DD267568A1 - Verfahren zur zerstoerungsfreien pruefung und bewertung von materialfehlern in werkstuecken - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstoerungsfreien Pruefung und Bewertung von Materialfehlern in Werkstuecken, die einer weiteren, insbesondere spannenden Bearbeitung unterzogen werden sollen. Dabei wird das Werkstueck unter zwei Einfallswinkeln durch einen Roentgen- bzw. Gammastrahl durchstrahlt und die Durchstrahlungsbilder werden auf einem Bildschirm sichtbar und/oder elektronisch gespeichert sowie mit Referenzbildern verglichen, wobei bei Nichtidentitaet ein Fehlersignal ausgeloest wird. Gemaess der Erfindung stammen die Referenzbilder von einem fehlerfreiem Fertig-Werkstueck, welches die folgenden Bearbeitungsschritte absolviert hat, und beim Vergleich der Durchstrahlungsbilder jedes Werkstueckes mit den Referenzbildern wird die Lage von Materialfehlern inner- oder ausserhalb der Konturen des Fertig-Werkstueckes ermittelt. Nur bei innerhalb der Konturen liegenden Materialfehlern wird ein Fehlersignal ausgeloest, waehrend bei ausserhalb der Konturen ermittelten Materialfehlern, die nicht funktionsbeeinflussend wirken, kein Fehler gemeldet wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung und Bewertung von Materialfehlern in Werkstücken, die einer weiteren, insbesondere spanenden Bearbeitung unterzogen werden sollen, wobei das Werkstück zwecks räumlicher Fehlerermittlung unter zwei verschiedenen Einfallswinkeln durch einen Strahl oiner Röntgen- bzw. Gammastrahlenquel β durchstrahlt und das jeweilige Durchstrahlungsbild auf einem Bildschirm sichtbar und/oder elektronisch gespeichert w> d und beide Durchstrahlungsbilder mit unter gleichen Bedingungen (früher) aufgenommenen Referenzbildern eines fehlerfrei- in Werkstückes verglichen werden, und wobei bei ermittelter Nlchtidentität der BiU er durch Materialfehler ein Fehlersignal ausgelöst wird. ' ·
Die Erfindung ist insbesondere und vorteilhaft anwendbar bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung von durch ein Gußverfahren hergestellten gehäuseförmieen Werkstücken, die anschließend einer spanenden Bearbeitung unterzogen werden sollen, wie z. B. Motorgehäuse, Dieseleinspritzpumpengehäuse, wobei vor der (aufwendigen) spanenden Bearbeitung zu entscheiden ist, ob vorhandene Materialfehler, wie Lunker, Einschlüsse, Risse, funktionsbeoinflussend wirken.
Es ist bereits seit längerem bekannt, radiographische Prüfverfahren in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zwecks Ermittlung von Materialfehlern, insbesondere von inneren Inhomogenitäten, anzuwenden (M.BIumenauer »Werkstoffprüfung" Leipzig 1978, S. 227 ff). Dabei wird der Prüfling unter Verwendung von Röntgen· oder Gammastrahlen durchstrahlt, wobei Scnwämingsunterschiede auf einem Durchstrahlungsbild, insbesondere auf einem Film zur Bewertung herangezogen werden.
Aus den Schwärzungsunterschieden lassen sich die Größe und die Tiefenausdehnung einer Inhomogenität im Werkstoff ermitteln bzw. abschätzen. Die hinreichend genaue Bestimmune der Tiefenlage der Inhomogenität ist aus dem einfachen Durchstrahlungsbild nicht bestimmbar. Es ist deshalb bekannt, den Prüfling unter zwei verschiedenen Einfallswinkeln zu durchstrahlen. Dabei werden entweder zwei Bilder hergestellt oder es wird ein Film entsprechend zweifach bauchtet (vergl. H. Blumenauer, a. a. O. S. 260 ff.), wobei unter Anwendung geometrischer Beziehungen die Tiefenlage einer im Werkstoff befindlichen Inhomogenität bestimmbar ist.
Diese bekannten Verfahren basieren vorrangig auf der Verwendung von Filmen und sind deshalb umständlich, zeitraubend und kaum automatisierbar.
