtes, eine hemmungs­ lose Verschiebung dieser Anordnung durch Umstellung der Halbachsen 7 in Löcher mit einer größeren Versetzung um die Drehachsen 8 der Rollen 6 zu sichern. Dann nimmt die Hubhöhe des Elektromagneten 1 entsprechend der Größe der Exzentrizität zu, was es gestattet, ein Hindernis bei der Verschiebung zu überwinden.

Ein kennzeichnendes Merkmal der betrachteten Ausfüh­ rungsform der Magnetisierungsanordnung ist, daß ein Luft­ spalt zwischen den Polen des Elektromagneten 1 und der Prüffläche nur bei der Verschiebung der Magnetisierungs­ anordnung von einer Prüfstelle zu der nächsten zu ver­ zeichnen ist, während an den Prüfstellen die Pole des Elektromagneten 1 die Prüffläche ohne Spalt berühren.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausbildungsform der Mag­ netisierungsanordnung zur magnetografischen Prüfung führt eine Verschiebung der Magnetisierungsanordnung aus und sorgt für die Durchführung einer Operation der Magneti­ sierung des Prüfobjekts durch die letztere bei Vorhanden­ sein eines konstanten Luftspaltes zwischen den Polen des Elektromagneten 1 und der Oberfläche des Prüfobjektes. In diesem Fall wird der Luftspalt durch die Befestigungsstel­ le der Halbachsen 7 am Eisenkern 2 bestimmt und unter der Bedingung gewählt, eine vom Standpunkt der Aufzeichnung von Fehlern auf einem Magnetband optimale Magnetisierung des Prüfobjekts zu gewährleisten. Diese Variante der Mag­ netisierungsanordnung ist billiger und eignet sich für die Fälle, wo als Prüfobjekt dünnwandige leicht magneti­ sierbare Erzeugnisse auftreten. In diesen Fällen ist auch das Vorhandensein eines Zahneingriffes zwischen den Rol­ len 6 und den Bahnen 13 nicht obligatorisch, denn die kleinen Abmessungen und Maße des Elektromagneten 1 schließen einen Schlupf der Rollen 6 und der Bahnen 13 gegeneinander aus.

Die Ringbahnen 13 können sowohl aus magnetischem als auch unmagnetischem Werkstoff hergestellt werden. Dies hängt vom konkreten Objekt und den Prüf­ bedingungen ab. Falls es erforderlich ist, die Magnetisierungsanordnung auf einer schiefen Ebene zu be­ wegen, gestattet die Anwendung der Bahnen 13 aus vormagne­ tisiertem hochkoerzitivem Werkstoff, durch Schließen der magnetischen Feldlinien über das Prüfobjekt die Magneti­ sierungsanordnung auf der vorgegebenen Laufbahn zu halten.

Claims (5)

1. Magnetisierungsanordnung zur magnetografischen Prüfung, die

• - einen zweipoligen U-Elektromagnet (1) mit vier
• - an den Polen des Elektromagneten (1) paarweise angeordneten Rollen (6) und
• - zwei mit je einem Paar der Rollen (6) zusammen­ wirkende Bahnen (13)

enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Bahnen (13) in Form von Ringen ausgeführt sind, die miteinander in Form eines Läuferkäfiges fest verbunden sind und deren Innenflächen mit den Außenflä­ chen der Rollen (6) zusammenwirken.

2. Magnetisierungsanordnung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß

• - die Rollen (6) an den Polen des Elektromagneten (1) mit Hilfe von
• - je eine an jeder Rolle (6) mit einer Exzentrizität ("a") bezüglich ihrer Drehachsen (8) ausgeführten Halb­ achsen (7) angeordnet sind, wobei
• - die Lagerungen der Drehachsen (8) sämtlicher Rol­ len (6) miteinander fest verbunden sind.

3. Magnetisierungsanordnung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß

• - die Halbachsen (7) an den Rollen (6) mit der Mög­ lichkeit einer Änderung ihrer Exzentrizität bezüglich der Drehachsen (8) der Rollen (6) ausgeführt sind.

4. Magnetisierungsanordnung nach einem der Ansprü­ che 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - an den Innenflächen der Ringe und an den Außen­ flächen der Rollen (6)
• - je ein Zahnkranz zur Bildung eines Zahneingriffes zwischen den Ringen und den Rollen (6) ausgeführt ist.