DE1648517B2

DE1648517B2 - Verfahren zum auffinden von oberflaechenrissen in stangen, knueppeln, rohren und aehnlichen werkstuecken mit kanten aufweisendem querschnitt

Info

Publication number: DE1648517B2
Application number: DE19671648517
Authority: DE
Inventors: Paul Dr. 4200 Oberhausen; Schölten Paul Dipl.-Phys. 4300 Essen Höller
Original assignee: Hüttenwerk Oberhausen AG, 4200 Oberhausen
Priority date: 1967-11-15
Filing date: 1967-11-15
Publication date: 1973-03-22
Also published as: SE333069B; BE722143A; DE1648517A1; FR1588660A; GB1194498A; NL6815174A; US3693074A; DE1648517C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auffinden von Oberflächenrissen und zur Messung von deren Tiefe in Stangen, Knüppeln, Rohren und ähnlichen Werkstücken mit nicht kreisförmigem, Kanten oder abgerundete Kanten aufweisendem Querschnitt, wobei die Werkstücke durch einen in Achrichtung fließenden Strom magnetisiert und der an Rissen austretende Streufluß meßtechnisch erfaßt, z. B. auf einem auf der Werkstückoberfläche ablaufenden Band gespeichert sowie das Band einer Meßeinrichtung zugeführt wird, wobei ferner die Magnetisierung des zu untersuchenden Werkstückes mit gepulstem Gleichstrom durchgeführt wird.

Bei bekannten Verfahren der beschriebenen Gattung (vergleiche deutsche Patentschrift 805 813 mit Zusatz 875 880) arbeitet man mit gepulstem Gleichstrom konstanter Frequenz, um die Erwärmung des zu untersuchenden Werkstückes kleinzuhalten, oder (vergleiche USA.-Patantschrift 2 136 375) um Kontaktierungsprobleme zwischen Werkstück und Stromzuführung zu meistern. Das alles mag gelingen, ändert aber nichts daran, daß bei bekannten Verfahren der beschriebenen Gattung im Bereich der Kanten die Empfindlichkeit ebensowenig ausreicht wie bei klassischer Betriebsweise mit permanenter Gleichstromdurchflutung. Die Pulsfrequenz liegt bei den bekannten Maßnahmen im Bereich gleichgerichteter Netzfrequenz und wird konstant gehalten.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen wird ein Werkstück kreisförmigen Querschnittes zirkulär in einer Ebene senkrecht zur Längsachse magnetisiert. Die magnetischen Feldlinien verlaufen parallel zur Oberfläche und treten weder ein noch aus. An Rissen, die vorzugsweise als Längsrisse vorliegen, tritt ein magnetischer Streufluß aus, und der austretende Streufluß wird zumeist nicht unmittelbar gemessen, sondern zunächst auf einem endlosen und auf der Oberfläche ablaufenden Band gespeichert. Das Band wird dann durch eine Meßvorrichtung geführt, in der der gespeicherte Streufluß ermittelt wird. Sobald Abweichungen vom kreisförmigen Querschnitt des Werkstückes auftreten, wird eine homogene Magnetisierung entlang der Oberfläche nicht mehr erzielt. Außerdem weicht die Magnetisierungsrichtung als Funktion der Lage auf der Peripherie eines Querschnitts erheblich von der tangentialen Richtung ab. Für den häufig vorkommenden quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Kanten sind die Verhältnisse insbesondere im Bereich der abgerundeten Kanten stark gestört. Man beobachtet einen Abfall der Tangentialkomponente der magnetischen Induktion von der Flächenmitte bis zur Kante eines Werkstükkes um etwa 70%. In einem bestimmten Abstand von der Kante, der im einzelnen von der Kantenform abhängt, wird eine Nullstelle der Magnetisierung durchlaufen. Darüber hinaus treten magnetische Feldlinien ein und aus, wobei die Feldlinien praktisch senkrecht auf der Werkstückoberfläche aufsitzen. An dieser Stelle werden Risse im Werkstück vollständig übersehen. Auch wenn man bei Pulsbetrieb mit gleichgerichteten Netzfrequenzen die Magnetisierungsdauer ändert (vergleiche USA.-Patenlschrift ? 324 354), erzielt man bei Werkstücken mit

as nicht kreisförmigem, Kanten oder abgerundete Kanten aufweisendem Querschnitt keine homogene oder auch nur hinreichend gleichmäßige Magnetisierung, die auch Fehler im Bereich der Kanten offenbart. Endlich führt auch die Maßnahme nicht zum Et folg

(vergleiche französische Patentschrift 834 256), mit leistungsstarken Entladungsimpulsen die Magnetisierung durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung se

as weiter auszubilden, daß eine möglichst homogene tangentiale Magnetisierung entlang des Umfanges für beliebige Querschnittsformen von Werkstücken herbeigeführt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, die Frequenz des gepulsten Gleichstromes so einzustellen, daß auch im Bereich der Kanten liegende Oberflächenrisse erfaßt werden. Im allgemeinen wird man aucn im Rahmen der Erfindung mit mittels Einweg-Gleichrichtung von sinusförmigem Wechselstrom erzeugtem gepulstem Gleichstrom arbeiten.

