DE2653360A1

DE2653360A1 - Verfahren und einrichtung zur qualitaetspruefung von eisengusstuecken

Info

Publication number: DE2653360A1
Application number: DE19762653360
Authority: DE
Inventors: Giacomo Ruspa
Original assignee: Fiat SpA
Current assignee: Fiat SpA
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1976-11-24
Publication date: 1977-05-26
Also published as: SE7613080L; ES453583A1; DE2653360C3; DE2653360B2; IT1059840B; US4122723A; SE427698B; GB1516785A; FR2333241B1; FR2333241A1

Description

Societa per Azioni

Corso Marconi 10

Turin Italien

Verfahren und Einrichtung zur Qualitätsprüfung von Eisengußstücken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Qualitätsprüfung von Eisengußstücken, die insbesondere eine kugelige Molekularstruktur haben.

Bekanntlich kann bei der Kugelbildungsbehandlung von Eisengußstücken, die im Hinblick auf mechanische Eigenschaften vorteilhaft ist, eine unvollständige Kugelbildung des Graphits auftreten. Es ist deshalb eine Qualitätsprüfung im Herstellungsverlauf erforderlich, um eine hundertprozentige Kugelbildung zu gewährleisten.

Die bisher üblichen Prüfverfahren für Eisengußstücke arbeiten nach dem Ultraschallprinzip. Zwei bekannte Ultraschallverfahren arbeiten einerseits mit Dämpfung eines Ultraschallsignals, andererseits mit Auswertung der Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Ultraschallsignals in einem zu prüfenden Gußstück.

Das erste bekannte Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, daß der Dämpfungskoeffizient einer Ultraschall-

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welle in vollständig kugelförmig gegossenem Eisen kleiner als in teilweise kugelförmig gegossenem Eisen oder in Eisen mit Fehlstellen ist. Durch Messung eines Bodenechos eines Ultraschallsignals nach Durchgang durch ein Gußstück ist es möglich, die Qualität des Gußstücks auszuwerten. Es ist Jedoch schwierig, eine gute Ultraschallverbindung zwischen einem Ultraschallwandler und einem Eisengußstück herzustellen, wenn dieses keine Oberflächenbehandlung erfahren hat und daher eine rauhe und ungleichmäßige Oberfläche hat. Dies kann wiederum eine genaue Messung des Bodenechos verhindern.

Das zweite bekannte Verfahren geht davon aus, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Ultraschallsignals in einem perfekt kugelförmig gegossenen Gußstück größer als in einem Gußstück ist, das teilweise kugelförmig gegossen oder praktisch nicht kugelförmig ist oder welches Gußanomalien aufweist. Dieses Verfahren hat gleichfalls praktische Nachteile, denn die genaue Bestimmung der Ausbreitungslänge einer Ultraschallwelle im zu prüfenden Gußstück ist zeitraubend und schwierig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur schnellen Prüfung des Grades der Kugelbildung in Eisengußstücken, insbesondere in Gußstücken mit komplizierter Formgebung anzugeben, das auch auf die Massenherstellung anwendbar ist und sich besonders für Kurbelwellen oder Bremstrommeln eignet und die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten vermeidet.

Ein Verfahren eingangs genannter Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß ein das zu prüfende Gußstück und ein damit mechanisch gekoppeltes Vergleichsgußstück derselben Form und Größe in Resonanzschwingungen versetzt wird und daß deren Frequenz und

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Amplitude zur Qualitätsbestimmung gemessen wird.

Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens aus durch eine feste Lagerung, an der eine Halterung auslegerartig angeordnet ist, welche mit einer ersten Befestigungsanordnung für ein Vergleichsgußstück und mit einer zweiten Befestigungsanordnung für ein zu prüfendes Gußstück versehen ist, durch einen am Vergleichsgußstück befestigbaren Wandler zur Anregung von Schwingungen des aus der Halterung, dem Vergleichsgußstück und dem zu prüfenden Gußstück gebildeten mechanischen Systems, durch einen am Vergleichsgußstück befestigbaren Beschleunigungsmesser zur Messung der Schwingungen und durch eine mit dem Wandler und dem Beschleunigungsmesser verbundene elektronische Schaltung zur Erzeugung von Resonanzschwingungen des mechanischen Systems, zur Messung der Amplitude und Frequenz dieser Schwingungen, zum Vergleich der Meßwerte mit vorbestimmten Schwellenwerten und zur Anzeige des Vergleichsergebnisses.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß eine schnelle Prüfung von Eisengußstücken ohne diejenigen Schwierigkeiten möglich ist, die bei der bisher üblichen Prüfung nach Verfahren aufgetreten sind, welche nach dem Ultraschallprinzip arbeiten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Flg. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und

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Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Eichung einer Einrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine feste Lagerung 1 dargestellt, an der mit einer Klemmvorrichtung 2 das freie Ende des Auslegers einer T-förmigen metallenen Halterung 4 befestigt ist. Wie aus der Figur hervorgeht, verläuft der Ausleger 3 horizontal und ist mit einem Querträger 5 versehen, der vertikal verläuft. Gewindebolzen 6 und 7 sind in die Enden des Querträgers 5 eingeschraubt.

