DE2428992A1

DE2428992A1 - Verfahren zum zerstoerungsfreien pruefen von elastischen und/oder visco-elastischen bauteilen mittels holografischer interferometrie

Info

Publication number: DE2428992A1
Application number: DE2428992A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Dr Ing Oeser
Original assignee: Metzeler Gummitechnik GmbH
Current assignee: Metzeler Gummitechnik GmbH
Priority date: 1974-06-15
Filing date: 1974-06-15
Publication date: 1976-01-02
Also published as: GB1518078A; US4033181A; ATA774878A; FR2274915B1; SE400382B; ATA456675A; AT353037B; FR2274915A1; AT354153B; GB1517762A; SE7506747L

Description

ME T ZELEE-GU M M ITECHNIK

GmbH
Sitz Edingen

PA 74 - 90 010

Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von

elastischen und/oder visco-elastischen Bauteilen mittels holografische^ Interferometrie.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Aufspüren von Inhomogenitäten -■— in aus elastischen oder visco-elastischen Werkstoffen bestehenden Körpern, z.B. Kurbelwellen, Kunststoffteilen, Gummi-Metallbauteilen mittels holografischer Interferometrie, wobei von der Oberfläche des Prüflings während unterschiedlicher Verformungszustände zu unterschiedlichen Zeitpunkten holografische Aufnahmen mit kohärentem Licht angefertigt und begutachtet werden, sowie ,' Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der zerstörungsfreien Prüfung mit Hilfe der . holografischen Interferometrie (-gl. hierzu "LASER¹.'· 1. Auflage, Ausgabe 1972 im Physik Verlag Weinheim.. Verfasser WEBEH/HERZIGER und"Holografie als Meß- > methode", Dr, Eottenkolber, Werkstatt und Betrieb j. 1970, Heft 3) wird bisher nach dem bekannten " _u

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Druckkammerverfahren vorgegangen, bei dem durch Druckänderung zwei Belastungszustände und damit zwei Verformungszustände in den Prüfling eingeleitet werden,.die dann holografiert und überlagert werden. Dabei ergeben sich auf dem HoIograiam Interfeajfizlinien, die ein Maß für die Verformung darstellen und die bei einem anormalen Verlauf auf Fehlstellen oder Inhomogenitäten im Prüfling hinweisen. Die praktische Anwendung der Holografie auf diesem Gebiet der Technik beschreibt ferner "Holografie als Meßmethode", Βτ.ΕΟΤΤΕΚΓΚΟΙιΓΖ";, Werkstatt und Betrieb 1970, Heft 3;

Ferner ist nach der DT - OS 1 906 511 ein Verfahren zum Prüfen von Luftreifen mittels holografischer Interferometrie bekannt geworden, bei dem Reifen zunächst bis zu.einem Druck aufgepumpt werden, bei dein sie sich noch weit ar dehnen, daß danach zn zwei verschiedenen Zeitpunkten holografische Aufnahmen der Reifenoberfläche angefertigt werden und das dabei entstehende Interferenzmuster zur Begutachtung herangezogen wird. Dem bekannten Verfahren gereicht zum Nachteil, daß für die Anwendung in der Praxis die Einleitung eines Belastungszustandes und dabei erfolgender Belichtungen sehr lange Untersuchungszyklen entstehen und daß durch ein zwischen den beiden Belichtungszeitpunkten er-* folgendes Entlasten oder Belasten bzw. eine starke Größenänderung des Reifenvolumens ggf. eine Ortsveränderung des Prüflings eintritt; welche dann.im . Hologramm falsche oder ungenaue XsI; erf Grenzlinien , erzeugt*

Diese Verfahren sind ferner mangelhaft, und nicht;, für die Praxis rationell einsetzbar, da sie keine

