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Dokumentenidentifikation DE19923997C2 15.05.2003
Titel Ultraschall-Detektionsverfahren und Ultraschalldefektdetektionsvorrichtung für Lagerringe
Anmelder NSK Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kiuchi, Akihiro, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Kamamura, Kikuaki, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Ohori, Manabu, Fujisawa, Kanagawa, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 26.05.1999
DE-Aktenzeichen 19923997
Offenlegungstag 09.12.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.05.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2003
IPC-Hauptklasse G01N 29/10

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschall-Detektionsverfahren und eine Ultraschalldefektdetektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bzw. nach Patentanspruch 6.

Verfahren und Vorrichtung sind beispielsweise für einen Lagerring oder Tragering eines Rollenlagers mit zugespitzten Rollen und ein Rollenlager mit zylindrischen Rollen, wie insbesondere eines Walzenzapfenlagers für Stahl, auf das eine große Belastung ausgeübt wird, geeignet.

Konvensionellerweise wird als Ultraschall-Detektionsverfahren ein Normalstrahlverfahren verwendet, nach welchem während des Herstellungsverfahrens eines Stahlprodukts für einen Lagerring das gewalzte Stahlprodukt innerhalb von Wasser oder auf einem Ständer plaziert wird und eine Ultraschallwelle von der äußeren peripheren Oberfläche zum inneren Teil des Stahlprodukts gesandt wird, um somit den Defekt des Lagerringes zu detektieren, siehe Special Steel, volume 46, Nr. 6, Seite 31, herausgegeben von Special Steel Club Co.

Weiterhin wurde als Ultraschall-Detektionsverfahren zum Detektieren eines Defekts in oder auf der Oberfläche eines Rollenelements, wie einer Kugel, einer Rolle oder dergleichen, in vielen Fällen ein Verfahren angewandt, in welchem eine Ultraschallwelle mit einer Frequenz im Bereich von 15 MHz bis 50 MHz zum Rollenelement gesendet wird, um einen mikroskopischen Defekt zu erkennen.

Das vorher erwähnte konventionelle Ultraschalldetektionsverfahren für ein Stahlprodukt für einen Lagerring wurde jedoch hauptsächlich entwickelt, um eine Gasblase im Stahlprodukt oder einen Defekt, wie einen nicht gepreßten Teil oder dergleichen des Stahlprodukts im Walzverfahren zu erkennen, aber es wurde nicht entwickelt, um einen mikroskopischen Defekt in der Nähe der Oberfläche des Stahlprodukts oder ein großes nicht metallisches dazwischenliegendes Material von ungefähr einigen 100 µm innerhalb des Stahlprodukts zu erkennen.

Das kommt daher, da die tote Zone gerade unterhalb der Oberfläche des Stahlprodukts zur Zeit der Durchführung der Ultraschalldetektion groß ist, da die Oberfläche des Stahlprodukts, die dem Walzverfahren unterworfen wurde und so gelassen wurde, wie sie rauh ist. Weiterhin ist es, da eine Biegung, Torsion oder dergleichen im Stahlprodukt vorhanden ist, schwierig, die Distanz zwischen dem Stahlprodukt und dem Meßkopf konstant zu halten, und es ist insbesondere unmöglich, einen mikroskopischen Defekt in der Nähe der Oberfläche des Stahlproduktes zu detektieren. Weiterhin kann im Falle des Detektierens eines Defektes innerhalb des Stahlprodukts mit einem großen Durchmesser, der 100 mm übersteigt, da es notwendig ist, die Detektionsfrequenz auf eine niedrige Frequenz einzustellen, um eine Verschlechterung der Empfindlichkeit durch die Dämpfung der Ultraschallwelle zu verhindern, nur ein Defekt von ungefähr einigen Millimetern detektiert werden.

Das Ultraschalldetektionsverfahren, das für die Prüfung eines Walzelements verwendet wird, wurde hauptsächlich entwickelt, um effizient einen Sprung oder einen mikroskopischen Oberflächendefekt des Walzelements zu detektieren. Eine solche Aufgabe dieses Ultraschalldetektionsverfahrens wird verständlich aus der Tatsache, daß eine sehr hohe Frequenz im Bereich von 15 MHz bis 50 MHz, die einen mikroskopischen Defekt erkennen kann, in diesem Verfahren verwendet wurde.

