DE3538339A1 - Method and appliance for magnetoinductive material and dimension testing - Google Patents
Method and appliance for magnetoinductive material and dimension testingInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur magnetinduktiven Werk-Method and device for magnetic induction
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.Substance and dimensional testing The invention relates to a non-destructive test Magnetic inductive method for material and dimensional testing of electrically conductive ones Workpieces, the interference of tolerances of the geometric dimensions on the result of the material test is compensated and at the same time the characteristic Dimension of the workpieces is determined, and a device for performing the Procedure.
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.From DE-OS 2204 449 an eddy current system for non-destructive operation is known Material testing with the influence of dimensional fluctuations in the magnetic inductive Examination should be compensated. A reference signal is generated and the test signal electronically resolved to a component with a certain phase angle. the The solution described has in addition to the rather complex manual operation and the thus only poor suitability for automation the decisive disadvantage that the useful signal, which is used for characterization, through the electronic compensation of the disturbance variable the target size is required is greatly reduced.
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.In addition, the information about the disturbance variable goes through the compensation lost and cannot be obtained as further information about the part to be tested Therefore, with this solution no control of the density or the Porosity of powder metallurgically manufactured parts take place, since this size is a direct magnetic induction testing is not accessible.
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.Furthermore, from DD-PS 88 672 a measuring method for magnetic Analysis of the composition of granular or powdery metal-containing materials known in which by testing at different frequencies of the electromagnetic Fields show independent relationships between the respective devices and the influencing variables are set up and evaluated by means of a computing circuit will.
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.The application of this procedure assumes that frequencies exist, in which there are independent relationships between device display and influencing variables exist. The widely differing test frequencies required for this cause the skin effect has a different penetration depth of the electromagnetic field in the test item. For samples with inhomogeneous properties across the cross-section, how they are manufactured in a large number of technical processes can therefore the procedure cannot be used.
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.The invention has the purpose of providing a non-destructive magnetic inductive Method and device for workpiece and dimensional testing of electrically conductive To create workpieces that allow the influence of dimensional tolerances on the To eliminate the test result as well as information on further charac- teristic Sizes such as dimensions and density can be obtained and this can also be automated is.
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.The object of the invention is to provide a method and a device for Magnetic inductive material and dimensional testing, with which the composition and characteristic geometric dimensions of the workpieces determined non-destructively can be.
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.According to the invention the object is achieved in that the to be tested Workpiece in succession in two different positions, preferably parallel and then perpendicular with its characteristic geometric dimension to the coil axis is introduced into the test device, the changes in impedance in a manner known per se and then by comparing the two values with the given values Values the composition and the characteristic geometric dimensions of the workpiece parts to be tested are determined.
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.From the determined values of the characteristic geometric dimension and the values from the weighing of the workpiece parts are used to determine the density. the specified values obtained by testing known workpieces of the same composition and dimension are determined using the same procedure, are used as comparison values entered into an electronic processing unit.
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.The device for carrying out the process consists of two feed-through coils, which are arranged one behind the other with orthogonally offset coil axes. The pass-through coils can also be designed as a total coil with orthogonally offset partial coils be, the Geilspulen are nested and one for the workpiece implementation is slotted.
Die Erfindung soll an Hand des Beispieles der Prüfung pulvermetallurgisch hergestellter, ringförmiger Stahlteile unterschiedlichen Kohlenstoffgehaltes, unterschiedlicher Ringbreite und unterschiedlicher Dichte erläutert werden.The invention is based on the example of the powder metallurgical test produced, ring-shaped steel parts with different carbon content, different Ring width and different density are explained.
Es zeigen: Figur 1 - das Prüfsystem als Blockdarstellung, Figur 2 - den Aufbau eines speziellen Prüfgerätes, Figur 3 - den Halbschnitt einer weiteren Spulenanordnung.They show: FIG. 1 - the test system as a block diagram, FIG. 2 - the structure of a special test device, Figure 3 - the half-section of another Coil arrangement.
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.The test system consists of two magnetic inductive test devices 5, an each of which is connected to a test coil 2, from an evaluation unit 6, if necessary a device for checking the mass of the test parts 3 and a sorting device 4th
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.During the test, sample 1 is first placed in an orthogonal position Test coil 2 inserted or moved through it. The differential voltage generated in the process (Device display) y0 is transferred from the test device 5 to the evaluation unit 6 (Fig. 1). The sample 1 is then placed in the second test coil 2 in a parallel position or moved through them. The device display recorded by the second test device 5 Yp is also transferred to the evaluation unit 6. Should, as in the present Example, statements about the density of the ring parts produced by powder metallurgy the parts are then transferred to a weighing device 3. Of the The value of the partial mass determined there is also transferred to the evaluation unit. In the evaluation unit are known from the previous examinations Rings of the same geometry and composition determined relationships between the device displays y0 or Yp and the influencing variables carbon content nc or ring width b y0 9 f1 (n ,; b) Yp = £ 2 (nci b) the carbon content and the ring width of the sample calculated. Because of the constancy of the other dimensions of the specimen, this Magnetic inductively determined ring width the partial volume can be calculated. The quotient The quality parameter to be determined from the part mass and part volume results in the part density. The values calculated in the evaluation unit 6 carbon content 'ring width and Part densities are used in the sorting device 5 as control signals for sorting of the samples used.
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.The test can be carried out in a number of ways. Once can all parts to be tested one after the other first with a test device 6 in orthogonal Position and, after moving the device, with the same test device in a parallel position being checked. For an automated test, two working separately Test devices 6 are used. A third possibility is to use one special magnetic inductive testing device (Fig. 2). Ss consists of a transmitter 7, a changeover switch 8, voltage regulators 9 and two receivers 10. The sample is first brought into the coil connected to the receiver 10 and this by means of a switch 8 connected to transmitter 7. The controls 9 allow separate setting the required PM; if field strength in the test coils. The recorded device display is transferred to the evaluation unit 6.
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.Then the sample is in another position in the second, with the second receiver 10 connected coil brought this by means of switch 8 to the Transmitter 7 connected and the test repeated. For an automated test you can also connect both coils to the transmitter at the same time.
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.The test coils 2 can take the form of two spatially separated ones Coils are used. In addition, FIG. 3 shows a special coil arrangement shown in which both coils are combined in a combined coil. the inner coil 11 is used for testing in an orthogonal sample position, the outer one with its Coil axis offset by 90 ° for testing in parallel position of sample 1. The coil 12 has a slot of a suitable size for the sample 1 to pass through.
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.The inventive method for the magnetically inductive material and allow dimensional testing and the apparatus for performing the method a non-destructive control of the material condition and also the characteristic ones Part dimension of electrically conductive, small workpiece parts through combination the results of the magnetic induction test of the part in two different Positions in the test coil on the basis of calibration curves determined in preliminary tests. Furthermore, it is carried out by the method and apparatus according to the invention this method is possible, as is the magnetic-inductive test with high accuracy to be used for small parts, which were previously due to dimensional tolerances a check was not possible or was associated with high sorting errors. So there is the possibility of increasing and better ensuring the quality of products as well as the reduction in production costs, since defective parts are in good time can be singled out.
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 -List of the reference symbols used 1 - sample 2 - test coil 3 - Weighing device 4 - Sorting device 5 - Magnetic inductive testing device 6 - Evaluation unit 7 - transmitter 8 - changeover switch 9 - voltage regulator 10 - receiver 11 - partial coil for Testing in orthogonal bearings 12 - Partial column for testing in parallel bearings - Blank page -
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Cited By (1)
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1985
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