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_ 3 —

effektiv aussagefähigen und richtigen -Prüfergebnisse vermitteln, die erst dann gegeben sind, wenn genaue, jeweils, werkstoffbedingte, Anleitungen für die Zeitpunkte der Belichtungen und für die Begutachtung notwendigen "Tiefenbereiche" vorliegen. Danach kann auch das Verfahren gemäß der OS 1 906 nur eine Anleitung gehen, wie ein solches Verfahren durchzuführen ist. Für die Praxis wird jedoch eine auf den jeweiligen Werkstoff abgestimmte Regel benötigt, so daß auch in Serien Untersuchungen unter einander entsprechenden Zuständen und ein tatsächlich richtiges Ergebnis vermittelnden Regeln durchführbarwerden. Ihsbes. besteht die Notwendigkeit, je nach Wähl des Werkstoffes den Zeitpunkt der ersten Belichtung und den Zeitpunkt der zweiten Belichtung so exakt einstellen zu können, daß das entsprechende Interferenzmuster -einen Tiefen- bzw. Höhenbereich wiedergibt, in dem für den zu prüfenden Werkstoff Fehlerstellen bildende Inhomogenitäten oder ungenaue Herstellverfahren erkennbar werden.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß insbes. bei elastischen (z.B. stählernen Kurbelwellen) und auch bei visco ·<· elastischen Werkstoffen, wie sie beispielsweise in Gummimetallbauteilen vorliegen, das Aufbringen zweier Belastungszustände zur Prüfung mit holografischer Interferometrie entfallen kann, indem das Phänomen der Relaxation der visco elastischen ntoffe Verwendung findet. Mit einer einmaligen und auf einen festen Wert eingestellten Verformung des elastischen Teils und der visco elastischen Prüf feder und zweiei- holografischer £ Aufnahmen des jeweils zu prüfenden Teils (entweder elastisches Teil oder die visco - elastische Prüf-f ■ feder selbst) im Zustand &r Relaxation der visco -*" elastischen Prüffeder wird eine wesentlich exaktere

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einfachere und serienmäßig durchführbare Prüfung möglich, als sie der Stand der Technik angibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling vor dem Zeitpunkt, der ersten Belichtung einer auf einen einzigen festen Wert und durch eine Anschlagbegrenzung eingestellten Verformung unterworfen wird und dann wänrend der Relaxation bzw. Kriechens der visco - elastischen Prüffeder von der Prüflingsoberfläche in/ihrem Abstand einer Formel unterliegenden Zeitpunkten (Belichtungsintervall) holografische Aufnahmen angefertigt werden.

Soll nach dem erfindungsgemäßen Verfahrender elastische Teil des Prüflings einer Prüfung unterzogen werden, ist es wichtig, daß die Prüffeder aus visco - elastischem Werkstoff an dem Prüflingsteil aus elastischem Werkstoff angreift und anderenends von einem bis zum Anschlag geführten Kraftangriffsorgan beide Prüflingsteile einer weit unterhalb ihrer Bruchdehnungsgrenzen liegenden Verformung unterworfen werden, daß dann nach Abklingen der durch den Belastungsvorgang· erzeugten Schwingungen die erste Belichtung und nachfolgend noch während der Relaxation der visco - elastischen Prüffeder im durch eine Formel festgelegten Abstand die zweite Belichtung der Oberfläche des elastischen Prüfungsteil as bewirkt wird, ehe der Prüfling entlastet wird.

Soll hingegen die visco - elastische Prüffeder ^ selbst einer Prüfung unterzogen werden, ist notv.sMir daß das Gummimetallbauteil zwischen dem dann ihm T · gegenüber als starres Widerlager ausgebildeten '

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I i

elastischen Prüflingsteil und dem beweglichen und bis an einen einstellbaren Anschlag geführten Kraftangriffsorgan einer weit unterhalb seiner Bruchdehnungsgrenze liegenden Verformung^ unt erworfen wird, daß nach Abklingen der durch/Verformung svorgang erzeugten Schwingungen die erste Belichtung und danach im durch eine Formel festzulegenden Abstand die zweite Belichtung seiner Oberfläche erfolgt und danach erst die Prüffeder entlastet wird.

