DE3444481A1 - Pruefkopfhalterung fuer die ultraschallpruefung - Google Patents

Description

• Prüfl&'opfhalterung für die Ultraschallprüfung
• Die Erfindung betrifft eine Prüfkopfhalterung für die Ultraschallprüfung insbesondere der Randzonen, von in Vorschubrichtung bewegten metallischen Blechen und Bädern mit Sender-Empfänger-Prüfköpfen und Fließwasserspaltankopplung.
• Für die zerstörungsfreie Prüfung von Blechen und Bändern nimmt die Ultraschalltechnik eine hervorragende Stellung ein. Vor allem die beiden Randzonen der eventuell später zu verschweißenden Blech- und Bandlängskanten müssen auf Fehler, die die spätere Schweißnaht beeinträchtigen können, geprüft werden.
• Die Ultraschallprüfung von Rändern und Kanten metallischer Produkte erfolgt meist nach dem Impuls-Echo-Verfahren mit über Fließwasser angekoppelten Sender-Empfäng er-Prüfköpfen.
• Der Schall strahl wird vom Sender-Wandler unter einem festgelegten Winkel ins Material gesendet, von Fehlstellen und/oder von der Rückwand reflektiert und vom Empfänger-Wandler empfangen. Ungünstige Prüfungsbedingungen, wie große Bl echwelligkeit, hohe Bl echtemperatur, unsaubere, verzunderte Oberflächen und hohe Prüfgeschwindigkeit beeinträchtigen die Qualität der Prüfungsergebnisse. Die Verkl einerung der Prüfkopfhalterung führt insbesondere bei welligen Blechen zu einer Verbesserung der Ankopplung und somit zu weitaus besseren Prüfung ergebnissen.
• Die Prüfköpfe sind in kardanisch gelagerten Halterungen angeordnet, die sich selbständig jeder Blechwellung anpassen. Die Prüfkopfhalte rung weist eine Verschleißsohle auf, in die Fließwasserftihrungen eingearbeitet sind. Die fiir Biechtemperaturen bis 3000C entwickelten Prüfkopfllalterungen mit F]ießwassersCaltanliopplung sind so aufgebaut, daß sowohl verschiedene PrüJlsopftygen eingesetzt als auch die Verschleißteile leicht ausgewechselt werden können.
• Die Prüfung beider Längsrandzonen eines Bleches oder Bandes erfolgt normalerweise in einem Arbeitsgang mit einer Zwillingsanlage in Rechts- und Linksausführung mit weitgehend symmetrischem Aufbau der Einzelkomponenten, um die Herstellkosten und Ersatzteilhaltung auf ein Minimum zu beschränken. Durch einfaches Umstecken der Prüfkopfhalterung kann eine solche Prüfmechanik als Links- und Rechtsausführung benutzt werden.
• Wenn das Prüfgut mit einem ortsfest angebrachten Prüfkopf geprüft werden soll, der in üblicher Weise an das in Vorschubrichtung bewegte Prüfmaterial mechanisch angedrückt und akustisch angekoppelt wird, dann ergibt sich ein Prüfbereich in Form einer einzelnen Längs spur.
• Es ist bekannt, zur Erhöhung der Prüfdichte statt eines Prüfkopfes mehre re nebeneinander anzuordnen, im allgemeinen quer zur Vorschubrichtung des Prüfniaterials. Das Prüfmaterial wird hierbei in vielen Längsspuren entsprechend der effektiven Schallfeldausdehnung der Prüfköpfe geprüft.
• Zwischen den einzelnen Spuren entstehen jedoch beachtliche tote Zonen, ungeprüfte Bereiche. Bei dieser Prüfkopfanordnung bietet sich die Mög lichkeit, sämtliche Prüfköpfe oszillieren zu lassen. Zwar wird somit der Prüfbereich wesentlich vergrößert, jedoch sind auch hier Grenzen durch die Querbeschleunigungen der mechanischen Prüfkopfhalterungen gesetzt.
• Es ist ferner bokannt, die Prüfköpfe in der Vorschubrichtung Acs Prfifmaterials einzeln in entsprechenden Prüfkopfhalterungen versetzt hin-1 ereinander anzuordnen. Die geprüften Langsspuren schließen dabei dicht aneinander an, so daß kein ungeprüfter Zwischenraum verbleibt.
