-
Korrosionsprüfanlage Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Prüfung
der Korrosionsfestigkeit von Bauteilen. Derartige Anlagen bestehen im wesentlichen
aus Kammern, in welchen die zu prüfenden Teile den beim Gebrauch zu erwartenden
Umweltsbedingungen, insbesondere bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit, ausgesetzt
werden.
-
Bei der Korrosionsprüfung ist es besonders wichtig, den Wert der
angewandten Schutzschichten, etwa galvanischer Überzüge, zu erfahren. Unter Verwendung
bekannter Geräte dauern solche Prüfungen sehr lange.
-
Sie erstrecken sich über Zeiträume von Tagen bis Wochen oder Monate.
Für die Qualitätskontrolle einer laufenden Fertigung sind derartige Prüfungen zu
langwierig, weil sie mit der Fertigungsgeschwindigkeit nicht Schritt halten können.
-
Man ist deshalb zu Kurzprüfmethoden übergegangen. Diese werden so
ausgeführt, daß die Bauteile dem Angriff aggressiver Chemikalien, etwa Essigsäure,
Kochsalzlösungen, Schwefeldioxyd usw. ausgesetzt werden. Ein derart künstlich hevorgerufener
verstärkter Angriff an den zu prüfenden Oberflächen ergibt aber Untersuchungsergebnisse,
die sehr stark von der Art und Menge der benutzten Chemikalien abhängen. Vergleichbare
Resultate können dabei nur schwierig erhalten werden, weil schon geringfügige Verschiebungen
der Bedingungen die Ergebnisse stark verändern können. Ein weiterer Nachteil dieser
Methode besteht darin, daß der künstliche Angriff mit dem natürlich eintretenden
Angriff kaum vergleichbar ist, weil bei der Prüfung andere Mittel benutzt werden
als diejenigen, die bei der zu erwartenden natürlichen Beanspruchung auf die Bauteile
einwirken.
-
Es ist weiterhin bekannt, daß die Haltbarkeit von Oberflächenschutzschichten
auch weitgehend von den später an diesen angreifenden Temperaturschwankungen abhängt.
Daher sind Einrichtungen vorgeschlagen worden, mit denen eine Temperaturwechselprüfung
durchgeführt werden kann. Bei derartigen Prüfungen haben sich aber die Bauteile
besser verhalten als hinterher beim wirklichen Gebrauch am fertigen Objekt.
-
Auch diese Art von Prüfung hat somit nicht immer zu befriedigenden
Ergebnissen geführt.
-
Die auch bisweilen angewandte Schichtdickenbestimmung zur Feststellung
der Dicke von Schutzschichten erfordert hohen Zeitaufwand. Außerdem bringt sie keinen
Aufschluß über etwa an anderen Stellen der Schicht vorhandene Fehlstellen.
-
Bei den bekannten Prüfmethoden ist es auch nachteilig, daß nur selten
eine genügend große Anzahl von Einzelteilen bei der Güteüberwachung erfaßt werden
können.
So ist es nicht möglich, auf einen für eine sichere Aussage erforderlichen Durchschnittswert
zu kommen.
-
Außerdem ist es nachteilig, daß die meisten bekannten Methoden zur
Zerstörung des aufgebrachten Schutzüberzuges, etwa galvanischen Überzuges, an den
zu prüfenden Bauteilen führen. Dadurch wird entweder eine Nachbearbeitung der geprüften
Teile notwendig, oder es muß ihr Verlust hingenommen werden. Auch dadurch wurde
die Prüfung eines größeren Durchschnitts von Bauteilen bisher verhindert.
-
Erfindungsgemäß ist eine Anlage zur Prüfung der Korrosionsfestigkeit
von Bauteilen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Auflagefläche für die zu prüfenden Bauteile Mittel zugeordnet sind, um diese
Fläche bzw. die darauf angeordneten Bauteile mindestens kurzzeitig, vorzugsweise
2 bis 3 Stunden lang auf einer Temperatur zu halten, die so weit unterhalb der Temperatur
des Prüfraumes liegt, daß sich auf der Auflagefläche bzw. den Bauteilen ein Feuchtigkeitsniederschlag
bildet.