Um langwierige Untersuchungen für jeden einzelnen Prüfling vermeiden zu können, ist e.s nach einem weiteren Gedanken des erfindungpgemäßen Verfahrens von wesentlicher Bedeutung, daß bei Prüfung des elastischen Teiles des Prüfling das Belichtungsintervall zwischen den holografischen Aufnahmen betragen soll:

- (10 exp D t,

£(Vh)

wobei η das Verhältnis der Steifigkeiten des elastischen Teils und der visco - elastischen Prüffeder angibt, /X f die Formänderung des elastischen Prüflings beträgt,£. die Eelaxationskonstante bzw. die Kriechkonstante des Wex'kstoff es der viscm'-elastischen Prüf feder ist; Iu die Höhe der verformten visco - elastischen Prüffeder und h die Höhe der inra?f ormten Prüf feder abgibt und ty, die Zeit, die zum Abklingen der durcii den eingeleiteten Belastungsvorgang erzeugten Schv(in~ gungen bis zur ersten Belihtung . angibt^

- β 509881/09*5

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Soll hingegen die visco - elastische Prüffeder einer Prüfung unterzogen werden, so ist von der Annahme auszugehen, daß der elastische Teil des Prüflings gegenüber der Steifigkeit der Prüffeder gegen &ö gehende Steifigkeit besitzt. Danach gtii" das Belichtungsintervall zwischen den holografischen Aufnahmen der Oberfläche des visco - elastischen Teils des Prüflings aus folgender. Gesetzmäßigkeit hervor:

At = (1Oexj>—- - 1) t,

£. Q₁

wobei Aq die Änderung der Querkontraktion bztt. Querdehnung des visco — elastischen Teils des Prüflings angibt;

£ die Relaxations- bzw. -Kriechkonstante des Werkstoffes der visco - elastischen Prüffeder und

q,- die Hälfte der Querkontraktion bzw. Querdehnmig des visco - elastischen Teils des Prüfliijge ist.

Bei elastischen Werkstoffen^ z.B. einer stählernen Kurbelwelle kann ebenfalls von dein auf der Oberfläche bei einer Belastung bzw. einem allmählichen Belastungszustand abgebildeten Interferenzmuster die Qualität oder NichtQualität des Prüflings erkannb ' werden.

Weitere erfindungsgemäße Verfahrensmerkmaie sowie zum Teil die Vorrichtung zur Durchführung des Ver-Kr f ahrens sind den sich anschließenden Unteransprücir-en zu entnehmen. * ·

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Es wurde lange Zeit nach einer Möglichkeit zur zerstörungsfreien Prüfung von elastischen und/oder visco - elastischen Werkstoffen gesucht, wobei insbesondere nur ein Verfahren für die Praxis zweckmäßig ist, mit welchem jeder einzelne, hergestellte Bauteil in kurzem Zyklus untersucht werden kann. Die !Fehlerstellen bzw. Inhomogenitäten in diesen Bauteilen basieren erfahrungsgemäß auf Luftbissen, Lunkereinschlüssen, Härterissen, Gefügeanomalien oder Kavernen im Werkstoff, bei visco - elastischen Teilen auf ungleichmäßig gemischtem Gummi oder unterschiedlichen Elastizitätsmoduln, sowie auf mäßigen oder schlechten Haftbereichen zwischen dem-Metall und dem Gummi oder gar direkten Haftungsfehlern, die aufzuspüren Aufgabe der Erfindung war.

