DE102006008553B4

DE102006008553B4 - Prüfverfahren und Beleuchtungseinrichtung zur zerstörungsfreien Rissprüfung

Info

Publication number: DE102006008553B4
Application number: DE200610008553
Authority: DE
Inventors: Christian Stapf; Helmut Weeber
Original assignee: Weeber Helmut Dr rer nat
Current assignee: Weeber Helmut Dr rer nat
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: DE102006008553A1

Abstract

Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Rissprüfung, bei dem ein zu untersuchendes Material mit einer unter Anregung fluoreszierende Farbstoffe aufweisenden Substanz vorbehandelt und nach einer Einwirkzeit durch Anregung der Farbstoffe mit einer Licht einer Wellenlänge von 455 bis 470 nm aussendenden Lichtquelle untersucht wird, wobei für diese Untersuchung ein Betrachtungsfilter verwendet wird, welches eine Begrenzung des Anregungsspektrums der fluoreszierenden Farbstoffe im kurzwelligen Bereich unterhalb einer Wellenlänge von 480 bis 540 nm vornimmt, und wobei die Rissprüfung ohne Fremdlicht im Dunkeln erfolgt und die Lichtquelle aus LED's besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren, insbesondere zur zerstörungsfreien Rissprüfung, bei dem das zu untersuchende Material mit einer fluoreszierenden Substanz vorbehandelt und nach einer Einwirkzeit durch Anregung der Farbstoffe mit einer Lichtquelle betrachtet wird.
Zur Ausführung des Prüfverfahrens wird in der DIN 54152 vorgeschrieben, dass eine Vorreinigung der zu prüfenden Oberflächen des Werkstoff mit einem sogenannten Vorreinigungsmittel zu erfolgen hat und sodann ein Auftragen eines sogenannten Penetriermittels auf die zu prüfende Oberfläche erfolgt. Nach erfolgter Zwischenreinigung der zu prüfenden Oberfläche mit einem Reinigungsmittel wird beispielweise ein Entwickler auf die zu prüfende Oberfläche aufgetragen und der Entwicklungsvorgang abgewartet, um eine anschließende Analyse des Zustands der Oberfläche durch eine Inspektion vorzunehmen. Bei diesem Verfahren wird ein roter Farbstoff im Penetriermittel und als Kontrast ein weißer Entwickler vorgeschrieben. Alternativ wird ein Farbstoff im Penetriermittel verwendet, der unter UV-Bestrahlung fluoresziert.
Am häufigsten wird hierbei eine Variante der Rissprüfung nach dem Durchdringungsverfahren angewendet, wobei das Penetriermittel auf einer Seite des zu untersuchenden Körpers und ein Entwickler auf der anderen Seite des Werkstückes aufgetragen wird, wodurch, nach dem das Penetriermittel vollständig das Werkstück bei vorhandenen Rissen durchwandert hat und die erfolgte Entwicklung stattfand eine Kontrolle möglich wird. Bei dieser Durchdringungsprüfung kann auf eine Zwischenreinigung der zu prüfenden Oberfläche verzichtet werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass das Penetriermittel lediglich bei großvolumigen Werkstücken oder massiven Werkstücken auf eine Außenfläche aufgetragen wird, in eventuell vorhandene Risse eindringt und über einen Entwickler zu einer Entwicklung führt, sodass nach Reinigung der Oberfläche ebenfalls eine Rissprüfung vorgenommen werden kann.
Zur Durchführung eines zerstörungsfreien Prüfverfahrens, insbesondere zur Rissprüfung werden nach dem Stand der Technik Quecksilberdampflampen, Gasentladungslampen oder Blitzlampen verwendet, um fluoreszierende Farbstoffe, die zur Prüfung verwendet werden, meist im UV-Bereich des sichtbaren Spektrums anzuregen. Fluoreszierende Farbstoffe werden verwendet, um eine Verbesserung der Kontraste herbeizuführen. Der UV-Anteil der verwendeten Lampen wird für die Fluoreszenzanregung verwendet, hier hat sich herausgestellt, dass in Folge der Alterung bei konventionellen Lampen der UV-Anteil allmählich sinkt. Die hierbei verwendeten Lampen müssen daher kontinuierlich überwacht werden, um den UV-Anteil für eine normgerechte Prüfung ausreichend hoch zu halten. Hierzu werden beispielweise aufwändige Überwachungsverfahren eingesetzt und stellvertretend wird hierzu auf DE 40 13 133.5 A1 verwiesen.
Gasentladungslampen die sehr häufig für diese Zweck eingesetzt werden, weisen ferner den Nachteil auf, dass sie sehr viel Hitze entwickeln und eine Intensitätsabnahme über die Lebensdauer von ca. 2000 Betriebsstunden auftritt. Besonders wichtig ist, dass einmal gezündete Gasentladungslampen eine längere Abkühlphase benötigen, sodass diese meistenteils stationär angeordnet sind und über eine längere Betriebszeit eingeschaltet bleiben. Alternativ können Xenonlampen verwendet werden, deren elektronische Ansteuerung ist aber sehr problematisch und daher werden diese Lampen wesentlich seltener eingesetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Prüfverfahren und eine Beleuchtungseinrichtung zur Durchführung des Prüfverfahrens aufzuzeigen, welche die Möglichkeit einer zerstörungsfreien Materialprüfung bieten und die Handhabung und somit die Durchführung des Prüfverfahrens wesentlich erleichtern.