-
-
Verfahren und Vorrichtung zur magnetinduktiven Werk-
-
stoff- und Dimensionsprüfung Die Erfindung betrifft ein zerstörungsfreies
magnetinduktives Verfahren zur Werkstoff- und Dimensionsprüfung elektrisch leitender
Werkstücke, wobei der Störeinfluß von Toleranzen der geometrischen Abmessungen auf
das Ergebnis der Werkstoffprüfung kompensiert und gleichzeitig die charakteristische
Dimension der Werkstücke ermittelt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
-
Bekannt ist aus der DE-OS 2204 449 ein Wirbelstrom-System zur zerstö.rungsfreien
Werkstoffprüfung mit dem der Einfluß von Abmessungsschwankungen bei der magnetinduktiven
Prüfung kompensiert werden soll. Dabei wird ein Bezugssignal erzeugt und das Prüfsignal
elektronisch zu einer Kompenente mit einem bestimmten Phasenwinkel aufgelöst. Die
beschriebene Lösung hat neben der recht aufwendigen manuellen Bedienung und der
damit nur geringen Eignung zur Automatisierung den entscheidenden Nachteil, daß
durch die elektronische Kompensation der Störgröße das Nutzsignal, welches zur Charakterisierung
der Zielgröße benötigt wird, stark verkleinert wird.
-
Außerdem geht durch die Kompensation die Information über die Störgröße
verloren und kann nicht als weitere Information über das zu prüfende Teil gewonnen
werden, Deshalb kann mit dieser Lösung auch keine Kontrolle der Dichte bzw. der
Porösität pulvermetallurgisch hergestellter Teile erfolgen, da diese Größe einer
direktten magnetinduktiven Prüfung nicht zugänglich ist.
-
Weiterhin ist aus der DD-PS 88 672 ein Meßverfahren zur magnetischen
Analyse der Zusammensetzung korn- oder pulverförmiger Metall enthaltender Materialien
bekannt, bei dem durch Prüfung bei unterschiedlichen Frequenzen der elektromagnetischen
Felder voneinander unabhängige Beziehungen zwischen den jeweiligen Geräte anzeigen
und den Einflußgrößen aufgestellt und mittels einer Rechenschaltung ausgewertet
werden.
-
Die Anwendung dieses Verfahrens setzt voraus, daß Frequenzen existieren,
bei denen voneinander unabhängige Beziehungen zwischen Geräte anzeige und Einflußgrößen
existieren. Die dazu nötigen stark unterschiedlichen PrüffreÆuenzen bewirken wegen
des Skineffektes eine unterschiedliche Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes
in den Prüfling. Bei Proben mit über den Querschnitt inhomogenen Eigenschaften,
wie sie in einer Vielzahl technischer Prozesse hergestellt werden, kann deshalb
das Verfahren nicht angewendet werden.
-
Die Erfindung hat den Zweck, ein zerstörungsfreies magnetinduktives
Verfahren und eine Vorrichtung zur Werkstück- und Dimensionsprüfung elektrisch leitender
Werkstücke zu schaffen, das es gestattet, den Einfluß von Maßtoleranzen auf das
Prüfergebnis zu eleminieren sowie Informationen zur weiteren charak-
teristischen
Größen, wie Abmessungen und Dichte zu gewinnen und das außerdem automatisierbar
ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
magnetinduktiven Werkstoff- und Dimensionsprüfung zu schaffen, mit dem die Zusammensetzung
und charakteristische geometrische Dimension der Werkstücke zerstörungsfrei ermittelt
werden können.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu prüfende
Werkstück nacheinander in zwei unterschiedlichen Lagen, vorzugsweise parallel und
danach senkrecht mit seiner charakteristischen geometrischen Dimension zur Spulenachse
in die Prüfvorrichtung eingebracht wird, in an sich bekannter Weise die Scheinwiderstandsänderungen
registriert werden und danach durch Vergleich der beiden Werte mit vorgegebenen
Werten die Zusammensetzung und die charakteristischen geometrischen Dimensionen
der zu prüfenden Werkstückteile ermittelt werden.
-
Aus den ermittelten Werten der charakteristischen geometrischen Dimension
und den Werten aus der Wägung der Werkstückteile wird die Dichte ermittelt. Die
vorgegebenen Werte, die durch Prüfung bekannter Werkstücke gleicher Zusammensetzung
und Dimension nach dem gleichen Verfahren ermittelt werden, werden als Vergleichswerte
in eine elektronische Verarbeitungseinheit eingegeben.
-
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus zwei Durchlaufspulen,
die hintereinander mit orthogonal versetzten Spulenachsen angeordnet sind. Die Durchlaufspulen
können auch als Gesamt spule mit orthogonalen versetzten teilespulen ausgebildet
sein, wobei die Geilspulen ineinandergeschachtelt sind und eine zur Werkstückdurchführung
geschlitzt ausgeführt ist.
-
Die Erfindung soll an Hand des Beispieles der Prüfung pulvermetallurgisch
hergestellter, ringförmiger Stahlteile unterschiedlichen Kohlenstoffgehaltes, unterschiedlicher
Ringbreite und unterschiedlicher Dichte erläutert werden.
-
Es zeigen: Figur 1 - das Prüfsystem als Blockdarstellung, Figur 2
- den Aufbau eines speziellen Prüfgerätes, Figur 3 - den Halbschnitt einer weiteren
Spulenanordnung.
-
Das Prüfsystem besteht aus zwei magnetinduktiven Prüfgeräten 5, an
die jeweils eine Prüfspule 2 angeschlossen ist, aus einer Auswerteeinheit 6, gegebenenfalls
einer Einrichtung zur Kontrolle der Masse der PrüS-teile 3 sowie einer Sortiereinrichtung
4.