Unter der Annahme, daß diese Fehler bei einer Belastung des Bauteils bis an dessen Oberfläche ausstrahlen, ist eine ausreichend exakte Meßmethode notwendig, mit deren Hilfe dann die Inhomogenitäten feststellbar und abbildbar werden. Als Meßmethode wird die auf dem LASER -.Prinzip basierende holografische Interferometrie angewandt* Damit können mehrere holografische Aufnahmen angefertigt werden, die dann ähnlich der Schichtenlinien bei der· kartographischen Darstellung Oberflächenbeweguhgen in ,* kleinsten. Tiefenbereichen räumlich festhalten und wiedergeben. Sind nun im Prüfling echte Inhomogenitäten enthalten, so verlaufen diese Inter- .. ■ ' ferenz3£-ister nicht nach bekannten und regelmäßigem Gesetzen, sondern, es bilden sich räumliche Bereiche aus, die. in der Abbildung eine Verdichtung oder >

50988170925 " '■'

Auflockerung des Interferenzmusters und somit einen deutlichen Hinweis auf eine sich dahinter verbergende Unregelmäßigkeit geben.

Bei Polymeren oder visco - elastischen Werkstoffen kennt man den Begriff der Relaxation, der bedeute·!;, daß sich die Spannung in einem einmal um ein bestimmtes Maß gedehnten oder gedrückten Polymer danach über einen errechenbaren Zeitbereich and ei";. Über diesen Zeitbereich ändert sich in diesem Prüfling nicht nur die Spannung sondern auch die Dehnung und damit die Oberfläche, d.h., ein mit einer einzigen bestimmten Verformung seiner Höhe belasteter Prüfling ändert während diesem Zeitraum der Relaxation auch seine Form. Seine Oberflächen entfernen sich dabei bzw. nähern sich dabei einer in einem festen Abstand von dem Prüfling angeordneten, fotografischen Platte. Unter Verwendung von kohärentem Licht - d.h. ein von einem LASER ausgesandtes Licht einer bestimmten Wellenlänge -. entstehen dann Interferenzlinien auf dieser fotografischen Platte.

Dieses Phänomen der Relaxation bei visco - elastischen Stoffen läßt sich auch zur Prüfung von elastischen Prüflingen, wie beispielsweise stählerne Kurbelwellen oder aus Kunststoff bestehenden Werkstücken heranziehen, indem diese Teile in der Prüfvorrichtung durch eine visco - elastische Prüffeder einer Belastung unterzogen werden und infolge deren Relaxation bei einem einzigen, eingestellten festen Wert einer Belastung trotzdem noch eine sich ändernde Belastung mit einer Formänderung erfahren, die holografisch Aufnahmen zu zwei verschiedenen und von der Relaxation

- 10 -

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der visco - elastischen Prüffeder abhängigen Zeitpunkten ein Interferenzmuster bildet, das einen Hinweis auf etwaige Fehlerstellen oder Inhomogenitäten gibt. Dabei wird das elastische -Teil des Prüflings als ein Teil endlicher Steifigkeit angesehen, das sich infolge der Belastung seitens der visco - elastischen Prüffeder verforrib und prüfbar wird. ,

Das Verfahren wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 4- erläutert werden. .

Es zeigen

Fig. 1 ein Schema der .Anordnung bei Prüfung des elastischen Teils des Prüflings,

Fig. 2 ein Schema beim Prüfen der visco - elastischen Prüffeder,

Fig. 3 ein logarithmisches Prüfdiagramm zu Fig. 1 Fig. 4- ein logaritnmisch.es Prüf diagramm zu Fig. 2.

In Fig. 1 ist in einer Prüf- und Spannvorrichtung ein aus einer aus elastischem Werkstoff, z.B. Stab,! bestehenden Welle 11 und aus einer Prüffeder 12 aus visco - elastischem Werkstoff, z.B. als Gummi-Metall — Bauteil bestehender Prüfling e-ingespan:^. Die Welle 11 besitzt eine Steif igkeit nc , während·, die Prüf feder 12 eine Steifigkeit 'c auf v/eist. Die Prüffeder 12 greift einerseits über ein Zugauge 15 an der Welle 11 an, während sie unterseitig mit ;'.