-
Diese erfindungsgemäße Regel beruht auf folgenden Erkenntnissen:
1. Die zu prüfenden Bauteile besitzen wegen ihrer kleinen Masse nur geringe Wärmekapazität
und können sich dadurch schnell der jeweiligen Umgebungstemperatur anpassen. Auf
diese Weise findet auf den Bauteilen keine oder nur geringfügige Taubildung statt.
-
Bei fertigen Geräten sind aber die einzelnen Bauteile mit anderen
Bauteilen in Verbindung gebracht
und stellen so einen Komplex größerer
Wärmekapazität dar. Ein Körper mit größerer Wärmekapazität kann aber äußeren Temperaturänderungen
nicht so schnell folgen wie ein solcher mit kleiner Wärmekapazität. Bei einem Übergang
von tiefer Temperatur zu höherer Temperatur wird also der umfangreichere Körper,
d. h. der aus mehreren Bauteilen gebildete Komplex, länger auf tiefer Temperatur
verweilen als voneinander unabhängige einzelne Bauteile, die kleinere Körper darstellen.
An der Oberfläche des Komplexes wird also eine stärkere Betauung stattfinden.
-
Die Korrosion ist aber abhängig von dem Vorhandensein des bei der
Betauung sich bildenden Schwitzwassers. Da also die Einzelbauteile weniger beschlagen
als die in Geräten eingebauten Teile, schneiden die Einzelbauteile bei der bekannten
Temperaturwechselprüfung besser ab als bei ihrem Verhalten am fertigen Objekt.
-
2. Daraus ist die Lehre zu ziehen, daß das Ausmaß der Korrosion von
Bauteilen von der Zeitdauer abhängt, über welche sich diese auf einer Temperatur
befinden, die unterhalb der Raumtemperatur liegt. Diese Zeitdauer ist nämlich ausschlaggebend
für das Vorhandensein des eine wichtige Rolle bei der Korrosion spielenden Feuchtigkeitsniederschlages.
Zur Prüfung von Bauteilen bei Bedingungen, die denjenigen angepaßt sind, die auch
in der Natur auftreten, ist es daher nur notwendig, den Zeitraum zu verlängern,
den die unabhängigen Bauteile benötigen, um von einer tieferen Temperatur auf die
Temperatur des Prüfraumes zu gelangen. Dann wird es auch möglich, bei der Temperaturwechselprüfung
der Bauteile richtige Ergebnisse zu erzielen.
-
Es ist zwar schon bekannt, die Bauteile mit Wasser, etwa durch Besprühen,
zu benetzen.
-
Diese Methode hat aber zu Ergebnissen geführt, die mit der späteren
Erfahrung am fertigen Objekt nicht übereinstimmten. Der Grund hierfür dürfte in
dem beim Benetzen unvermeidlichen Auswaschen und Abwaschen der Oberfläche liegen.
Bei der Erfindung ist aber das Auswaschen vermieden, weil das gebildete Schwitzwasser
auf den Teilen stehen bleibt und lang sam abtrocknet.
-
In Gegenwart des in einer erfindungsgemäßen Anlage auf den Prüfteilen
niedergeschlagenen und festgehaltenen aggressiven Schwitzwassers laufen die Korrosionsvorgänge
an den überzogenen Teilen, etwa vernickelten Eisenteilen, schnell ab. Poren, durchpolierte
Stellen oder sonstige Fehler zeigen sich bereits nach wenigen Stunden deutlich sichtbar
als braune Roststellen. Die Prüflinge können also in kurzer Zeit, etwa schon nach
2 bis 4 Stunden, durch einfache Sichtkontrolle auf ihr Korrosionsverhalten hin beurteilt
werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die jeweils zur Prüfung herangezogenen,
keine Fehlstellen aufweisenden Teile ohne Nachbearbeitung wieder verwendet werden
können, weil weder ihr Aussehen noch ihre Festigkeit bei der Prüfung verändert worden
ist.
