DE630038C

DE630038C - Verfahren zum Feststellen von Fehlstellen in Werkstuecken, insbesondere in Schweissnaehten

Info

Publication number: DE630038C
Application number: DE1930630038D
Authority: DE
Original assignee: FRANZ UNGER DR
Current assignee: FRANZ UNGER DR
Priority date: 1930-05-20
Filing date: 1930-05-20
Publication date: 1936-05-18

Description

Verfahren zum Feststellen von Fehlstellen in Werkstücken, insbesondere in Schweißnähten Zum Feststellen von Fehlern in - Werkstücken auf elektromagnetischem oder elektrischem Wege sind viele Vorschläge gemacht worden. Man kann das Werkstück magne tisch durchfluten und bestimmt auf irgend eine Weise das an der Fehlerstelle auftretende, gegenüber einer gesunden ' Stelle größere magnetische Spannungsgefälle. Diese Methode hat den Nachteil,-daß die zur Messung dieses magnetischen Potentialgefälles oder seines magnetischen Flusses verwandten Teile des Prüfgerätes von magnetischen Streulinien beeinflußt -werden, die von anderen Teilen des magnetischen Kreises herrühren und die Messung stören. Daher führt auch ohne besondere Schutzmittel nur die Eisenfeilspäne-Methode von M. A. Roux zu brauchbaren Ergebnissen. Man kann das Werkstück auch elektrisch durchfluten, indem man auf irgendeine Weise Strom durch das Werkstück hindurchschickt und mittels Prüfelektroden den an der Fehlerstelle auftretenden größeren Spannungsabfall mit Ziem Spannungsabfall an einer gesunden Stelle vergleicht. Diese Methode hat den Nachteil, daß der Kontaktwiderstand der Prüfelektroden nur in besonderen Fällen, z. B. bei blanken Eisenbahnschienen o. dgl., konstant ist, während er in den weitaus überwiegenden Fällen weit größere Änderungen aufweist, als die Änderungen des Widerstandes durch eine Fehlerstelle betragen.
Vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, daß an einer Fehlerstelle der das Werkstück durchfließende Strom ausweichen muß, weil Lunker, Schlackeneinschlüsse, geklebte Nähte o. dgl. einen großen Ohmschen Widerstand haben. Die ausbrechenden Stromfäden müssen zwangsläufig Stromkomponenten ergeben, die senkrecht stehen auf der allgemeinen Stromrichtung der unverletzten Teile. Diese Stromkomponenten erzeugen, wie alle Stromfäden, magnetischeKraftlinien, welche in zur Stromrichtung in den gesunden Teilen parallelen Ebenen verlaufen. Im Gegensatz dazu erzeugen die Stromfäden der allgemeinen Stromrichtung magnetische Kraftlinien, deren Ebenen senkrecht zur, allgemeinen Stromrichtung stehen. Bringt man an die Prüfstelle eine Prüfspule heran, deren Achse parallel zur Hauptstromrichtung liegt, so werden die Windungsebenen dieser Prüfspule parallel stehen zu den Ebenen der vom Strom erzeugten magnetischen Kraftlinien. Diese magnetischen Kraftlinien können also weder bei ballistischer Messung noch bei Durchflutung des Werkstückes mit Wechselstrom in der Prüfspule eine elektromotorische Kraft hervorrufen. Fig.i zeigt die prinzipielle Anordnung der Spule zur Stromrichtung an einer fehlerlosen Stelle. An gesunden Stellen des Werkstückes zeigt also ein mit dieser Prüfspule verbundenes Galvanometer keinen. Ausschlag. Kommt man mit der Prüfspule an eine Fehlerstelle, so wird die Spule von magnetischen Kraftlinien durchsetzt, welche von den zur Hauptstromrichtung senkrechten Komponenten der von der Fehlerstelle verdrängten Stromfäden erzeugt werden. Ändert man jetzt auf irgendeine Weise die Stärke der Gesämtdurchflutung (ballistische oder Wechselstrommethode), so wird durch die Änderung des von den seitlich ausbrechenden Strömen erregten Flusses in der Prüfspule ,eine Spannung induziert, die ein mit dieser -Spüle verbundenes Galivanometer anzeigt.
Der erfinderische Fortschritt dieses neuen . Prüfverfahrens besteht darin, daß man bei Durchflutung des Werkstückes mit Wechselstrom mit ruhenden Prüfspulen arbeiten kann, daß diese Prüfspulen durch magnetische Felder, herrührend von, der Durchflutung des Werkstückes, nicht beeinflußt werden und daß sie nur an Fehlerstellen überhaupt von magnetischen Kraftlinien durchsetzt werden. Man kann nach. diesem Verfahren ebenso wie bei anderen bekannten ähnlichen Verfahren Fehler in magnetischen und unmagnetischen Werkstoffen feststellen. Voraussetzung für die richtige Messung ist, daß die Stromfäden der Durchflutung parallel verlaufen, was aber Voraussetzung für jede Strommeßmethode ist.