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Λθ

mit einer Spindel 14 verbunden ist, die in der Vorrichtung 10 verschraubbar ist. Der Unterseite der Prüffeder 12 sind starre Anschläge 15 zugeordnet, die eine über die Spindel 14 eingeleitete Bewegung begrenzen. In der gezeichneten Stellung ist die Welle 10 durch eine bis zu den Anschlän:e.u 15 erfolgte Zugbelastung der Prüffeder 12 durchgebogen, wobei die Prüffeder eine Höhe tu und einen Durchmesser a. aufweist.

In Fig. 3 wird die Welle 11 auf Inhomogenitäten untersucht, wozu die Richtung der auf die Oberfläche der Welle 11 zu richtenden Strahlen kohärenten Lichts, zweckmäßigerweise parallel zur Verformungsrichtung, d.h. der Längsachse der Spindel 14 gerichtet sind (Pfeile 16).

Um die ganze Oberfläche der Welle 11 auf einmal begutachten zu können, ist ein W - förmiger Umlenkspiegel 17 vorgesehen, der die kohärenten Licht- strahlen von allen Seiten an die Oberfläche der Welle wirft, bzw. das von der Oberfläche reflektierte Licht sammelt, ordnet und auf die nicht dargestellte Aufzeichnungsplatte wirft.

Danach wird die Spindel 14 wieder nach oben verschraubt, die Welle 11 entnommen und an ihre Stelle ein neuer, zu prüfender Teil gespannt.

Der Ausgangszustand ist in Pig. 1 a angedeutet, "bei dem die Welle 11 noch gestreckt und die Prüf fed sr \ί',2 noch ungedehnt ist. Sie besitzt dabei eine Höhe hv und einen Durchmesser a ; ihre Unterseite steht der,^; . ■Anschlägen 15 mit einem Abstand f gegenüber.

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24*8992 ή*

Der Ablauf der Prüfung ist folgender:

Die Verformung der Prüffeder ist bis auf einen durch die Anschläge 15 begrenzten Wert eingeleitet, wodurch die Welle eine Durchbiegung erfährt* Danach ist auf eine erste Zeitspanne ty, zu warten, bis die durch die Belastung hervorgerufenen Schwingungen . oder abgeklungen sind. Nachdem die begrenzte Belastung in die Prüffeder eingeleitet ist, befindet sich diese im Zustand ihrer Relaxation, d.h., im visco - elastischen Werkstoff ändert sich über eine lange Zeit nach dem 2'ieitpuiikt des Einleitens der Belastung sowohl die Spannung als auch die Querdehnung. Der Werkstoff kriecht und gibt noch nach, so daß die Durchbiegung der Welle 11 allmählich und ohne äußeren Einfluß geringer wird.

Nach der Zeit t^ wird eine erste holografische Aufnahme der Wellenoberfläche und nach Verstreichen eines Intervalls /^ t eine zweite Aufnahme angefertigt, die dann überlagert das durch die Streckung der Wellen entstandene Interferenzmuster zeigen.

Fig. 2 zeigt die Prüfung der Prüffeder 12, .wobei die Welle.11 entweder schon eine gegenüber der Steifigkeit c der Prüffeder gegen c, gehende Steifigkeit nc besitzt oder durch Auflager 18 so steif gemacht wird, daß in ihr keine oder nur eine geringfügige Formänderung eintritt. Infolge der Relaxation der Prüffeder 12 tritt '*·

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ORIGINAL INSPECTED

nach, dem Zeitpunkt t^ neben der Änderung der Kraft im visco - elastischen Werkstoff auch eine Oberflächenveränderung der Prüffeder ein, die durch zwei Colograficche Aufnahmen im Belichtungsintervall At durch das gebildete Interferpnsmuster festgehalten und begutachtet wird. Dafür wird jedoch die Einfallsrichtung des hohärenten Lichtes (Pfeil 16') in einer senkrechten Ebene zur Belastungsrichtung gewählt und zur Rundumdarstellung der Umlenkspiegel um 90° gedreht (Bezug 17'). Nach der zweiten Aufnahme wird dann die Px¹Uffeder 12 entlastet und entnommen.

