DE4126810A1 - Verfahren und anordnung zur bestimmung der remanenz eines aus einem ferromagnetischen werkstoff bestehenden bauteils fuer eine zerstoerungsfreie werkstoffpruefung - Google Patents
Verfahren und anordnung zur bestimmung der remanenz eines aus einem ferromagnetischen werkstoff bestehenden bauteils fuer eine zerstoerungsfreie werkstoffpruefungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung
zur Bestimmung der Remanenz eines aus einem ferromagne
tischen Werkstoff bestehenden Bauteils für eine zerstö
rungsfreie Werkstoffprüfung.
Anlagen zur Messung der magnetischen Restfeldstärke für
eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung weisen grundsätzlich
eine Magnetisierungs- und eine Meßspule auf, wobei die
Magnetisierungsspule mit einem Impulsstromgenerator sowie
einer Steuereinheit und die Meßspule mit einer Meß- sowie
einer Auswerteeinheit verbunden ist (DE-OS 38 43 100, DD-PS
2 43 409).
Da bisher nur eine relative magnetische Sättigung des Werk
stoffs durch die Magnetisierungsspule erreicht wurde, waren
die erzielten Meßwerte jeweils geräteabhängig, außerdem
fanden unterschiedliche Werkstoffe, Oberflächenbeläge, Wand
dicken, Bauteiltemperaturen und Vormagnetisierungen keine
Berücksichtigung. Außerdem waren die bisher verwendeten
Meßgeräte vorzugsweise für den stationären Einsatz aus
gelegt.
Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Anordnung
zur Messung der Remanenz für eine mobile zerstörungsfreie
Werkstoffprüfung zu entwickeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische
Sättigung zu erreichen, wobei die erzielten Meßwerte un
abhängig vom verwendeten Gerätesystem aber unter Berück
sichtigung der äußeren Randbedingungen des Bauteils er
zielbar sein sollen.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß das Bau
teil mit einem durch eine gekühlte Magnetisierungsspule
erzeugten Magnetfeld bis zur Sättigung magnetisiert sowie
die Remanenz gemessen wird oder die Remanenz über eine
Extrapolation der Folge von Festfeldstärkemeßwerten ober
halb des linearen Bereichs der Magnetisierungskurve er
mittelt wird, wobei der Betrag der Vormagnetisierung des
Bauteils gemessen und entsprechend der Polarität der Vor
magnetisierung des Bauteils addiert oder subtrahiert wird.
Zur Realisierung weist der Prüfkopf mit der Magnetisierungs
spule, Entmagnetisierungsspule und Meßspule eine Kühlein
richtung auf. Die Meßspule ist mit der Auswerteeinheit,
der Rechen- und Speichereinheit sowie der Anzeigeeinheit und
das Steuergerät über die Umschalteinheit und den Impuls
stromgenerator mit der Magnetisierungsspule bzw. der Ent
magnetisierungsspule und ebenfalls mit der Auswerteeinheit
verbunden.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläu
tert.
Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild insbesondere für
das mobile Prüfgerät.
Der Prüfkopf 1 mit der Magnetisierungsspule 2 und Ent
magnetisierungsspule 3 weist die Kühleinrichtung 4, die
Meßspule 5 und die Thermoelemente 6; 7 auf. Die Meßspule 5,
das Thermoelement 7, das Wanddickenmeßgerät 8 und die
Wirbelstromprüfeinrichtung 9 sind mit der Auswerteeinheit
10, der Rechen- und Speichereinheit 11 und der Anzeigeein
heit 12 verbunden.
Das Thermoelement 6 schützt die Magnetisierungsspule 2
und Entmagnetisierungsspule 3 vor thermischer Überlastung
und ist mit dem Steinergerät 13 verbunden. Das Steuer
gerät 13 setzt über die Umschalteinheit 14 den Impuls
stromgenerator 15, die Magnetisierungsspule 2 bzw. die
Entmagnetisierungsspule 3 in Betrieb.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Der Prüfkopf 1 wird auf das Beuteil 16 aus ferromagnetischem
Werkstoff aufgesetzt. Schon vorhandenes Restfeld wird mit
der Meßspule 5 registriert und mit der Entmagnetisierungs
spule 3 beseitigt.