Am unteren Ende des Querträgers 5 ist mit einer auf den Bolzen 6 aufgeschraubten Mutter 8 ein Vergleichsgußstück 9 befestigt, das aus kugelförmig gegossenem Eisen gebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um eine Bremstrommel für das Rad eines Motorfahrzeugs. Am oberen Ende des Querträgers 5 ist mittels einer auf den Bolzen 7 geschraubten Mutter 10 ein Gußstück 11 befestigt, dessen Qualität zu prüfen ist. Das Gußstück 11 hat dieselbe Form und Abmessung wie das Vergleichsgußstück 9.

Zur Prüfung großer Anzahlen von Gußstücken innerhalb eines Herstellungsganges kann beispielsweise eine pneumatisch gesteuerte Einrichtung zur schnellen Befestigung und Freigabe individueller Gußstücke 11 an dem oberen Ende des Querträgers 5 vorgesehen sein, während das Vergleichsgußstück 9 am unteren Ende des Querträgers 5 während dieses Prüfverfahrens für eine gesamte Herstellungsmenge befestigt bleibt.

Ein Wandler 12 ist an dem Vergleichsgußstück 9 befestigt und so angeordnet, daß er eine Schwingung des mechanischen Systems anregt, welches durch die Halterung 4, das Vergleichsgußstück 9 und das zu prüfende Gußstück 11 gebil-

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det ist. An dem Vergleichsgußstück 9 ist ferner ein Beschleunigungsmesser 13 befestigt, der die Schwingungen des mechanischen Systems registriert.

Der Beschleunigungsmesser 13 und der Wandler 12 sind mit einer elektronischen Schaltung verbunden, die einen Verstärker 14 umfaßt, welcher die Signale (Grundschwingungen) des Beschleunigungsmessers 13 aufnimmt und die verstärkten Signale einem Impulsformer 15 zuführt, dessen Ausgangssignale einem Frequenzteiler 16 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 16 ist auf den Eingang eines Filters 17 geführt, welches nur die Komponenten des Rechtecksignals durchläßt, die die Resonanzfrequenz des mechanischen Systems aufweisen oder eine Frequenz nahe dieser Resonanzfrequenz haben. Diese Komponenten bei Resonanzfrequenz am Ausgang des Filters 17 werden in einem Leistungsverstärker 18 verstärkt, dessen Ausgangssignale den Wandler 12 steuern. Der Wandler 12 regt daher das mechanische System aus der T-förmigen Halterung 4, dem Vergleichsgußstück 9 und dem zu prüfenden Gußstück 11 über die beschriebene Rückführungsschleife an, bis ein stabiler Anregungszustand bei Resonanzfrequenz erreicht ist.

Hat sich dieser stabile Resonanzzustand eingestellt, so werden die Amplitude und die Frequenz der Resonanzschwingungen mit voreingestellten Schwellenwerten verglichen, um festzustellen, ob das zu prüfende Gußstück 11 eine zulässige Qualität hat oder ausgeschieden werden muß. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers13 nach Verstärkung im Verstärker 14 über eine Ansteuerlogik 19 einem Amplitudenvergleicher 20 zugeführt, der die Amplitude des Signals mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleicht. Zusätzlich wird das Ausgangssignal des Leistungsver-

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stärkers 18 über eine Ansteuerlogik 21 einem Frequenzmesser und Vergleicher 22 zugeführt, der die Frequenz dieses Signals mit einem voreingestellten Frequenzschwellenwert vergleicht.

Die beiden Ansteuerlogikschaltungen 19 und 21 haben die Funktion, daß ein Vergleich der Amplitude und der Resonanz frequenz des Systems mit dem jeweiligen Schwellenwert nur nach einer vorbestimmten Zeit möglich ist, um sicherzustellen, daß das System den stabilen Resonanzzustand erreicht hat. Dadurch werden mögliche Fehlauswertungen infolge der mechanischen Befestigung und Freigabe des jeweils zu prüfenden Gußstücks 11 vermieden.

Die Ausgangssignale des Amplitudenvergleichers 20 und des Frequenzvergleichers 22 werden einer Ubernahmelogik 23 zugeführt. Eine Anzeigevorrichtung 24, die mit dieser Schaltung 23 verbunden ist, liefert eine Anzeige, wenn die Amplitude und die Resonanzfrequenz die vorbestimmten Schwellenwerte überschreiten. Damit erfolgt eine Anzeige, daß das geprüfte Gußstück 11 die zugelassene Qualitätsgrenze überschreitet. Erfolgt eine solche Anzeige nicht, so ist dies eine Aussage darüber, daß das geprüfte Gußstück auszusondern ist.