-
Bei der Prüfung wird die Probe 1 zuerst in orthogonaler Lage in eine
Prüfspule 2 eingelegt bzw. durch diese hindurch bewegt. Die dabei erzeugte Differenzspannung
(Geräteanzeige) y0 wird vom Prüfgerät 5 an die Auswerteeinheit 6 übergeben (Fig.
1). Anschließend wird die Probe 1 in paralleler Lage in die zweite Prüfspule 2 eingelegt
bzw. durch diese hindurch bewegt. Die vom zweiten Prüfgerät 5 aufgenommene Geräteanzeige
Yp wird ebenfalls an die Auswerteeinheit 6 übergeben. Sollen, wie im vorliegenden
Beispiel, Aussagen zur Dichte der pulvermetallurgisch hergestellten Ringteile gewonnen
werden, so werden die Teile anschließend einer Wägeeinrichtung 3 übergeben. Der
Wert der dort ermittelten Teilmasse wird ebenfalls der Auswerteeinheit übergeben.
In der Auswerteeinheit werden aus den in vorangegangenen Untersuchungen bekannter
Ringe gleicher Geometrie und Zusammensetzung ermittelten Beziehungen
zwischen
den Geräteanzeigen y0 bzw. Yp und den Einflußgrößen Kohlenstoffgehalt nc bzw. Ringbreite
b y0 9 f1 (n,; b) Yp = £2 (nci b) der Kohlenstoffgehalt und die Ringbreite der Probe
errechnet. Wegen der Konstanz der übrigen Abmessungen der Proben kann aus dieser
magnetinduktiv ermittelten Ringbreite das Teilvolumen errechnet werden. Der Quotient
aus Teilemasse und Teilevolumen ergibt den zu bestimmenden Qualitätsparameter Teiledichte.
Die in der Auswerteeinheit 6 errechneten Größen Kohlenstoffgehalt' Ringbreite und
Teiledichte werden in der Sortiereinrichtung 5 als Steuersignale zur Sortierung
der Proben genutzt.
-
Die Prüfung kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Einmal
können alle zu prüfenden Teile nacheinander zuerst mit einem Prüfgerät 6 in orthogonaler
Lage und, nach Umstellen des Gerätes, mit dem gleichen Prüfgerät in paralleler Lage
geprüft werden. Für eine automatisierte Prüfung können zwei getrennt arbeitende
Prüfgeräte 6 benutzt werden. Eine dritte Möglichkeit besteht in der Anwendung eines
speziellen magnetinduktiven Prüfgerätes (Fig. 2). Ss besteht aus einem Sender 7,
einem Umschalter 8, Spannungsreglern 9 sowie zwei Empfängern 10. Die Probe wird
zuerst in die mit dem Empfänger 10 verbundene Spule gebracht und diese mittels Umschalter
8 an den Sender 7 angeschlossen. Die Regler 9 gestatten die separate Einstellung
der erforderlichen PM;iffeldstärke in den Prüfspulen. Die aufgenommene Geräteanzeige
wird an die Auswerteeinheit 6 übergeben.
-
Anschließend wird die Probe in anderer Lage in die zweite, mit dem
zweiten Empfänger 10 verbundene Spule gebracht, diese mittels Umschalter 8 an den
Sender 7 angeschlossen und die Prüfung wiederholt. Für eine automatisierte Prüfung
können auch beide Spulen gleichzeitig an den Sender angeschlossen werden.
-
Die Prüfspulen 2 können einmal in Form zweier räumlich getrennter
Spulen genutzt werden. In Fig. 3 wird darüber hinaus eine spezielle Spulenanordnung
dargestellt, bei der beide Spulen in einer kombinierten Spule vereinigt sind. Die
innere Spule 11 dient zur Prüfung in orthogonaler Probenlage, die äußere, mit ihrer
Spulenachse um 90° versetzte Spule 12 zur Prüfung in paralleler Lage der Probe 1.
Die Spule 12 besitzt zum Hindurchführen der Probe 1 einen Schlitz geeigneter Größe.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren für die magnet induktive Werkstoff-
und Dimensionsprüfung und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ermöglichen
eine zerstörungsfreie Kontrolle des Werkstoffzustandes und darüber hinaus der charakteristischen
Teiledimension von elektrisch leitenden, kleinen Werkstückteilen durch Kombination
der Ergebnisse der magnetinduktiven Prüfung des Teiles in zwei unterschiedlichen
Lagen in der Prüfspule auf der Basis in Vorversuchen ermittelter Kalibrierkurven.
Weiterhin ist es durch das erSindungsgemEße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens möglich, die magnetinduktive Prüfung mit hoher Genauigkeit auch
für Kleinteile anzuwenden, bei denen auf Grund auftretender Maßtoleranzen bisher
eine Prüfung nicht möglich bzw. mit hohen Sortierfehlern verbunden war. Damit besteht
die Möglichkeit der Erhöhung und besseren Sicherung der Qualität der Erzeugnisse
sowie der Verminderung des Produktionsaufwandes, da fehlerhafte Teile rechtzeitig
ausgesondert werden können.
-
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 - Probe 2 - Prüfspule
3 - Wägeeinrichtung 4 - Sortiereinrichtung 5 - magnetinduktives Prüfgerät 6 - Auswerteeinheit
7 - Sender 8 - Umschalter 9 - Spannungsregler 10 - Empfänger 11 - Teilspule zur
Prüfung in orthogonaler Lager 12 - Teilsüule zur Prüfung in paralleler Lager
-
Leerseite -