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, eine Lichtquelle zu verwenden, welche ein spektral nach langen Wellen begrenztes Spektrum aussendet und für das Prüfverfahren ein Betrachtungsfilter zu verwenden, welches eine Begrenzung der Wellenlänge im kurzwelligen Bereich vornimmt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch eine spektral begrenzte Lichtquelle und einer hierzu korrespondierenden fluoreszierenden Substanz kann eine gezielte Anregung der Substanz erfolgen und gleichzeitig störende Emissionen von beispielweise infrarotem oder sichtbarem Licht weitestgehend ausgeschlossen werden. Durch die Vermeidung von infraroter Strahlung wird die Wärmebelastung der Prüfpersonen ferner erheblich herabgesetzt und zudem kann eine schädigenden Wirkung durch ultraviolettes Licht ebenfalls ausgeschlossen werden. Die Lichtquelle weist zu diesem Zweck ein langwellig begrenztes Spektrum bis cirka 540 nm auf, wobei vorzugsweise zur Vermeidung einer Überschneidung mit dem Betrachtungsfilter für die Lichtquelle eine Begrenzung von 500 nm oder 480 nm gewählt wird. Zur Vermeidung von störenden Lichteinflüssen wird für die vorzusehende Prüfung ein Betrachtungsfilter verwendet, welches die Wellenlänge unterhalb von 480 nm bis zu 540 nm begrenzt, wobei die Wellenlänge des Betrachtungsfilters auf das Emissionsspektrum der Lichtquelle abgestimmt und eine Überschneidung vermieden wird, sodass der sichtbare Teil des Anregungsspektrums ausgeblendet wird und somit eine wesentlich bessere optische Kontrolle bei der Rissprüfung für die Prüfperson möglich ist. Der besondere Vorteil einer spektral begrenzten Lichtquelle ist durch das Ausblenden von Streustrahlung gegeben und der Vermeidung störender und gegebenenfalls gesundheitsschädigender Emissionen, wie sie beispielweise bei Quecksilberdampflampen vorliegen.
Vorzugsweise wird hierbei eine Lichtquelle verwendet, die ausschließlich im Bereich zwischen 455 bis 470 nm Licht aussendet und somit tiefblaues sichtbares Licht emittiert, welches spektral äußerst begrenzt ist. Soweit eine solche Rissprüfung ohne Fremdlicht durchgeführt wird, kann somit eine wesentlich genauere und bessere Betrachtung des Werkstückes vorgenommen werden, wobei die zu prüfende Person durch Fremdlicht einerseits nicht beeinflusst wird und andererseits durch das breite Spektrum von Quecksilberdampflampen zum Beispiel im Infrarotbereich und ebenso im ultravioletten Bereich nicht beeinträchtigt wird. Das durchzuführende Prüfverfahren ist somit wesentlich angenehmer durchführbar, wobei insbesondere kleine und leicht transportable Lichtquellen eingesetzt werden können, die zielgerichtet auf bestimmte Bereiche des Werkstückes ausgerichtet werden können, sodass detaillierte Feinuntersuchungen möglich sind. Vorzugsweise erfolgt die Durchführung des Prüfverfahrens ohne Fremdlicht, dass heißt im Dunkeln, sodass die fluoreszierende Substanz ohne Einwirkung von Fremdlicht deutlich wahrgenommen werden kann. Als mögliche Lichtquelle kommen beispielweise Power-LED's infrage, die in einem Gehäuse ähnlich einer Taschenlampe eingebaut werden können und mit handelsüblichen Batterien spannungsmäßig versorgt werden. Hierdurch entsteht eine handliche Lichtquelle die individuell eingesetzt werden kann und insbesondere die Untersuchung von verwinkelten Werkstücken über große und kleine Flächen ermöglicht.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Prüfer, der das Prüfverfahren durchführt einen Betrachtungsfilter, beispielweise in Form einer Brille, benutzt, welcher ein Filterglas mit Langpasscharakteristik besitzt. Durch den Betrachtungsfilter werden hierbei alle Wellenlängen unterhalb einer definierten Grenze herausgefiltert, sodass nach erfolgter Anregung nur das fluoreszierende Spektrum der Substanz wahrgenommen wird.
Bei magnetischen Werkstoffen kann die fluoreszierende Substanz zusammen mit einem Magnetpulver eingesetzt werden, während bei nicht magnetischen Werkstoffen ein gegebenenfalls zu entwickelnder Fluoreszenzfarbstoff eingesetzt wird.
Zur Anwendung des Verfahrens wird eine Beleuchtungseinrichtung verwendet, die in einem Gehäuse mit Spannungsversorgungseinrichtung mehrere Power-LED's aufweist, die jeweils einzeln oder gemeinsam mit einem Reflektor umgeben sein können. Zum Einsatz können hierbei Einzelreflektoren kommen, die jeweils eine einzelne Power-LED aufnehmen, wobei mehrere Reflektoren untereinander verbindbar sind oder es wird ein Reflektorblock verwendet, in dem mehrere Power-LED's eingesetzt werden können.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand einer Figur nochmals erläutert.
Es zeigt
1 eine Person die einen zu prüfenden Gegenstand mit einem Betrachtungsfilter und einer Beleuchtungseinrichtung untersucht.
1 zeigt in einer Seitenansicht ein Werkstück, hierbei handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Flugzeugrumpf 1. Es kann sich jedoch um jeden beliebigen Gegenstand handeln. Durch das Herstellungsverfahren des Flugzeugrumpfes 1 beziehungsweise anderer Gegenstände und infolge weiterer Verarbeitung beziehungsweise durch den Einsatz der Teile können Beschädigungen, insbesondere Rissbildungen auftreten, die durch das erfindungsgemäße Verfahren aufgefunden werden sollen. Hierzu ist eine Person 2 einerseits mit einer Beleuchtungseinrichtung 3 und andererseits mit einer Brille 4 als Betrachtungsfilter ausgestattet, wobei die Beleuchtungseinrichtung 3 ähnlich wie eine Taschenlampe aufgebaut ist und neben einer Spannungsversorgung LED's, vorzugsweise Power-LED's, aufweist, die ein Spektrum von vorzugsweise 455 bis 470 nm aussenden. Die Person 2 trägt eine Brille 4 mit deren Hilfe eine Begrenzung der Wellenlänge unterhalb von 500 nm erfolgt, damit die übrigen Wellenlängen herausgefiltert werden und somit die Person 2 nur ein Spektrum oberhalb von 500 nm und insbesondere das sichtbare Licht der angeregten Substanz mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung 3 wahrnimmt.
Der besondere Vorteil des Prüfverfahrens und der hierzu notwendigen Beleuchtungseinrichtung 3 besteht darin, dass es sich um eine handliche kleine Beleuchtungseinrichtung handelt, welche leicht transportabel ist und insbesondere an unzugänglichen Stellen eingesetzt werden kann. Des Weiteren ist aufgrund der verwendeten Power-LED's die Möglichkeit gegeben, die Beleuchtungseinrichtung 3 nur während des Prüfverfahrens einzuschalten, ohne dass eine längere Abkühlphase benötigt wird, in der die Beleuchtungseinrichtung eine längere Zeit ausgeschaltet bleiben muss, wie dies bei Quecksilberdampflampen der Fall ist.