Es sind jedoch bereite Verfahren und Vorrichtungen zur weitgehend automatisierten Durchlauchtungsprüfung bekannt. So sind in DE-OS 2705635 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Schweißstellen an Werkstücken, insbesondere an Rohren, beschrieben, wobei ein Röntgenschattenbild der Schweißstelle auf einem Leuchtschirm aufgefangen wird und dieses mit Hilfe einer Fernsehkamera aufgenommen und an einem Bildschirm angeze'gt wird. Eine Bedienungsperson überwacht das dort angezeigte Bild und veranlaßt bei erkannten Fehlern eine Kennzeichnung des Bildes, dessen Speicherung mit Hilfe einer Filmkamera und die Markierung der fehlerhaften Schweißstelle zwecks Veranlagung der Nacharbeit od«r des Heraustrennens der fehlerhaften Stelle.
Dieses bekannte Verfahren gestattet eine weitgehend automatisierte Bildverarbeitung; die eigentliche Fehlerermittlung obliegt jedoch der Bedienungsperson (der ggf. ein Ultraschalldetektor zur Verfügung steht). Dementsprechend ist die Fehlerermittlung anhand des am Bildschirm angezeigten Bildes unsicher und mohr oder weniger von der Aufmerksamkeit der Bedienungsperson (und weiteren technischen Maßnahmen) abhängig. Das Verfahren gestattet leine Einschätzung seitens der Bedienungsperson über die (mögliche) Verwendbarkeit des Werkstückes bei nicht funktionsbeeinflussenden Fehlern. Gemäß DD-PS 233878 sind weiterhin ein Verfahren und eine Einrichtung zur Prüfung der Qualität von Schweißnähten unter Anwendung der Videoiadiographie bekannt. Dabei wird eine Schweißnaht schrittweise mit einem Röntgen- oder Gammastrahl durchstrahlt, wobei zwei um einen Winkel versetzte Strahlenquellen abwechselnd impulsweise in Betrieb genommen werden. Die jeweiligen Durchstrahlungsbilder werden in elektrische Signale gewandelt und gespeichert sowie anschließend mit früher angefertigten Referenzbildern verglichen, welche eine fehlerfreie Schweißnaht darstellen. Wird beim Vergleich eine Ninhtidentität der Bilder— hervorgerufen durch einen Fehler in der Schweißnaht—festgestellt, so werden ein Fehlersignal ausgelöst, die Fehlerkoordinaten berechnet und registriert und die fehlerhafte Schweißnaht markiert.Dieses bekannte Verfahren geht grundsätzlich davon aus, daß jede ermittelte Nichtidentität zwischen Durchstrahlungs- und Referenzbild durch einen Fehler bedingt ist, so daß dta entsprechende Schweißnaht als fehlerhaft zu qualifizieren ist. Dementsprechend sind Nacharbeit oder Ausschuß die logische Folge. Das bekannte Verfahren ermöglicht keine Einschätzung, ob d'e spezielle Größe und/oder Lage des ermittelten Fehlers die Verwendbarkeit des Werkstückes gestattet. Insbesondere bei der Prüfung von durch Gußverfahren hergestellten Werkstücken, die anschließend einer weiteren (spanenden) Bearbeitung zugeführt werden sollen, würde die Anwendung dieses bekennten Verfahrens zur Aussonderung jedes fehlerbehafteten Werkstückes führen, unabhängig davon, ob der Fehler bei der folgenden Bearbeitung in Wogfall geraten oder nicht funktionsbeeinflussend wäre.
Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem nur in den Fällen ein Fehlersignal ausgelöst wird, in denen der festgestellte Fehler zur Unbrauchbarkeit des Werkstückes nach einer Bearbeitung führen würde, J ο daß eine Aussonderung zwar (zunächst) fehlerbehaftefr, jedoch nach der Bearbeitung verwendbarer Werkstücke vermieden st.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur serstörungsfreien Prüfung und Bewertung von Matorialfehlern in Werkstücken, die einer weiteren, insbesondere spanenden Bearbeitung unterzogen werden sollen, wobei das Werkstück zwucks räumlicher Fehlerermittlung unter zwei verschiedenen Einfallswinkeln durch einen Strahl einer Röntgen- bzw. Gammastrahlenquelle durchstrahlt und das jeweilige Durchstrahlungsbild auf einem Bildschirm itichtbar und/oder ulektronisch gespeichert wird und beide Durchstrahlungsbilder mit unter gleichen Bedingungen (früher) aufgenommenen Referenzbildern eines fehlerfreien Werkstückes verglichen werden, und wobei bei ermittelter Nichtidentität der Bilder durch Materialfehler ein Fehlersignal ausgelöst wird, zu schaffen, bei dem die Möglichkeit besteht, aus der jeweils ermittolten Größe und/oder Lage des festgestellten Fehlers die Verwendbarkeit des Werkstückes vor der weiteren Bearbeitung zu beurteilen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Referenzbilder von einem fehlerfreien Fertig-Werkstück stammen, welches die folgenden Bearbeitungsschritte absolviert hat, und beim Vergleich der Durchstrahlungsbilder jedes Werkstückes mit dtin Referenzbildern die Lago etwaiger Materialfehler inner- oder außerhalb der Konturen des Fertig-Werkstückes ermittelt wird, wobei nur bei innerhalb der Konturen liegenden bzw. diese berührender, Materialfehlern ein Fehlersignal ausgelost wird, während bai außerhalb der Konturen ermittelten, auch im Inneren von in das Fertig-Werk'itück eingearbeiteten Hohlräumen befindlichen Materialfehlern, welche die Funktion des Fertigwerkstückes nicht beeinfluf aen, kein Fehler gemeldet wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, daß die Referenzbilder des fehlerfreien Fertig-Werksiuckeo entweder Durchstrahlungsbilder oder maßstabs- und blickrichtungsentsprechende grafische Darstellungen des Fertig-Werkstückes sind. In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungsvariante erfolgt der Vergleich von Durchstrahlungs- und Referenzbildern mit Hilfe einer Überlagerung beider Bilder je eines gemeinsamen Einfallswinkels. Vorteilhafterweise ist das Verfahren so ausgestaltet, daß der Vergleich und die Bewertung durch Betrachtung eines Bildschirmes oder durch eine automatische Bildauswertung unter Verwendung eines Rechners erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Durch ein Gießverfahren hergestellt gehäuseförmige Werkstücke, z. B. Motorgehäuse, Getriebegehäuse, Dieseleinspritzpumpengehäüss, können im Inneren verfahrensbedingte Inhomogenitäten aufweisen, z.B. Lunker, Einschlüsse, Risse. Da diese äußerlich nicht sichtbar sind, würde bei einer anschließenden, i. d. R. zeit- und kostenaufwendigen spanenden Bearbeitung der Fall eintreten können, daß derartige Materialfehler .angeschnitten" werden, d.h. sie werde.) geöffnet, so daß z. B. keine einwandfreien Dichtflächen oder gasdichte Hohlräume erreichbar sind. Dos jeweilige Werkstück ist dem Ausschuß zuzuführen, wobei alle vorhergehenden Bearbeitungsschritte umsonst waren, d. h., hohe materielle Verluste eintreton.
Die übliche zerstörungsfreie Werkstoffprüfung unter Anwendung der Röntgentechnik fuhrt dagegen zur Erkennung ggf.
vorhandener Inhomogenitäten, wobei üblicherweise als fehlerhaft erkannte Werkstücke dem Ausschuß zugeführt werden. Auch dies führt zum Teil zu ungerechtfertigten Verlusten.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden von einem fehlerfreien gehauseförrnigen Fertig-Werkstück, welches also die folgenden Bearbeitungsschritte, insbesondere der spanenden Bearbeitung absolviert hat, Referenzbilder hergestellt.
Dazu wird das Fertig-Werkstück einem an sich bekannten Rontgen-DurchleuchtungsprOfgent mit automatischer Bildverarbeitung zugeführt und in einer Ausgangs- sowie in einer um 90° verdrehten Stellung ,rchstrahlt. Die jeweiligen Durchstrahlungsbilder werden einem Bildschirm zugeführt und elektronisch gespeichert.
In einer Variante können die Referenzbilder auch maßstabs- und blickrichtungsentsprechende grafische Darstellungen des Fertig-Werkstückes sein, die auf den Bildschirm übertragen und elektronisch gespeichert sind.
B*im nun folgenden Prüfvorgang werden alle Guß-Werkstücke vor der weiteren Bearbeitung dem Röntgenprüfgerät zugeführt.
Von jedem Guß-Werkstück v/erden Durchstrahlungsbilder in den entsprechenden Stellungen, in denen die Referenzbilder angefertigt wurden, hergestellt, auf den Bildschirm übertragen und elektronisch gespeichert. Um Verwechslungen zu vermeiden, wird eine spezielle Werkstückkennzeichnung mit eingeblendet und gespeichert. Der anschließende Vergleich jedes Referenzbildes mit jedem Durchstrahlungsbild kann durch Betrachtung am Bildschirm oder automatisch unter Nutzung der automatischen Bildverarbeitung erfolgen. Im ersten Fall wird jeweils ein Referenzbild und ein Durchstrahiungsbild überlagert, so daß die—zunächst flächenmäßige—Lage eines Werkstoffehlers erkennbar ist. Bei weiterer Betrachtung des jedem Werkstück zugeordneten zweiten Referenz- und Durchstrahlungsbildes ist die räumliche Lage des Fehlers exakt bestimmbar.