-
Ein einfaches Mittel, um die Temperatur der Auflagefläche bzw. der
darauf angeordneten Bauteile erfindungsgemäß mindestens kurzzeitig auf einer Temperatur
zu halten, die unterhalb derjenigen des Prüfraumes liegt, besteht darin, daß die
Auflageflächen
für die zu prüfenden Bauteile mit einer so großen Masse in Verbindung
gebracht werden, daß sie den zur Betauung erforderlichen Zeitraum benötigen, um
die höhere Temperatur des Prüfraumes anzunehmen.
-
Derartige Auflageflächen sind z. B. Oberflächen großer wärmespeichernder
Körper, die etwa aus einem Metall wie Messing bestehen können. Mit diesen Körpern,
die aus dem Prüfraum herausnehmbar sind, werden die zu prüfenden Bauteile nach dem
Abkühlen der Körper auf Raumtemperatur oder eine Temperatur darunter, etwa bei 15
bis 200 C, z. B. durch Auflegen in Verbindung gebracht. Hierauf werden diese Körper
zusammen mit den Prüflingen in den Prüfraum eingebracht. Der Prüfraum befindet sich
dabei auf einer höheren Temperautr als die Raumtemperatur. Außerdem ist in dem Prüfraum
eine höhere Luftfeuchtigkeit eingestellt. Beim Einbringen in den beispielsweise
bei 40¢ C 90 90°/o Luftfeuchtigkeit besitzenden Prüfraum werden sich also die Oberflächen
der Bauteile mit Kondenswasser beschlagen. Auf die angegebene Weise läßt sich also
ohne größeren Aufwand auch in einfachen Klimaräumen und in großen Kammern mit Konstantklima
eine Betauung erzielen. Die Abscheidung von Kondenswasser setzt sich so lange fort,
bis die Prüfteile die Temperatur des Prüfraumes angenommen haben.
-
Danach beginnt das auf den Teilen befindliche Wasser langsam abzutrocknen.
-
Eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäß zu verwendenden Auflagefläche,
bei welcher eine Absenkung der Temperatur über längere Zeit aufrechterhalten werden
kann, ist dadurch gekennzeichnet. daß die Auflagefläche künstlich gekühlt wird.
Eine solche Kühlung kann beispielsweise durch Umlaufkühlungn mittels Wasser oder
auf elektrischem Wege (Peltier-Effekt) erfolgen. Durch zeitweise unterbrochene Kühlung
kann in beliebiger Folge jeweils eine Betauung bzw. eine gleichmäßige Betauung der
Prüflinge bewirkt werden. Es ist dabei nicht notwendig, die Auflagen der Prüflinge
vor jeder Prüfung aus dem Prüfraum herauszunehmen und auf Zimmertemperatur bzw.
auf eine Temperatur, die unterhalb der Zimmertemperatur liegt, etwa 0° C, zu bringen.
Die Auflageflächen können also bei dieser Ausführung der Erfindung fest in dem Prüfraum
installiert werden. Außerdem ist es nicht notwendig, den Auflageflächen selbst große
Masse zu geben. Es genügt vielmehr, der Auflage z. B. einen hülsenartigen Aufbau
zu geben, der von einem Kühlmittel, etwa Wasser, durchflossen ist. Ein vergleichbarer
Effekt kann auch erzielt werden, wenn das Kühlmittel direkt unter der eigentlichen,
etwa als Blech ausgeführten Auflagefläche in einem schlangenartig hin und her gewundenen
Rohr geführt ist.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß
die zur Prüfung von Schrauben, Nägeln oder anderen Teilen, die einen Stift besitzen,
benutzten Auflageflächen mit Bohrlöchern versehen sind, in welche die Stifte, z.