• Die Nachteile dieser Prüfanordnung bestehen in aufwendigen mechanischen Einrichtungen.
• Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Prüfkopfhalterung für die Ultraschallprüfung, insbesondere der Randzonen, der im Ob erbegriff des Hauptanspruchs beschriebenen Art anzugeben, die sich durch eine breite Prüfspur bei relativ geringer Auflagefläche und durch eine einfache Bauweise auszeichnet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entsprechend Anspruch 1 die in einem Tragrahmen befindliche Prüfkopfhalterung eine oder mehrere diagonal zur Grundfläche der Halterung (3) angeordnete Reihen von zwei oder mehreren in Spannbuchsen (ii) sitzenden Prüfköpfe enthält und daß die Prüfkopfreihen sich in Fließwasserspalten mit separate Koppelwasserzul eitung und mit separater oder gemeinsamer Koppelwasserableitung befinden.
• Durch die Erfindung wird unter Vermeidung von toten Prüfzonen ein der Vorschubgeschwindigkeit des Prüfmaterials angepaßter, ausreichend breiter Randzonenprüfbereich geprüft. Die hierfür vorgeschlagenen, diagonal zur Grundfläche der Halterung und somit auch diagonal zur Vorschubrichtung des Prüfmaterials in einer oder mehreren Reihen angeordneten zwei oder mehr Prüfköpfe sind in einfacher Weise in Spannbuchsen eingesetzt. Da sich je eine Prüfkopfreihe in einem eigenen, von einer anderen Prüfkopfreihe unabhängigen Fließ>as- serspalt befindet, der eine separate Wasserzuleitung und eine separate oder gemeinsame Wasserabl eitung aufweist, kanri eine gleiclunäßige Wassermenge für alle Prüfköpfe sichergestellt und die gesamte Prüfanlage rnit relativ geringen Wassermengen betrieben werden. Die ASinimierung der Fließwasserspalten führt auch zu einer Reduzierung des unerwünschten Aufwölbeeffektes des ggf. heißen Prüfmateriales durch eine anderenfalls zu große Wasserinenge.
• Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird bei großem Prüfbereich eine relativ geringe Auflagefläche der Halterung erreicht. Somit werden auch bei welligen Blechen und Bändern stabile Ankoppelungsverhältnisse gewährleistet.
• Der Anpassung an wellige und ungleichmäßige Prüfmaterialien dient nach Anspruch 2 die Möglichkeit, die Prüfkopfhalterung durch die kardanische Aufhängung und durch die zweiseitige, in Längsrichtung des Prüfmaterials innerhalb des Tragrahmens gelagerte Halterung für Prüfköpfe,in der Längs- und Querrichtung des Prüfmateriales bis zu einem bestimmten Winkel aus der Horizontalen heraus schwenken zu können.
• Nach Anspruch 3 der Erfindung soll jeder Prüfkopf mit einem Dichtring versehen sein, der den Wassereintritt von der Unterseite der Halterung in den oberen Bereich verhindert.
• Entsprechend Anspruch 4 sollen die Seitenteile der Prüfkopfhalterung, die dem Zusammenhalt des Aufnahmeblockes und derWasserführungsteile dienen, aus einem korrosionsbeständigen und verschleißfesten ItIaterial, wie z.B. Nartmessing, bestehen und auswechselbar angeordnet sein, damit im Falle von Verschleiß eine einfache und schnelle Austauschbarkeit sichergestellt werden kann.
• Anspruch 5 schlägt vor, daß der Aufnahmeblock für die Prül}iopfreihen und für die Fließwasserspalten aus einem Alaterial niit geringer 0 r71lelf fähigkeit, wie z.B. Teflon, besteht, welcher lösbar in der F'rüflsopfllalte befestigt ist. Insbesondere bei der Ultraschallprüfung von warmgewalzten Blechen und Bändern hat dies wegen der intensiven Wärmebeaufschlagung eine wichtige Bedeutung. Somit wird die Aufheizung der Prüfköpfe verhindert unter Prüfkopf vor thermischer Zerstörung geschützt Die an der Unterseite der Halterung, an der dem Prüfmaterial zugewandten Seite, angebrachten Hartmetallverschleißteile sollen nach Anspruch 6 eine Dicke aufweisen, die ein mehrmaliges Nacharbeiten und somit eine hohe Betriebsdauer gewährleisten.