In Versuchen wurde festgestellt, daß die Frequenz einer Impulsmagnetisierung so gewählt werden kann, daß auch an den Kanten von Werkstücken mit nicht kreisförmigem, Kanten oder abgerundete Kanten aufweisendem Querschnitt die Magnetisierung tangential zur Oberfläche verläuft, während gleichzeitig der Abfall zu den Kanten hin fast vollständig ausgeschaltet wird. Dafür tritt aber eine Abnahme der magnetischen Induktion in Richtung der normalen zur Oberfläche zum Inneren des Prüfgutes hin auf. Da in der Regel eine quantitative Bestimmung der Rißtiefe nur im Bereich bis 2 mm interessiert und darüber hinaus auch von den Magnetbändern und von dem durch Rauhigkeit der Oberfläche bedingten Störpegel her nur ein begrenzter Meßumfang ähnlicher Größenordnung zur Verfügung steht, genügt es, die erwünschte Art der Magnetisierung innerhalb einer oberflächennahen Schicht von einigen Millimetern Dicke zu erzielen. Hinzu kommt, daß durch den magnetischen Widerstand der Risse der Fluß nach innen zumindest teilweise umgeleitet wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bereits bei Einweg-Gleichrichtung eines Wechselstromes der Frequenz zwischen 20 und

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100 Hz eine sehr erhebliche Verbesserung der Ma- hängen die Eindringtiefe der Magnetisierung und die gnetisierung im gewünschten Sinne (Ausrichtung par- von der Querschnittsform unabhängige Verdrängung allel zur Oberfläche und Homogenisierung entlang des magnetischen Flusses in eine oberflächennahe der Oberfläche) erzielt wild. Schiebt nach im Ansatz bekannten physikalischen Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer 5 Gesetzmäßigkeiten von der Frequenz, der elektri-Zeichnung ausführlicher erläutert. In der einzigen Fi- sehen Leitfähigkeit und der magnetischen Permeabigur sind als Ordinate die nach dem Magnetographic- lität ab. Von diesen drei Größen sind Leitfähigkeit Verfahren erhaltenen Anzeigen von Rissen gleicher und Permeabilität vom Untersuchungsobjekt her vor-Foim und gleicher Tiefe, aber unterschiedlicher gegeben. Als von außen einstellbare Variable ver-Lage, für einen Stahlknüppel mit quadratischem io bleibt die Frequenz mit der unter Berücksichtigung Querschnitt angegeben. Die Abszisse gibt Punkte auf der vorgenannten Werksioffkenngrößen und der geoder Oberfläche der Knüppelbreite von 80 mm, 4kant, metrischen Form des zu untersuchenden Werkstükan. Unter der Abszisse ist die Lage der Risse ange- kes, die jeweils erforderliche Eindringtiefe und Flußdeutet. Man erkennt, daß Rißanzeigen bei Magneti- Verdrängung in die Oberfläche eingestellt werden sierung mit stationärem Gleichstrom zu den Kanten 15 können. Da im vorgenannten Falle wegen der Kennhin sehr stark abfallen. Ähnlich liegen die Verhält- linien der magnetischen Bänder eine reine Wechselnisse, wenn ohne Anpassung mit gepulstem Gleich- Strommagnetisierung entfällt, muß die »Frequenz« strom konstanter Frequenz gearbeitet wird. Bei der durch die Flanken der Gleichstromimpulse eingestellt Impulsmagnetisierung wird demgegenüber die An- werden, was mit bekannten technischen Hilfsmitteln, zeige der Kantenrisse sehr stark angehoben. Dabei 20 wie Thyristoren, möglich ist.

erfolgt auf den Flächen noch keine Sättigung der Das Verfahren ist nicht nur im Hinblick auf die

Bänder; eine ausreichende Empfindlichkeit bleibt Verbesserung der Meßtechnik vorteilhaft, sondern

auch hier erhalten. Diese einfachste Form der Im- auch in wirtschaftlicher Hinsicht. Bei den erforderli-

pulsmagnetisierung führt zwar noch nicht zu einer chen relativ hohen Stromstärken von ca. 1000 A bis

vollständig von der Lage unabhängigen Anzeige, je- 35 2500 A führt die Leistungsverringerung durch die

doch sind die Unterschiede zwischen Kante und Impulsmagnetisierung sowohl zu erheblich geringe-

Mitte bereits sehr erheblich verringert. Im einzelnen ren Anlage- als auch Betriebskosten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auffinden von Oberflächenrissen und zur Messung von deren Tiefe an Stangen, Knüppeln, Rohren und ähnlichen Werkstükken mit nicht kreisförmigem, Kanten oder abgerundete Kanten aufweisendem Querschnitt, wobei die Werkstücke durch einen in Achsrichtung fließenden Strom magnetisiert und der an Rissen austretende Streufluß meßtechnisch erfaßt, z. B. auf einem auf der Werkstückoberfläche ablaufenden Band gespeichert sowie das Band einer Meßeinrichtung zugeführt wird, wobei ferner die Magnetisierung des zu untersuchenden Werkstückes mit gepulstem Gleichstrom durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des gepulsten Gleichstroms so eingestellt wird, daß auch im Bereich der Kanten liegende Oberflächgnrisse erfaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit mittels Einweg-Gleichrichfiing von sinusförmigem Wechselstrom erzeugtem, gepulstem Gleichstrom gearbeitet wird.