B. die Gewindeteile der Schrauben eingesteckt werden können. Die Löcher sind in
die Oberflächen der Auflagen eingebracht und sollten Prüfteilen angepaßt sein, indem
mindestens der Durchmesser dieser Löcher so bemessen ist, daß die Stifte der Prüfteile
gerade hineinpassen, so daß guter Wärmekontakt gegeben ist. Die Auflageflächen können
auch ein Sortiment von Bohrlöchern mit verschieden großen Durchmessern und Tiefen
aufweisen.
-
Dadurch ist es möglich, z. B. Schrauben verschiedener
Größe
gleichzeitig zu prüfen. Die Prüflinge, insbesondere Schrauben, erhalten bei dieser
Art der Anbringung in sehr starker Annäherung ein thermisches Verhalten, das demjenigen
entspricht, welches beim natürlichen Gebrauch zu erwarten sein wird.
-
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sind auch andere Teile, etwa
Blechteile, prüfbar. Zur Prüfung dieser Teile ist es vorteilhaft, die Auflageflächen
so groß zu machen, daß sie mindestens etwa der größten Abmessung der zu prüfenden
Teile entsprechen. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht einfach darin, daß dabei
der größte Teil des zu prüfenden Bauteiles der Einwirkung des Schwitzwassers ausgesetzt
wird. Zur Erhöhung des Wärmekontaktes ist es auch möglich, die Oberflächenform der
Auflagen der Form der Prüflinge, etwa Blechteilen anzupassen.
-
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele enthalten. Die Zeichnung
umfaßt in Fig. 1 das schematisierte, perspektivische Schaubild einer erfindungsgemäß
ausgestalteten Korrosionsprüfanlage, in Fig. 2 einen teilweise aufgebrochen dargestellten
Wärmespeicherkörper, in welchem Vertiefungen zur Prüfung von Schrauben usw. eingebracht
sind, in F i g. 3 eine Auflage, in welcher eine Leitungsführung für Kühlwasser vorgesehen
ist, und in Fig. 4 eine Auflage mit hülsenartigem Aufbau, der von Wasser als Kühlmittel
durchflossen ist.
-
In dem in Fig. 1 dargestellten Schrank 1 befindet sich der Prüfraum
2, der mit der Tür 3 verschließbar ist. Zur Einstellung einer gleichmäßigen Temperatur
in dem Raum 2 ist ein durch das Kontaktthermometer 4 gesteuerter Thermostat vorgesehen.
Die Einstellung des im Raum 2 gewünschten Feuchtigkeitsgrades der Luft erfolgt durch
Drehen des Schalters 5.
-
Durch den Schalter 5 wird eine Verdunstungsanlage in Tätigkeit gesetzt.
An dem Schaltbrett 6 befinden sich noch Schalter zum Betätigen einer etwa einzuschaltenden
Kühleinrichtung eines Ventilators und außerdem die Anzeigelampen 7 und 8, die als
Signale für das Funktioniereni der Einrichtung dienen. Die Versorgungseinrichtungen
für den Prüfraum 2, also der Thermostat, die Luftbefeuchtungseinrichtung usw. befinden
sich im unteren Teil des Schrankes hinter der Jalousie 9.