Nach diesen Schemata kann sowohl eine getrennte Prüfung der beiden Prüfungsteile vorgenommen werden als auch eine kombinierte, wobei nach dem ersten Belastungsfall entlastet und die Beobachtungsrichtung sowie der Umlenkspiegel gedreht werden, wonach nach neuerlicher Belastung der zweite Teil des Prüflings begutachtet wird.

Selbstverständlich ist das Verfahren auch mit Druckbelastung oder anderen Belastungsarten der Prüffeder durchzuführen, bei denen das Phänomen der Relaxation des visco - elastischen Werkstoffes eintritt.

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Da sich, der gesamte Prüfzyklus aus der Zeit
ty, (Zeitabstand zwischen dem Einspannen des
Prüflings und der ersten Belichtung) und dem
Belichtungsintervall At ergibt, läßt sich für
die Praxis nur dann ein rationelles Verfahren schaffen, wenn die Zeit t* kleingehalten
wird. Dies läßt sich zweckmäßig durch eine
automatische Vorrichtung erreichen und durch die
Auswahl eines ausreichend lichtstarken Lasers,
womit auch das Beicihtungsintervall klein gehalten werden kann.

Als Anwendungsbeispiel des Verfahrens wird nachstehend das Verfahren unter Verwendung eines .
Argon - Dauerlasers beschrieben.

Bei einem Polymer mit einem mittleren £ von
■0,03» einer mittleren Querkontraktion von
Aq = 2-WiI^-(WaS bei einem Argon - Laser einem
Bereich von höchstens 8 Interferenzlinien entspricht, da dessen Wellenlänge etwa 0,5 niyw. beträgt) ergibt sich nach der erfindungsgemäßen Formel

* 0,1.

*1

Da einerseits das Aufsetzen des gespannten Prüf- teiles Schwingungen in der Vorrichtung hervorruft, die vor der ersten Belichtung abgeklungen sein
müssen, da andererseits beim Einspannen und Spannen des Prüflings einige Zeit gebraucht wird und da , schließlich auch zur Beurteilung-des Bildes, das*" ggf. auf einen 3?ernsehschirm projiziert wird, einp ausreichende Zeit notwendig ist, läßt' sich eine j\ Zeit ty, bis zur erst-en Belichtung unterhalb von .

• Si«·.

6 Sekunden kaum verwirklichen. Dadurch wird als

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.4-

Belichtungsintervall Δ. t von 0,6 Sekunden errechnet, was dann eine jeweilige Belichtungszeit von höchstens 0,06 Sekunden verlangt. Eine derartige kurze Belichtungszeit kann nur em lichtstarker Laser z.B. ein Argon - Laser erbringen. Die gesamte Prüfzeit beträgt somit t^ +Ät, d.h. 6,6 Sekunden.

Mit einer derartig schnell arbeitenden Vorrichtung kann gemäß dem beschriebenen Verfahren mit einer Vorrichtung jährlich eine Zahl von 1,5 HillionerL Teilen zerstörungsfrei geprüft werden, wobei sich die anteilsmäßigen Kosten pro Untersuchung in Bereichen von unterhalb 0,1 DM pro Untersuchung bewegen.

· 3 gibt in Form eines logarithmischen Schaubildes -einen Prüfzyklus für die Welle 11 wieder, wobei auf der horizontalen Achse die Zeit (logarithmisch) und auf den beiden senkrechten Achsen die Belastung (P) und die Verformung (f) des Prüflings aufgetragen ist. t^, ist der Zeitabstand bis zum Abklingen der durch den Belastungsvorgang eingeleiteten Schwingungen, & t der Belichtungsintervall für die beiden holografischen Aufnahmen.

