DE3935130A1 - Verfahren zur verwechslungspruefung von werkstuecken aus stahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwechslungsprüfung von Werkstücken aus Stahl gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Eine Verwechslungsprüfung an Werkstücken aus Stahl erfolgt in den meisten Fällen über die Bestimmung der Werkstoffidentität mittels eines Spektrometers. Es gibt dafür sowohl stationär eingerichtete als auch transportable Betriebsspektrometer, bei denen das Luft-Emissions-Spektrum des auf der unbehandelten Oberfläche abgefunkten Werkstückes mit dem Spektrum einer Referenzprobe verglichen wird. Die chemische Ist-Analyse des etwa 100 mm langen Referenzstückes wird üblicherweise entweder naßchemisch oder im Labor mittels eines Vakuum-Emissions-Spektrometers ermittelt. Der Kohlenstoffgehalt des Werkstückes kann spektroskopisch nur sehr ungenau oder gar nicht bestimmt werden, so daß ein weiteres Verfahren zur Kohlenstoffbestimmung erforderlich ist. Üblicherweise wird dazu im Betrieb die visuelle Schleiffunkenprüfung eingesetzt. Dieses Verfahren ist nicht hundertprozentig aussagefähig, da die Schleiffunkenprüfung eine subjektive Prüfung ist und bei Werkstoffgüten mit nur geringen Unterschieden im Kohlenstoffgehalt infolge des begrenzten Wahrnehmungsvermögens durch das menschliche Auge die Fehlerrate noch sehr hoch ist. Außerdem ist dieses Verfahren nicht protokollfähig, so daß spätere Reklamationen seitens des Abnehmers nur sehr schwer überprüft werden können. Aber auch die Spektralprüfung selbst ist kein absolut sicheres Verfahren, da bei Werkstücken aus Werkstoffen mit nur geringen Unterschieden in den Gehalten der wesentlichen Legierungselemente Fehlprüfungen bis zu 10% vorkommen können. Ursache dafür ist, daß bei dem in atmospärischer Luft gezogenen Lichtbogen auf der unbehandelten Oberfläche des Prüflings verfälschte Spektren entstehen können, die auch bei Werkstoffidentität von dem Spektrum des Referenzstückes abweichen können. Aus diesem Grunde ist vorgeschlagen worden, eine Kontrollprüfung mit einem zweiten Spektrometer durchzuführen (DE-OS 35 08 325). Nachteilig dabei ist, daß bei diesem Verfahren die Anordnung eines Zwischenpuffers und eines Bypasses erforderlich ist, da es nur sehr selten gelingt, die Kontrollprüfung ebenfalls im Takt der Fertigung durchzuführen.

Alternativ zur Spektralprüfung kann auch ein inzwischen weiter entwickeltes rechnergestütztes Wirbelstromverfahren als Verwechslungsprüfung verwendet werden. Bei dieser Prüfung wird z. B. im Spulendurchlaufverfahren mittels Wirbelstrom durch verschiedene Parametereinstellungen eine Vielzahl von Ortskurven des zu prüfenden Werkstückes erfaßt und mit Referenzortskurven verglichen. Die Referenzortskurven werden wegen der Vielzahl der z. B. beim Spulendurchlaufverfahren zu ermittelnden Meßwerte und wegen des sogenannten Randeinflusses an ca. 2-3 m langen Werkstücken ermittelt, wobei es erforderlich ist, für jede Werkstoffgüte Referenzwerkstücke in unterschiedlichen Abmessungen, Glühzuständen und Kaltverformungsgraden zu bevorraten und zu hantieren. Da die Referenzwerkstücke vom Gewicht her nur noch schwer bzw. nicht mehr von Hand bewegt werden können, sind entsprechende Transportvorrichtungen, z. B. Drehkran erforderlich, um die Werkstücke in die Prüflinie einzulegen bzw. wieder herauszunehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren für die Verwechslungsprüfung von Werkstücken aus Stahl anzugeben, bei dem in kürzerer Prüfzeit eine protokollmäßig belegbare und einwandfreie Identifizierung des Werkstückes in einfacher Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Verwendung des an sich bekannten Wirbelstromprüfverfahrens als Verwechslungsprüfung zeigt gegenüber der Spektralprüfung einige Vorteile. Da die Prüfung im Spulendurchlaufverfahren erfolgt, kann diese Prüfung einfach und problemlos in eine Fertigungsfließlinie integriert werden und es ist kein getakteter Quertransport wie bei der Spektralprüfung erforderlich. Außerdem ist die Prüfzeit im Vergleich zur Spektralprüfung kürzer, so daß die Verwechslungsprüfung nicht mehr einer der zeitbestimmenden Arbeitsschritte in der Fließfertigung ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß über die Spektralprüfung hinausgehend die Werkstücke nicht nur hinsichtlich des Einsatzwerkstoffes, sondern auch im Hinblick auf den Lieferzustand, z. B. geglüht, nicht geglüht unterschieden werden können. Nachteilig bei der Wirbelstromprüfung ist die Bevorratung und das Hantieren der ca. 2-3 m langen Referenzwerkstücke. Zur Überwindung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Referenzwerkstück mindestens das erste Werkstück eines Fertigungsloses zu verwenden und dieses mit Hilfe der Spektralprüfung zu identifizieren, wobei für diese Prüfung nur ein Spektralprüfreferenzstück von ca. 100 mm Länge erforderlich ist. Nach der Identifizierung des ersten Werkstückes eines Fertigungsloses mittels der Spektralprüfung werden im Spulendurchlaufverfahren die das Werkstück charakterisierenden Ortskurven ermittelt. Diese werden im Rechner abgespeichert und als Vergleichsortskurve für alle nachfolgenden Werkstücke eines Fertigungsloses verwendet. Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann in der Weise verbessert werden, daß man nicht nur das erste, sondern z. B. die ersten drei Werkstücke eines Fertigungsloses mittels der Spektralprüfung identifiziert und von diesen die Ortskurven mittels des Wirbelstromprüfverfahrens ermittelt. Der jeweils gebildete Mittelwert dient dann als Vergleichsortskurve für alle nachfolgenden Werkstücke eines Fertigungsloses. Mit der Mittelwertbildung können die üblichen Schwankungsbreiten der das Werkstück charakterisierenden Merkmale besser erfaßt werden.