-
Auf den Oberflächen der Auflagen 10, 11, 12 und 13, welche mittels
Halterungen an den Seitenwänden des Raumes 2 gehalten werden, sind die Prüflinge
gelagert. Die Auflagen 10 und 11 sind massive Messingblöcke mit einer Länge von
300 mm, einer Breite von 80 mm und einer Dicke von 50 mm. Der Block 10 besitzt in
seiner Auflageoberfläche, also seiner einen Breitseite, 35 mm tiefe Bohrlöcher,
in welche als Prüflinge Schrauben 14, 14 a eingesteckt sind. Die Auflage 11 besitzt
eine glatte Oberfläche, auf welcher zur Prüfung ein Blech 15 aufgelegt ist. Die
Auflage 12 entspricht in ihrer Ausführung weitgehend der Auflage 10. Der hauptsächliche
Unterschied besteht darin, daß sie in ihrem unteren Teil eine Kühlleitung 29 (Fi
g. 3) für Wasser enthält. Das Kühlwasser wird mittels der beiden Schläuche 16, 17
durch die in der Seitenwand des Raumes 2 vorgesehenen Durchführungen 18, 19 hindurch
zu- bzw. abgeleitet (vgl.
-
F i g. 3). Auf der gekühlten Auflage 12 befinden sich als Prüflinge
20 Schrauben und Niete (vgl. auch Fig. 3). Die Auflage 13, auf welcher sich als
Prüf-
ling das Blech 21 befindet, ist elektrisch durch ein in der Kühltechnik an
sich bekanntes Peltier-Element gekühlt. Die Stromzuführung erfolgt über die Leitung
22, welche durch die Durchführung 23 in der einen Seitenwand des Schrankes 1 in
den Raum 2 hineingeführt ist. Bei geschlossener Tür 3 sind die Prüflinge durch das
Fenster 24 hindurch beobachtbar.
-
In der Fig. 2 ist die Auflage 10 vergrößert herausgezeichnet. An
der abgebrochenen Ecke ist in der Bruchfläche 25 das Bohrloch 26 sichtbar. Die Schraube
14 a ist mit ihrem Gewindeteil 27 in dieses Bohrloch eingeschoben. Die übrigen Schrauben
14 sind in Bohrlöcher, von denen die mit 28 bezeichneten frei geblieben sind, eingeschoben,
so daß nur ihre Köpfe an der Oberfläche der Auflage 10 zu sehen sind.
-
Die Anwendung einer Auflage 10 oder 11, also einer solchen, die nur
durch die Wärmekapazität ihrer Masse wirkt, erfolgt etwa in der Weise, daß diese
Auflagen 10, 11 bereits am Morgen aus dem Prüfraum 2 herausgenommen werden. Nachdem
sie die Raumtemperatur (etwa 200 C) angenommen haben, werden sie am Abend mit den
zu prüfenden Proben, die aus der Tagesfertigung entnommen sind, beschickt und in
den Prüfraum 2 eingebracht. Im Prüfraum 2 herrscht eine Temperatur von 400 C bei
etwa 900/0 relativer Luftfeuchte. Nach dem Einbringen beginnt sich auf den Schrauben
14 und auf dem Blechteil 15 so lange Feuchtigkeit niederzuschlagen, bis die Auflagen
10 und 11 und die damit in Verbindung stehenden Prüflinge 14 und 15 die Prüfraumtemperatur
angenommen haben. Bei der oben angegebenen Ausführung der Auflagen als Messingblöcke
ist das Schwitzwasser, welches sich auf den Teilen niederschlägt, hinreichend lang,
etwa 2 Stunden, auf den Prüflingen vorhanden, so daß die Korrosionsvorgänge ablaufen
können. Die Fehlstellen der mit Nickel überzogenen Eisenschrauben 14, 14 a können
am nächsten Morgen in einfacher Weise als deutlich sichtbare braune Roststellen
ausgemacht werden.
-
Die Auflage 12 ist in F i g. 3 vergrößert dargestellt.