Der Verlauf der Kraftlinie zeigt, daß die zuerst eingeleitete Kraft zum Zeitpunkt t^ bis auf P^ gesunken ist und durch die Relaxation einer Ge- ; raden folgend noch weiter absinkt, so daß sie nach dem Belichtungsintervall At um Δ Ρ unter P^ liegt, wobei der Abfall der Kraftlinie ein Maß . für die Relaxation bzw. Kriechkonstante äes*Werk- ·

\V

stoffes ist.

♦visco-elastischen -

- 16 -

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Im unteren Teil des Schaubildes sind die Verformungen der Prüffeder (obere Kurve)" und der Welle ( untere Kurve) aufgegeben, wobei mit zunehmender Relaxation das Ausmaß der Verformung *_c der Prüffeder so zunimmt, wie das Ausmaß der Verformung f_nc der Welle abnimmt _o Iia Belichtungsintervall Ät hat danach die Verformung um /If r.ugenoramen. Der Abfall der strichliert gezeichneten Relaxationskonstante £ gegen die Horizontale hat am Ende des Belichtungsintervalles log(t,, +At) dann das Maß = £ (^₁ - *0 log ' .

Daraus folgt:

r ty, + at Τ

4P ■= nc . Af = c/5 (h. - h) log ~W AfJ

^L 1

bzw. (n + 1)A£- = (h. - h) log

Das Belichtungsintervall herausgestellt,beträgt damit:

.Δ t = (10 exp —

Mit der . Annahme, daß die Steifigkeit der Welle gegenüber der Steifigkeit der Prüffeder gegen '-^ »' geht, nimmt Af bis auf 0 ab. Dann wird die Prüffeder selbst zum Prüfling, ein/\f tritt nicht mehr auf. Dafür überwiegt infolge der Relaxation eine ', Quer dehnung s and er ung ,4 q, die für die holog'rafi schien Aufnahmen der Prüffederoberfläche bei gedrehter ^ Beobachtungsrichtung nutzbar ist. i

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Den Prüf ungs vor gang hier stellt 3?ig. 4- dar, wobei nur der Unterteil des Schaubildes geändert ist, indem die Querverformung q. = —S—~—Sä}— _auf der senkrechten Achse aufgetragen ist. Die nimmt nach dem Zeitpunkt log t- einer Geraden mit dem Abfall £ folgend ab, bis nach dem Bei:.chtungsintervall, log At eine Differenz 4q = £ q/i log ~4-.. eingetreten

1 ist.

Daraus läßt sich der oben abgeleiteten Formel das Belichtungsintervall t errechnen und beträgt

At = (10 exp -A-3 - 1) t_A

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Claims

MIfSlLlSOUMWiTECHHII

QmVEL

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Patentansprüche

>J7)Verfahre» xum zerstörungsfreien Aufspüren von Inhompgenitäten in aus elastischen oder visco - elastischen Werkstoffen bestehenden

Körpern wie Kurbelwellen, Kunststoffteilen, Gummi - Metallbauteilen mittels holografischer Interferometrie, wobei von der Oberfläche des Prüflings während unterschiedlicher Verformungszusbände zu unterschiedlichen Zeitpunkten holografische Aufnahmen mit kohärentem Licht angefertigt und begutachtet werden, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfling vor dem Zeitpunkt der ersten Belichtung einer auf einen einzigen festen Wert durch eine Anschlagbegrenzung eingestellten Verformung unterworfen wird und dann während der Relaxation bzw. Kriecliehs des visco - elastischen Teils des Prüflings (Prüffeder) von seiner Oberfläche zu den in ihrem Abstand einer Formel zu unterwerfenden Zeitpunkten