Über die Magnetisierungsspule 2 wird das Bauteil 16 impuls
artig lokal bis zur magnetischen Sättigung gebracht. Nach
Abschluß dieses Vorganges wird die Remanenz des Bauteils 16
mit der Meßspule 6 gemessen und der Rechen- und Speicher
einheit 11 zugeführt und zusammen mit der Bauteiltemperatur,
vom Thermoelement 7 gemessen, ein Werkstoffkennwert ermit
telt.
Wird die magnetische Sättigung nicht erreicht, muß die Re
manenz über Extrapolation ermittelt werden, wobei die Extra
polation als Folge von Restfeldstärke-Meßwerten oberhalb
des lineraren Bereiches der Magnetisierungskurve erfolgt.
Der Betrag der Vormagnetisierung wird gemessen und ent
sprechend der Polarität addiert oder subtrahiert. In diesem
Fall wird zur Ermittlung des Werkstoffkennwertes zusätzlich
die Wanddicke des Bauteils 16, gemessen mit Wanddickenmaß
gerät 8, der Auswerteeinheit 10 zugeführt. In beiden Fällen
werden der Auswerteeinheit 10 über die Wirbelstromprüfein
richtung 9 eventuell vorhandene Ungänzen des betrachteten
Volumens des Bauteils 16 signalisiert und für den Werkstoff
kennwert herangezogen. Der so ermittelte Werkstoffkennwert
charakterisiert zerstörungsfrei den Zustand des Bauteils.
Zur Erzeugung unterschiedlicher Magnetisierungsfelder wird
die Magnetisierungsspule stickstoff- oder wasserstoffgekühlt
betrieben. Das Bauteil wird mit der Entmagnetisierungsspule
definiert entmagnetisiert und somit die Koerzitivfeldstärke
als eine weitere Werkstoffkenngröße ermittelt.
Bei der Magnetisierung und Entmagnetisierung werden einzelne
Restfeldstärke-Meßwerte einschließlich der Remanenzen gemes
sen, eine Hystereseschleife reproduziert und die sich er
gebende Fläche als eine weitere Werkstoffkenngröße verwendet.
Die Kühlung der Magnetisierungsspule ist auch ohne weiteres
durch eine supraleitende Magnetisierungsspule erreichbar.
Zur Justierung der Magnetisierung- sowie Entmagnetisierungs
spule ist die Meßwerteicheinrichtung innerhalb der Anordnung
einzuordnen. Die Rechen- und Speichereinheit sind mit an
sich bekannten werkstoffspezifischen Korrelationen, Grenz
werten, Gradienten sowie Wanddicken- und temperaturunab
hängigen Werten zu versehen, damit weitere magnetische Kenn
größen ermittelbar sind.
Die Vorteile der Anordnung und des Verfahrens sind:
- - mobiler Einsatz des Gerätesystems möglich,
- - geräteunabhängige, zerstörungsfreie Ermittlung eines Werk stoffkennwertes,
- - Werkstoffkennwert ist von der Geometrie des Bauteils un abhängig,
- - Einsparung von aufwendigen zerstörenden Werkstoffprüfungen,
- - Bestimmung weiterer magnetischer Kenngrößen, wie der Koerzitivfeldstärke sowie Form und Fläche der Hysterese schleife.