Bei diesem Vergleich ist die genaue Lage des Materialfehlers bezüglich der Konturen des Fertig-Werkstückes bestimmbar. Liegt der Fehler zwar im Inneren des Guß-Werkstückes, jedoch außerhalb der Konturen des Fertig-Werkstückes, so wird kein Fehler gemeldet, da der festgestellte Fehler nicht funktionsbeeinflussend bezüglich des Fertig-Werkstückes wirkt. In gleicher Weise wird verfahren, sofern die Lage und Ausdehnung eines festgestellten Fehlers an Stellen des Fertig-Werkstückes ermittelt wird, an denen sich — nachträglich eingearbeitete — Hohlräume befinden.
Lediglich in den Fällen wird ein Fehlersignal ausgelöst, in denen Materialfehler ermittelt werden, die innerhalb der Konturen des Fertig-Werkstückes liegen oder diese berühren, so daß sie ggf. beim nachfolgenden spanenden Bearbeitungsvorgang angeschnitten werden oder sonstwie funktionsbeeinflussend wirken.
Das Fehlersignal verursacht eine entsprechende Kennzeichnung der gespeicherten, dem jeweiligen Werkstück zugeordneten Durchstrahlungsbilder, eine Registrierung und eine Markierung des als fehlerhaft erkannten Werkstückes, so daß dieses unter Umgehung der weiteren Bearbeitung dem Ausschuß zugeführt wird.
Vorstehender Vergleich und die Bewertung erfolgt in analoger Weise durch eine automatische Büdauswertung unter Verwendung eines Rechners.
Claims (4)
- Patentansprüche:1. Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung und Bewertung von Materialfehlern in Werkstücken, die einer weiteren, insbesondere spanenden Bearbeitung unterzogen werden sollen, wobei das Werkstück zwecks räumlicher Fehlerermittlung unter zwei verschiedenen Einfallswinkeln durch einen Strahl einer Röntgen- bzw. Gammastrahlenquelle durchstrahlt und das jeweilige Durchstrahlungsbild auf einsm Bildschirm sichtbar und/oder elektronisch gespeichert wird und beide Durchstrahlungsbilder mit unter gleichen Bedingungen (früher) aufgenommenen Referenzbildern eines fehlerfreien Werkstückes verglichen werden, und wobei bei ermittelter Nichtidentität der Bilder durch Materialfehler ein Fehlersignal ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzbilder von einem fehlerfreien Fertig-Werkstück stammen, welches die folgenden Bearbeitungsschritte absolviert hat, und beim Vergleich der Durchstrahlungsbilder jedes Werkstückes mit den Referenzbildern die Lage etwaiger Materialfehler inner- oder außerhalb derKonturen des Fertig-Werkstückes ermittelt wird, wobei nur bei innerhalb der Konturen liegenden bzw. diese berührenden Materialfehlern ein Fehlersignal ausgelöst wird, wehrend bei außerhalb der Konturen ermittelten, auch im Inneren von in das Fertig-Werkstück eingearbeiteten Hohlräumen befindlichen Materialfehlern, welche die Funktion des Fertig-Werkstückes nicht beeinflussen, kein Fehler gemeldet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzbilder des fehlerfreien Fertig-Werkstückes entweder Durchstrahlungsbilder oder maßstabs- und blickrichtungsentsprechende grafische Darstellungen des Fertig-Werkstückes sind.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich von Durchstrahlungs- und Referenzbildern mit Hilfe einer Überlagerung beider Bilder je eines gemeinsamen Einfallswinkels erfolgt.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich und die Bewertung durch Betrachtung eines Bildschirmes oder durch eine automatische Bildauswertung unter Verwendung einen Rechners erfolgt.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP1422516A1 (de) * | 2002-11-22 | 2004-05-26 | Agilent Technologies Inc | Vorrichtung und Verfahren für Hochgeschwindigkeitsröntgeninspektion |
| DE102005028420A1 (de) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Yxlon International X-Ray Gmbh | Verfahren zur Bildregistrierung bei einem Röntgendurchleuchtungsverfahren |
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1987
- 1987-12-02 DD DD30975087A patent/DD267568A1/de not_active IP Right Cessation
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