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(Belichtungsintervall) holografische Aufnahmen angefertigt werden.
2. Verfahren- nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß die Prüf feder in Form eines Gummibr.uteiles an dem Prüfungsteil aus elastischem Werkstoff angreift und anderen Endes von einem bis zum Anschlag geführten Krafτ,-angriffsorgan die Prüfungsteile einer weit unterhalb ihrer Bruchdehnungsgrenzen liegenden Verformung unterworfen werden, daß darm nach. Abklingen der durch den Belastungsvorgang erzeugten Schwingungen die erste Belichtung und nachfolgend noch während der Relaxation der vi*3co - elastischen Prüffeder im durch eine· Formel festgelegten Abstand die zweite Belichtung der Oberfläche des elastischen Prüfungsteiles erfolgt, ehe der Prüfling entlastet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfling die visco — elastische Prüffeder zwischen dem ihr gegenüber starren und als Widerlager ausgebildeten anderen Prüfungsteil und dem beweglichen .und bis an einen einstellbaren Anschlag geführten Kraftangriffsorgan einer weit unterhalb, der Bruchdehnungsgrenze des visco - elastischen Werkstoffes liegenden Verformung unterworfen v;ir;l, daß nach Abklingen der durch Verfonaungsvorgang erzeugten Schwingungen die erste Belichtung und danach im durch eine Formel gegebenen Abstand '" die zweite Belichtung der Oberfläche der Prüffed'er

"c

-y

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ORIGINAL INSPECTED

erfolgt und daß danach erst der Prüfling entlastet wird.
4. Verfahren nach, den Ansprüche 1 ui«d 2, dadurch gek en nzeichnet, daß das Belichtungsincervall At zwischen den holografischen Aufnahmen der Oberfläche des elastischen Teils des Prüflings aus folgender IOrmel hervorgeht:

At V OO exp . SiL+JÜM. -Dt

£ (H₁ - h)

wobei η das Verhältnis der Steifigkeiten des elastischen und des visco - elastischen Teiles des Prüfling;

Af die Formänderung des elastischen Prüflings £ der Kriechweg bzw. die Kriechkonstaute des Werkst off es der Prüf f ede'r;
h> die Höhe der verformten Prüffeder h die Höhe der unverformten Prüffeder und ty. die Zeit, die zum Abdampfen der durch den eingeleiteten Belastungsvorgang erzeugten Schwingungen bis zur ersten Belichtung bedeutet.
5. Verfahren nach den Ansprüchen Λ und 3> '

dadurch gekennzeichnet, daß das Belichtungsintervall /\t zwischen den holografischen Aufnahmen der Oberfläche der visbo elastischen Prüffeder unter der .Annahme, daß die £_ Steifigkeit des elastischen Widerlagers gegenüber'!. der Steifigkeit der visco - elastischen Prüffederf

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gegen oQ geht, nach, folgender Formel bewirkt wird:

= ( 10 exp

wobei Aq die Änderung der Querkontraktion bzw. Querdehnung der Prüffeder

£ der Kriechweg bzw. die Kriechkonstante de« Werkstoffes der Prüffeder und q^, die Hälfte der quer zur Kontraktion bzw. Querdehnung der Prüffeder ist. [
6. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß als Belichtungszeit bei beiden holografischen Aufnahmen höchstens ein Zehntel des Belichtungsintervalles Ät gewählt wird.
7· Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 4- und 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Betrachtungsrichtung für die Anfertigung der holografischen Aufnahmen der Oberfläche des elastischen Teiles des Prüflings paralell zur Verformungsbzw. Bewegungsrichtung des Kraftangriff,sorganes gewählt wird.
8. Verfahren nach den Ansprachen 1, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß.' die Betrachtungsrichtung für die Anfertigung der -; holografischen Aufnahmen der Oberfläche der Prüf£eder

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in einer senkrecht zur Verformungsrichtung liegenden Ebene gewählt wird.

9· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder· mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einspannvorrichtung für den elastischen Teil des Prüflings und dem gegen einen einstellbaren Anschlag beweglichen Kraftangriffsorgan zur Rundumdarstellung der Oberfläche des jeweiligen zu belichtenden Teiles des Prüflings ein©das kohärente Licht auch an dessen nicht direkt beleuchtete Oberflachenber.eiche leitende V - formiger Umlenkspiegeleinrichtung angeordnet ist.

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