Claims (12)
1. Verfahren zur Messung der Remanenz eines aus einem
ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Bauteils für eine
zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, wobei das Bauteil über
eine Magnetisierungsspule magnetisiert und die Remanenz
gemessen wird,
gekennzeichnet dadurch,
daß das Bauteil mit einem durch eine gekühlte Magnetisie
rungsspule erzeugten Magnetfeld bis zur Sättigung magneti
siert sowie die Remanenz gemessen wird oder die Remanenz
über eine Extrapolation der Folge von Restfeldstärkemeß
werten oberhalb des linearen Bereichs der Magnetisierungskurve
ermittelt wird, wobei der Betrag der Vormagnetisie
rung des Bauteils gemessen und entsprechend der Polarität
der Vormagnetisierung des Bauteils addiert oder subtrahiert
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
die unterschiedlichen Magnetisierungsfelder durch eine stick
stoff- oder wasserstoffgekühlte Magnetisierungsspule er
zeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
das zu prüfende Volumen des Bauteils zerstörungsfrei
auf Ungänzen, z. B. mittels Wirbelstrom, geprüft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch,
daß das Bauteil mit Hilfe der Entmagnetisierungsspule de
finiert entmagnetisiert und somit die Koerzitivfeldstärke
als eine weitere Werkstoffkenngröße gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch,
daß bei der Magnetisierung und Entmagnetisierung einzelne
Restfeldstärkemeßwerte (einschließlich der Remanenzen) zu
sammen mit den Spulenfeldstärken gemessen, eine Hysterese
schleife reproduziert und die sich ergebende Fläche als
eine Werkstoffkenngröße verwendet wird.
6. Anordnung zur Messung der Remanenz eines aus einem
ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Bauteils für eine
zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, wobei eine Magnetisie
rungsspule und eine Entmagnetisierungsspule mit einem
Impulsstromgenerator sowie einer Umschalteinheit und
Steuereinheit und eine Meßspule mit einer Auswerteeinheit,
Rechen- und Speichereinheit sowie Anzeigeeinheit verbunden
ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Prüfkopf mit der Magne
tisierungsspule. Entmagnetisierungsspule und Meßspule eine
Kühleinrichtung aufweist, die Meßspule mit der Auswerte
einheit, der Rechen- und Speichereinheit sowie der Anzeige
einheit und das Steuergerät über die Umschalteinheit und
den Impulsstromgenerator mit der Magnetisierungsspule bzw.
der Entmagnetisierungsspule und ebenfalls mit der Auswerte
einheit verbunden ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß
mit der Auswerteeinheit ein Wanddickenmeßgerät gekoppelt
ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet dadurch,
daß im Prüfkopf ein Thermoelement zur Bestimmung der Ober
flächentemperatur des Bauteils angeordnet und dieses mit
der Auswerteeinheit gekoppelt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch,
daß im Prüfkopf ein Thermoelement zur Bestimmung der Spu
lentemperatur angeordnet und dieses mit dem Steuergerät ver
bunden ist.
10. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß
die gekühlte Magnetisierungsspule eine supraleitende
Magnetisierungsspule ist.
11. Anordnung nach Anspruch 6 bis 10, gekennzeichnet da
durch, daß zur Justierung der Magnetisierungs- und der Ent
magnetisierungs- sowie der Meßspule eine Meßwerteichein
richtung angeordnet ist.
12. Anordnung nach Anspruch 6 bis 11, gekennzeichnet da
durch, daß die Rechen- und Speichereinheit mit an sich
bekannten werkstoffspezifischen Korrelationen, Grenzwerten,
Gradienten und Wanddicken- sowie temperaturunabhängigen
Werten versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914126810 DE4126810A1 (de) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Verfahren und anordnung zur bestimmung der remanenz eines aus einem ferromagnetischen werkstoff bestehenden bauteils fuer eine zerstoerungsfreie werkstoffpruefung |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4126810A1 true DE4126810A1 (de) | 1993-04-08 |
Family
ID=6438246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19914126810 Withdrawn DE4126810A1 (de) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Verfahren und anordnung zur bestimmung der remanenz eines aus einem ferromagnetischen werkstoff bestehenden bauteils fuer eine zerstoerungsfreie werkstoffpruefung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4126810A1 (de) |
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1991
- 1991-08-09 DE DE19914126810 patent/DE4126810A1/de not_active Withdrawn
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