1: Flugzeugrumpf
2: Person
3: Beleuchtungseinrichtung
4: Brille

Claims

Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Rissprüfung, bei dem ein zu untersuchendes Material mit einer unter Anregung fluoreszierende Farbstoffe aufweisenden Substanz vorbehandelt und nach einer Einwirkzeit durch Anregung der Farbstoffe mit einer Licht einer Wellenlänge von 455 bis 470 nm aussendenden Lichtquelle untersucht wird, wobei für diese Untersuchung ein Betrachtungsfilter verwendet wird, welches eine Begrenzung des Anregungsspektrums der fluoreszierenden Farbstoffe im kurzwelligen Bereich unterhalb einer Wellenlänge von 480 bis 540 nm vornimmt, und wobei die Rissprüfung ohne Fremdlicht im Dunkeln erfolgt und die Lichtquelle aus LED's besteht.
Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als LED's Power-LED's verwendet werden.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betrachtungsfilter ein Filterglas mit Langpasscharakteristik verwendet wird.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betrachtungsfilter eine Brille (4) verwendet wird.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Substanz ein Magnetpulver mit Fluoreszenzfarbstoff verwendet wird.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Substanz ausschließlich ein Fluoreszenzfarbstoff verwendet wird.
Beleuchtungseinrichtung (3), insbesondere zur Anwendung des Prüfverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 aufweisend ein mit einer Halterung für eine Lichtquelle versehenes Gehäuse und eine Spannungsversorgungseinrichtung, wobei die Lichtquelle aus LED's besteht, die in einer Ebene angeordnet sind und die Licht einer Wellenlänge von 455 bis 470 nm aussenden und jeweils an einem Reflektor angeordnet sind, wobei die Reflektoren untereinander verbindbar oder mehrere Reflektoren in einem Reflektorblock zusammengefasst sind.
Beleuchtungsvorrichtung (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die LED's Power-LED's sind.