• In Anspruch 7 wird eine spezielle Ausbildungsform vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie zwei nebeneinander liegende und diagonal zur Grundfläche der Halterung angeordnete Prüfkopfreihen aufweist und daß jeweils zwei in der Ebene der Spannschrauben nebeneinand liegende Spannbuchsen vorhanden sind.
• Entsprechend Anspruch 8 der Erfindung werden die nebeneinander liegenden Spannbuchsen (11) für die Aufnahme der Prüfköpfe (10) durch Paßstücke (12) gegen Verdrehen und Herausziehen gesichert sind und gewährleisten somit eine optimale Positionierung der nicht symmetrisd Prüfköpfe.
• Die Erfindung wird anhand des in den Abbildungen veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die Vorderansicht einer Ausführungsform der Prüfkopfhalterung nach der Erfindung in normaler Position Fig. 2 eine Seitenansicht der Prüilsopí}alteruny nach Fig. 1 Fig. 3 die Draufsicht auf die Prüfkopfanordnung mit der Aufhängung, dem Tragrahmen en und der Prüfkopf halterung nach Fig. 1 Fig. 4 die Unterseite der Prüfkopfhalterung nach Fig. 1 mit den Fließwasserspalten und den Verschleißteilen.
• In Fig. 1 soll der Ausschnitt aus der gesamten Randzonenprüfanlage gezeigt werden, der zum Verständnis der Funktion der erfinderischen Prüfkopfhalterung innerhalb der Aufhängung und des Tragrahmens erforderlich ist. Die in der Vorderansicht gezeigte beispielhafte Prüfkopfhalterung 3 ist zweiseitig in den Lagerpunkten 6 in einem Tragrahmen aufgehängt. Der Tragrahmen 2 ist befestigt an der kardanisch gelagerten Aufhängung 1 einer Randzonenprüfanlage, d. h. eines Teiles einer beide Randzonen prüfenden Zwillingsanlage. Durch die kardanische Aufhängung und die zweiseitige Lagerung der Prüfkopfhalterung in dem Tragrahmen ist eine Schwenkung der Halterung in der Längs- und Querrichtung des Prüfmateriales 8 aus der Horizontalen heraus möglich. Im Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Schwenkung ca. 100.
• Zu erkennen sind auch die beiden separaten Koppelwasserzuleitungen 4 für die beiden Fließwasserspalten 14 und die gemeinsame Koppelwasserableitung 5. Mit 16 sind die Seitenteile der Prüfkopfhalterung bezeichnet. Die Prüfspurbreite ist mit 7 angegeben.
• In Fig. 2 wird die Prüfkopfhalterung nach Fig. 1 in der Seitenansicht gezeigt. Das Prüfmaterial 8 bewegt sich-in der Vorschubrichtung 9 unter der Prüfkopfhalterung 3. Der Prüfkopf 10 weist im unteren Teil den Dichtring 15 auf. Der Aufnahilock für die Priifkopfreihen und fiir die Fließwasserspalten ist mit 17 bezeichnet. Zu erkcj;ien ist in dem linken Teil die Koppelwasserzuführullg 4 und in dem rechten Teil die Koppelwasserabführung 5. An der Unterseite der Halterung sind die mit 13 bezifferten ISartmeta]lverschlt-ißteile gestrichelt angödeu let. Der mittlere Teil der Seitenansicht ist geschnitten und gibt den Blick auf die Spannbuchse 11 und einen gestrichelt angedeuteten Prüfkopf 10 frei.
• Fig. 3 zeigt die Prüfkopfanordnung nach Fig. 1 mit der Aufhängung 1, dem Tragrahmen 2 und der Halterung 3 in der Draufsicht. Neben den Koppelwasseranschlüssen 4 und 5 sind hier die Spannbuchsen 11 für die Aufnahrne der Prüfköpfe 10 in zwei nebeneinander liegenden und diagonal zur Halterung angeordneten Reihen erkennbar. Außerdem sind die Paßstücke 12 dargestellt, die jeweils zwei in der Ebene der Spannschrauben nebeneinander liegende Spannbuchsen miteinander verbinden. Mit 7 ist die mit der erfinderischen Anordnung maximal mögliche Prüfspurbreite angegeben. Die Seitenteile der Halterung 16 sind ebenfalls eingezeichnet.