In Fig. z (Aufriß a, Seitenriß b und Grundriß c) ist angedeutet, wie an einer Fehlerstelle die Stromfäden ausweichen. Bringt man - nun die Spule S.1, deren Windüngsebenen senkrecht zu den Stromlinien der Durchflutung stehen, wie in Fig. z angedeutet, in die Nähe der Fehlerstelle F, so werden ihre Windungen von, magnetischen Kraftlinien durchsetzt, welche von den ausweichenden Strömen herrühren. Ändert man die Durchflutung, so ändert sich das Feld, und in der Spule wird eine elektromotorische Kraft -induziert. Würde man die Spule S1 seitlich nach der Fehlermitte zu schieben, dann würde man keinen. Ausschlag erhalten, «=eil die rechts und links. ausbrechenden Ströme entgegengesetzte Richtung haben, die Summe der die Spule durchsetzenden Kraft-Linien also. Null- sein muß. Dadurch ist es möglich, die Abmessungen des Fehlers- zu ermitteln. Man kann die Wirkung dadurch verstärken, daß man an Stelle der Spule S1 ein Spulenpaar Sl, S2, verwendet, dessen Windungen in an sich bekannter Weise entgegengesetzt gewickelt sind. Bringt man dieses Spulenpaar über der Fehlerstelle derart an, daß die beiden Spulen symmetrisch. zur Fehlermitte stehen, so wird bei Änderung der Durchflutung in jeder Spule eine elektromotorische Kraft induziert werden und damit die Gesamtwirkung verdoppelt.
Bisher - wurde die Durchflutung des Werkstückes immer so durchgeführt,-daß der Strom mit Elektroden zugeführt wurde. Was früher schon über die Prüfelektroden gesagt ist, gilt ebenso für die Hauptelektroden: der Übergangswiderstand ist zu unsicher.. Man erhält demnach je nach. der Oberflächenbeschaftenheit des Werkstückes verschiedene Stromstärken. Aus diesem Grunde und weil man ohnedies zweckmäßig ballistisch mißt, kann es vorteilhaft erscheinen, in an sich be-'"Innter .Weise den Strom auf das Werkstück Alt konstanter Wechselspannung und Fre-;quenz zu transformieren, wobei dann die `Oberflächenbeschaffenheit keine Rolle mehr spielt. In Fig. 3 ist eine solche Anordnung angedeutet. Der geblätterte Eisenkern des Transformators T trägt nur die Primärwicklung, während das Werkstück selbst in an sich bekannter Weise die Sekundärwicklung des Transformators darstellt. Dabei schließt sich der magnetische Kreis des Transformators entweder durch die Luft oder, wenn das Werkstück aus magnetischem Stoff besteht, durch das Werkstück selbst. Der Vorteil dieser Anordnung ist der, daß zwischen den Schenkeln des Transformators die Stromlinien parallel verlaufen müssen. Setzt man in diesen Raum unmittelbar über der Oberfläche des Werksdickes W die Prüfspule P an, so wird die Prüfspule durch die Felder des Magneten und der Sekundärströme überhaupt nicht beeinflußt. Nur wenn ein Fehler an, der Prüfstelle im Werkstück ist, ändert sich dort die Richtung der Stromfäden, und damit gibt es Kraftlinien, welche die Prüfspule durchsetzen. In der Prüfspule wird eine elektromotorische Kraft induziert, die beispielsweise verstärkt und gleichgerichtet einem Galvanometer zugeführt werden kann. Bei höherer Frequenz würde eine Strom- und Feldverdrängung nach der Oberfläche des Werkstückes zu auftreten, so daß Fehler, die im: Innern des Werkstückes sich befinden, nur schwach angezeigt würden. Daher kann es zweckmäßig sein, die Frequenz der Wechselströme niedrig zu-wählen, besonders darin, wenn das Werkstück aus magnetischem Werkstoff besteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Feststellen von Fehlstellen in. Werkstücken, insbesondere in Schweißnähten, unter Durchflutung des Werkstückes mit an der Prüfstelle parallelen Stromfäden, dadurch gekennzeichnet, daß solche aus dem Werkstück austretenden magnetischen Kraftlinien zur Messung dienen, die von seitlich einer Fehlerstelle ausweichenden Stromfäden erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in an sich bekannter Weise transformatorisch durchflutet wird.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch eines Transformators parallel. zur Schweißnaht gestellt bzw. in dieser Stellung geführt wird, so daß die Stromfäden der Sekundärströme unter sich parallel und senkrecht zur Schweißnaht verlaufen. q.. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsebenen der Prüfspulen senkrecht zur Richtung der Stromfäden angeordnet sind, so daß die Spulen nur von Kraftlinien durchsetzt werden, die von seitlich ausweichenden Stromfäden herrühren.