-
Dabei ist ein Teil der Prüflinge 20 weggelassen, um den Verlauf der
sich an die Schläuche 16, 17 anschließende Kühlleitung 29, die gestrichelt eingetragen
ist, deutlich darstellen zu können. Durch den Schlauch 16, der an dem Stutzen 30
angesteckt ist, tritt das kalte Wasser in die Kühlleitung29, die in dem unteren
Teil der Auflage 12 liegt, ein. Vom Stutzen 30 aus, der am einen Ende der einen
kleinen Schmalseite der Auflage 12 liegt, führt die Kühlleitung 29 entlang der einen
langen Schmalseite und wird dann über die Windungen 31, 32 und 33 in der Form eines
M hin- und hergeführt, bis sie am anderen Ende der Schmalseite beim Stutzen 34 wieder
austritt. An diesem Stutzen 34 ist der Schlauch 17 angesteckt, durch welchen das
Wasser wieder abfließen kann. Durch die M-artige Führung der Kühlleitung 29 wird
eine gute Kühlung der Auflage 12 erzielt. Die Prüflinge20, Schrauben und Niete sind
im oberen Teil der aus Messing bestehenden Auflage 12 in Bohrlöcher eingesteckt,
die denjenigen entsprechen, die in der Auflage 10 (26 in F i g. 2) eingebracht sind.
-
Der hülsenartige Aufbau der Auflage 35, die in F i g. 4 dargestellt
ist, besteht aus 2 mm dickem vernickeltem Messingblech. Im gestrichelt ausgezogenen
Innenraum 36 der Hülse befindet sich, durch Leitbleche 37, 38 und 39 abgeteilt,
die M-artig gewundene Durchfließbahn für das Kühlwasser. Das Kühlwasser
wird
durch den an dem Stutzen 40 angesteckten Schlauch 41 zugeleitet und fließt durch
den am Stutzen 42 angebrachten Schlauch 43 wieder ab. Die beiden Stutzen40. 42 befinden
sich an den beiden Enden der einen schmalen Längs seite 44 der Auflage 35. Die Leitbleche
37, 38 und 39 sind im Inneren der Hülse parallel zu den kleinen Schmalseiten angeordnet
und lassen wechselseitig nur jeweils an ihrem einen Ende einen Durchtritt für das
Wasser frei, Dadurch wird in an sich bekannter Weise die M-artig geführte Durchfiießbahn
für das Kühlwasser und eine gute Kühlung erhalten. Durch Einfügen zusätzlicher Leitbleche
kann eine häufigere Windung der Durchfließbahn und damit eine erhöhte Kühlwirkung
erzielt werden.
-
Die durch Kühlmittel abkühlbaren Auflagen 12, 13 und 35 können beliebig
oft und beliebig lange auf einer tieferen Temperatur als derjenigen des Prüfraumes
gehalten werden. Die bei den Auflagen 10 und 11 erzielten Ergebnisse werden z. B.
mit den Auflagen 12 und 13 erhalten, wenn eine Abkühlung dieser Auflagen auf 15
bis 200 C erfolgt und 2 Stunden aufrechterhalten wird.
-
Durch die willkürlich abkühlbaren Auflagen ist es möglich, die Korrosionspnifungn
abzukürzen. Dazu wird z. B. die Auflagefläche 12, die sich in dem auf 400 C (bei
etwa 90°/o relativer Luftfeuchte) aufgeheizten Prüfraum 2 befindet in einem Abstand
von 2 Stunden mit Wasser von etwa 140 C jeweils 5 Minuten lang gekühlt. Bei dieser
Ausgestaltung des Verfahrens ist es schon nach 4 bis 6 Stunden möglich, die Beurteilung
der Prüflinge mit einer in den meisten Fällen hinreichenden Sicherheit vorzunehmen.
-
Patentansprüche: 1. Anlage zur Prüfung der Korrosionsfestigkeit von
Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagefläche für die zu prüfenden Bauteile
Mittel zugeordnet sind, um diese Fläche bzw. die darauf angeordneten Bauteile mindestens
kurzzeitig, vorzugsweise zwei bis drei Stunden lang auf einer Temperatur zu halten,
die so weit unterhalb der Temperatur des Prüfraumes liegt, daß sich auf der Auflagefläche
bzw. den Bauteilen ein Feuchtigkeitsniederschlag bildet.