Um die Schwellenwerte für die Frequenz und die Amplitude für die Vergleicher 20 und 22 festzulegen, wird eine Eichschaltung der in Fig. 2 gezeigten Art verwendet.

Zur Eichung werden zwei Vergleichsgußstücke 9 und 9a an den Enden des Querträgers 5 des Auslegers 4 befestigt. Das Vergleichsgußstück 9 ist so ausgewählt, daß seine Kugelbildung über 90 % liegt, das Vergleichsgußstück 9a ist so ausgewählt, daß seine Kugelbildung die zulässige untere Grenze von beispielsweise 70 % erreicht.

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Die Eichschaltung umfaßt einen elektromagnetischen Generator 25 variabler Frequenz, der dem Wandler 12 ein sinusförmiges Signal konstanter Amplitude über einen Leistungsverstärker 26 zuführt. Der Beschleunigungsmesser 13 ist über einen Eingangsverstärker 27 mit einem Amplitudenleser 28 und einem Frequenzmesser 29 verbunden, diese Schaltungen messen die relative Amplitude der Beschleunigung in dB und die Resonanzfrequenz des Gesamtsystems. Diese Messungen bilden die Schwellenwerte für die Vergleicher 20 und 22.

In der Praxis können die in Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungen vorteilhaft als eine gemeinsame Schaltung ausgeführt sein, da gemeinsame Teilschaltungen vorgesehen sind. Es kann dann eine Schalteranordnung zur wahlweisen Überführung der Gesamtschaltung in den Prüfbetrieb und in den Eichbetrieb zur Festlegung geeigneter Schwellenwerte vorgesehen sein, die immer dann in Funktion tritt, wenn die Art der prüfenden Gußstücke sich ändert.

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Claims

Patentansprüche

/1. Verfahren zur Qualitätsprüfung von Eisengußstücken, ^-^ dadurch gekennzeichnet, daß ein das zu prüfende Gußstück und ein damit mechanisch gekoppeltes Vergleichsgußstück derselben Form und Größe in Resonanzschwingung versetzt wird und daß deren Frequenz und Amplitude zur Qualitätsbestimmung gemessen wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine feste Lagerung (1, 2), an der eine Halterung (4) auslegerartig angeordnet ist, welche mit einer ersten Befestigungsanordnung (6, 8) für ein Vergleichsgußstück (9) und mit einer zweiten Befestigungsanordnung (7, 10) für ein zu prüfendes Gußstück (11) versehen ist, durch einen am Vergleichsgußstück (9) befestigbaren Wandler (12) zur Anregung von Schwingungen des aus der Halterung (4), dem Vergleichsgußstück (9) und dem zu prüfenden Gußstück (11) gebildeten mechanischen Systems, durch einen am Vergleichsgußstück (9) befestigbaren Beschleunigungsmesser (13) zur Messung der Schwingungen und durch eine mit dem Wandler (12) und dem Beschleunigungsmesser (13) verbundene elektronische Schaltung (14-24) zur Erzeugung von Resonanzschwingungen des mechanischen Systems, zur Messung der Amplitude und Frequenz dieser Schwingungen, zum Vergleich der Meßwerte mit vorbestimmten Schwellenwerten und zur Anzeige des Vergleichsergebnisses.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung einen T-förmigen Ausleger (4) mit vertikal angeordnetem Querträger (5) umfaßt, daß der

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Ausleger (4) mit seinem dem Querträger (5) abgewandten Ende an der Lagerung (1) befestigt ist und daß der Querträger (5) an seinen Enden jeweils eine Befestigungsanordnung (6, 8; 7, 10) zur Befestigung eines Vergleichsgußstücks (9) bzw. eines zu prüfenden Gußstücks (11) aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung einen Verstärker (14) für die Signale des Beschleunigungsmessers (13) sowie eine Filtervorrichtung (17) aufweist, die nur die Komponenten bei oder nahe der Resonanzfrequenz des mechanischen Systems durchläßt, und daß ferner ein Leistungsverstärker (18) die Ausgangssignale der Filteranordnung (17) verstärkt und mit seinem Ausgang an den Wandler (12) angeschlossen ist, wobei die Ausgangssignale des Verstärkers (14) und des Leistungsverstärkers (18) außerdem einem Amplitudenvergleicher (20) bzw. einem Frequenzvergleicher (22) zugeführt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsformer (15) und ein Frequenzteiler (16) zwischen dem Verstärker (14) und der Filteranordnung (17) angeordnet sind.

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