Gemäß der aktuellen technischen Entwicklung wurde es beispielsweise möglich, ein mikroskopisches, nicht metallisches dazwischenliegendes Material von ungefähr 0,01 mm (10 µm) unter Verwendung der Ultraschallwelle mit einer hohen Frequenz (beispielsweise 50 MHz bis 150 MHz) zu erkennen. Wenn die Frequenz jedoch erhöht wird, so wird der Dämpfungsgrad der Ultraschallwelle innerhalb des Stahlprodukts größer (der Dämpfungsgrad der Ultraschallwelle wird weiterhin größer, wenn der Grad der Rauhigkeit der Oberfläche des Stahlprodukts größer wird), so daß die Defektdetektion nur im Bereich von der Oberfläche des Stahlprodukts zu einer Position von beispielsweise ungefähr 3 mm unterhalb der Oberfläche durchgeführt werden. Somit wurde es unmöglich, ein Produkt, wie einen Lagerring wirksam zu inspizieren, wobei es da erforderlich ist, daß dieser auf einen Defekt in seinem inneren Teil inspiziert wird.

Die Gesamtmenge des nicht metallischen dazwischenliegenden Materials, das im Stahlprodukt enthalten ist, das für einen Lagerring verwendet wird, wurde durch die aktuelle Verbesserung der Stahlherstellungstechnik vermindert. Insbesondere ist die Erzeugungshäufigkeit eines Defekts, wie beispielsweise eines Makrostreifendefekts oder dergleichen, wobei es sich hier um ein typisches Beispiel eines großen nicht metallischen dazwischenligenden Materials handelt, vermindert worden. Ein solcher Defekt, wie ein Makrostreifendefekt oder dergleichen, verbleibt jedoch manchmal innerhalb eines Stahlprodukts, und so hat es einen Fall gegeben, bei dem ein vorzeitiges Brechen des Lagers durch den Makrostreifendefekt oder dergleichen aufgetreten ist. Somit ist es wünschenswert, ein Verfahren für das wirksame Detektieren eines Defektes, wie eines Makrostreifendefekts oder dergleichen, der innerhalb eines Stahlprodukts verbleibt, im Vorhinein zu liefern, um die Zuverlässigkeit eines Lagers zu verbessern.

Beispielsweise tritt, da ein Lager, wie ein Stahlrollenlager oder dergleichen, mit einer sehr hohen Belastung beansprucht wird, die maximale Scherbeanspruchung innerhalb eines Stahlprodukts in einem Bereich von der Position nahe dessen Oberfläche bis zu einer tiefen Position mehrere Millimeter von dieser Oberfläche entfernt auf. Somit ist es notwendig, nicht nur einen Defekt gerade unterhalb der Oberfläche des Stahlproduktes zu erkennen, sondern auch einen Defekt in einer tieferen Position innerhalb des Stahlprodukts.

Ein Beispiel eines Verfahrens für das Detektieren der Verteilung eines relativ kleinen nichtmetallischen dazwischenliegenden Materials innerhalb eines Stahlmaterials ist in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung Hei.9-257761 beschrieben. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, alle Stahlprodukte zu untersuchen, da die Detektion nach dem Einstellen der Oberflächenrauhigkeit einer Probe des Stahlprodukts durch ein Schleifglättungsverfahren durchgeführt wird.

Aus dem Artikel von J. und H. Krautkrämer: "Werkstoffprüfung mit Ultraschall", 5. Aufl. 1986, Seiten 349-356 und 518-519 ist ein Ultraschall-Detektionsverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Dabei wird ein Impulsechoverfahren für Lagerschalen offenbart, die in zwei Hälften geteilt sein können. Die Prüfung erfolgt beispielsweise im Tauchtechnikverfahren, wobei die Lagerschalen auf eine Drehvorrichtung gebracht und kontinuierlich oder schrittweise axial durch Prüfköpfe abgetastet werden. Die Frequenzen betragen bis zu 5 MHz, wobei allerdings nichts über transversale oder longitudinale Wellen oder über eine entsprechende Änderung des Einfallswinkels ausgesagt ist.

Es wird nach dieser Druckschrift darauf hingewiesen, dass für kleine oder offene Anrisse die Amplitudenmethode mit 35° bis 45° Transversalwellen verwendet werden kann und dass bei tieferen Anrissen Randwellen verwendet werden können. Die Transversalwellen können beim Winkelverfahren im Bereich von 35° bis 45° verwendet werden.

EP 0193924 A2 zeigt eine Inspektionsvorrichtung für elektrische Maschinen mit zwei Detektoreinheiten. Jeder Detektor weist eine Rechtwinkelsonde und eine Schrägsonde auf. Die Rechtwinkelsonden emittieren longitudinale Wellen und die Schrägsonden transversale Wellen. Die longitudinalen Wellen werden von einer Innenwand eines Bandes reflektiert und die transversalen Wellen konvergieren auf der Innenseite des Bandes und werden zu einer weiteren Detektoreinheit reflektiert.