• Fig. 4 zeigt die Unterseite der Prüfkopfhalterung 3 nach Fig. 1. Besonders erkennbar ist hier der für jede Prüfkopfreihe separate Fließwasserspalt 14. Die durchkreuzten Flächen steilen die Hartmetallverschleißteile 13 dar, die in dem Ausführungsbeispiel eine Dicke von 10 mm aufweisen. Außerdem sind die Seitenteile 16 eingetragen.
• Prüfkopfhalterung für die Ultraschallprüfung Bezugszeichenliste: 1 Aufhängung der Prüfkopfhalterung 2 E;inteiliger Tragrahmen der Prüfkopfhalterung 3 Prüfkopfhalterung in normaler Position 4 Koppelwasserzuleitung 5 Koppelwasserableitung 6 Lagerung der Prüfkopfhalterung 7 Prüfspurbreite 8 Prüfmaterial 9 Vorschubrichtung des Prüfmaterials 10 Prüfkopf 11 Spannbuchse für die Aufnahme des Prüfkopfes 12 Paßstück zur Spannbuchsensicherung 13 Hartm etall ver schl ei ßteil e 14 Fließwasserspalten 15 Dichtring 16 Seitenteile der Prüfkopfhalterung 17 Aufnahmeblock für Prüfkopfreihen und Fließwasserspalten

Claims (8)

1. Prüfkopfhalterung für die Ultraschallprüfung P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Prüfkopfhalterung für die Ultraschallprüfung, insbesondere der Randzonen, von in Vorschubrichtung bewegten metallischen Blechen und Bändern mit Sender-Empfänger-Prüfk öpfen und Fließwasserspaltankopplung, d a du r ch g e k e n n z e i c h n e t, daß die in einem Tragrahmen (2) befindliche Prüfkopfhalterung (3) eine oder mehrere diagonal zur Grundfläche der Halterung (3) angeordnete Reihen von zwei oder mehreren in Spannbuchsen (11) sitz-enden Prüfköpfe enthält und daß die Prüfkopfreihen sich in Fließwasserspalten (14) mit separater Koppelwasserzuleitung (4) und mit separater oder gemeinsamer Koppelwasserableitung (5) befinden.
2. 2. Prüfkopfhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie kardanisch aufgehängt ist und der Tragrahmen (2) in der Aufhängung (1) zweiseitig in Längsrichtung des Prüfmaterials (8) gelagert ist und somit die Prüfkopfhalterung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung des Prüfmaterials (8) aus der Horizontalen heraus geschwenkt werden kann.
3. 3. Prüfkopfhalterung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Prüfkopf (10) mit einem Dichtring (15) versehen ist.
4. 4. Prüfkopfhalterung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, durch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (16) der Prüfkopftaiterung (3) aus einem korrosionsbeständigen und verschleißfesten blaterial bestehen und auswechselbar angeordnet sind.
5. 5. Prüfkopfhalterung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeblock (17) für die Prüfkopf reihen und für die Fließwasserspalten (14) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht, welcher Iösbar in der Prüfkopfhalterung (3) befestigt ist.
6. 6. Prüfkopfhalterung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Unterseite der Prüfkopfhalterung (3) angebrachten Hartmetallverschleißteile (13) eine Dicke aufweisen, die ein mehrmaliges Nacharbeiten und somit eine erhöhte Betriebsdauer gewährleisten.
7. 7. Prüfkopfhalterung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei nebeneinander liegende und diagonal zur Grundfläche der Halterung (3) angeordnete Prüfkopfreihen aufweist und daß jeweils zwei Spannhuchsen (11) für die Aufnahme der Prüfköpfe (10) in der Ebene der Spannschrauben nebeneinander liegen.
8. 8. Früfk@ofhalterung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekcnnzeichnet, daß die nebeneinander liegenden Spannbuchsen (11) für die Aufnahme der Prüfköpfe (10) durch Paßstücke (12) gegen Verdrehen und Herauszichen gesichert sind und somit eine optimale Positioni?rung der nicht symmetrischen Prüfköpfe gewährleisten.