Weiterbildend wird vorgeschlagen, für Werkstücke mit einem zweifelhaften Ergebnis der Verwechslungsprüfung mittels Wirbelstrom eine Spektralprüfung als Kontrollverfahren einzusetzen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die bereits bekannten Vorzüge des Wirbelstromprüfverfahrens als Verwechslungsprüfung im Vergleich zu einer Spektralprüfung genutzt werden, ohne dabei die als Nachteil anzusehende Bevorratung und das Hantieren der ca. 2-3 m langen Referenzwerkstücke in Kauf nehmen zu müssen. Außerdem sind im Vergleich zum Verfahren mit einer zusätzlichen Wiederholung der Spektralprüfung kein Zwischenpuffer und kein Bypass erforderlich. Die bisher übliche subjektive Schleiffunkenprüfung zur Ermittlung des Kohlenstoffgehaltes kann ebenfalls entfallen, so daß die Fehlerrate bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, eine einwandfreie Funktion des Wirbelstromprüfgerätes vorausgesetzt, sehr klein wird und im günstigsten Falle gegen Null geht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl hinsichtlich der Spektralprüfung als auch der Wirbelstromprüfung protokollfähig, so daß mögliche Reklamationen seitens des Abnehmers gezielt überprüft werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand einer schematischen Darstellung in der einzigen Figur näher erläutert.

Im Prüfabschnitt einer nicht näher dargestellten Fertigungsstraße werden die einzelnen Rohre 1-4 nacheinander durch die Prüfeinrichtung transportiert. Dabei gibt der lang ausgezogene Pfeil 5 die Transportrichtung an. Das Rohr 1 eines fiktiven Fertigungsloses wird beim Einlauf in den Prüfabschnitt mittels einer Prüfsonde 6 abgefunkt. Die das Rohr 1 identifizierenden Ist-Werte einiger ausgesuchter Legierungselemente werden in Form von Meßsignalen über einen Lichtleiter 7 an ein Betriebsspektrometer 8 weitergegeben, das seinerseits hieraus Spektralsignale bildet, die über eine Leitung 9 in einen Rechner 10 gespeist werden. Im Rechner 10 sind die Soll-Werte eines entsprechenden Spektral-Referenzstückes abgespeichert, so daß ein Soll-Ist/Abgleich vorgenommen werden kann. Nach der Identifizierung des Rohres 1 des Fertigungsloses durchläuft dieses die Spule 11 einer Wirbelstromprüfanlage 12, die bei diesem Verfahren als Verwechslungsprüfgerät fungiert. Die beim Durchlauf des Rohres 1 durch die Spule 11 ermittelten Ortskurven werden als Meßsignale über eine Leitung 13 dem Prüfgerät 12 zugeführt, indem sie in verarbeitungsfähige Signale umgewandelt und über eine Leitung 14 in den bereits erwähnten Rechner 10 eingespeist werden. Im Rechner 10 wird das Ergebnis der Spektralprüfung des Rohres 1 den ermittelten Ortskurven mittels der Wirbelstromprüfung zugeordnet. Die abgespeicherten Ortskurven dienen als Vergleichsortskurven für alle nachfolgenden Rohre 2-4, wobei für sie die Identifizierung mittels Spektralprüfung entfallen kann. Aus dem Abgleich der Ist-Soll/Ortskurven wird im Rechner 10 ein Steuersignal abgeleitet, das über eine Leitung 15 einer nicht näher dargestellten Sortiervorrichtung 16, z. B. ein Auswerfer oder eine Transportweiche zugeführt wird. Zur Verbesserung des Verfahrens wird nicht nur das Rohr 1 eines Fertigungsloses, sondern die Rohre 1-3 mittels der Spektralprüfung identifiziert und deren Ortskurven beim Durchlauf durch die Spule 11 ermittelt. Die im Rechner 10 dann vorgenommene Mittelwertbildung aller Ortskurven bildet dann die Vergleichsortskurve für den Soll-Ist/Vergleich aller nachfolgenden Rohre.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verwechslungsprüfung von Werkstücken aus Stahl, bei dem der Ist-Wert mehrerer, das Werkstück identifizierende Merkmale erfaßt und mit denen eines Referenzwerkstückes verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Ist-Wertes der Merkmale eine an sich bekannte Wirbelstromprüfung verwendet wird, bei der die das Werkstück identifizierenden Merkmale in Form von Ortskurven ermittelt und mit denen eines Referenzwerkstückes verglichen werden und die Ortskurven mindestens des ersten, mittels einer Spektralprüfung identifizierten Werkstückes eines Fertigungsloses als Vergleichsortskurve für alle nachfolgenden Werkstücke des Fertigungsloses verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den ersten drei mittels der Spektralprüfung identifizierten Werkstücken eines Fertigungsloses die Ortskurven ermittelt und der jeweils daraus gebildete Mittelwert als Vergleichsortskurve für alle nachfolgenden Werkstücke des Fertigungsloses verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstücke mit einem zweifelhaften Ergebnis der Verwechslungsprüfung mittels Wirbelstrom mit einer Spektralprüfung als Kontrollverfahren überprüft werden.