DE 38 08 473 C1 offenbart eine Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung langer Bauteile, insbesondere von Wellen, mit einem Prüfkopf, der in axialer Richtung einer Welle verstellbar ist. Zur Verstellung dienen Halter und Verlängerungselemente, die mit einer Führungsstange verbunden sind, die mit einem Antriebsrad in Eingriff ist. Dies wird von einem Schrittmotor angetrieben.

Im Hinblick auf den oben genannten Artikel von J. und H. Krautkrämer liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ultraschall-Detektionsverfahren und eine Ultraschalldetektionsvorrichtung für einen Lagerring zu liefern, die genau Defekte im gesamten Querschnitt von der Oberfläche bis zum Inneren des Lagerringes detektieren kann, wobei der Defekt insbesondere ein metallisches Material innerhalb des Lagerringes sein kann, um dann gegebenenfalls zu gewährleisten, dass im Lager kein Defekt vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.

Erfindungsgemäß kann es als vorteilhaft betrachtet werden, wenn ein fokussierender Meßkopf der eine strenge Richtwirkung aufweist, als Ultraschallmeßkopf verwendet wird.

Um in einfacher Weise bei einem Lager mit zugespitzten Rollen, bei denen es schwierig ist, den Meßkopf in dichten Kontakt mit der Umlaufebene des Ringes zu bringen, sowie bei einem Lager mit abgeschrägten Rollen, die Ultraschalldetektion in relativ kurzer Zeit durchführen zu können, wird das Verfahren in einem Ultraschallwellenübertragungsmedium durchgeführt, das es in relativ kurzer Zeit ermöglicht, wirksam einen Defekt im Lagerring zu detektieren.

Als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung wird der Lagerring so überprüft, dass kein Defekt in einem Bereich von Oberfläche bis zu einer Position tiefer als die Position der maximalen Scherbelastung des Lagerringes vorliegt, unabhängig von der Größe des Lagerringes, so dass ein Fehlen eines inneren Defekts des Lagers gewährleistet werden kann.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin als vorteilhaft zu betrachten, wenn die Kristallkorngröße des Lagerrings nach einer Thermofixierungsverarbeitung auf Nr. 8 (Austenitkorngröße) oder mehr festgesetzt ist, um dessen Struktur zu stabilisieren. Dabei können sowohl das Winkelstrahlverfahren als auch das Normalstrahlverfahren als Ultraschalldetektionsverfahren verwendet werden.

Die thermische Bearbeitung des Lagers während dessen Herstellungsverfahren kann in unterschiedlicher Weise verlaufen. Da sich der Grad der Dämpfung der Ultraschallwellen in Abhängigkeit von der Art der Metallstruktur ändert (siehe: "Ultrasonic Detection Test A": herausgegeben von der Japaneses society for Nondestructive Testing (Co.) Seite 158, ist es vorteilhaft, für die Detektion die am besten geeignete Metallstruktur für den Lagerring zu verwenden.

Obwohl der Lagerring mehreren Werbebehandlungen während seines Herstellungsverfahrens unterworfen wurde, wird bei einem Verfahren, in welchem ein Lagerstahl auf eine hohe Temperatur von 1200° erhitzt und dann dem vorangehenden Verfahren unterworfen wurde, durch ein Selbstkühlungsverfahren oder ein Gebläsekühlungsverfahren gekühlt. In diesem Fall kann die Metallstruktur des Lagerrings in ihrer strukturellen Konfiguration so variieren, dass ein Teil des Lagerrings durch die Perlitstruktur und der verbleibende Teil durch die Martensit-Struktur ausgebildet wird.

Wenn der Lagerring der Karbonisierungs- oder Karbonitrierungsverarbeitung unterzogen wird, so wird anschließend wie in der vorher erwähnten Weise ein Selbstkühlungsverfahren oder ein Gebläsekühlungsverfahren nach dem Karbonisierungs- oder Karbonitrierungsverfahren durchgeführt. In diesem Fall ist die Metallstruktur des Lagerrings gleichförmig, verglichen mit der des Lagerstahls, und der karbonisierte Stahl hat einen Karbondichtegradient von seiner Oberfläche zu seinem inneren Teil, so daß der Lagerring im Vergleich mit dem Lagerstahl eine teilweise eindeutige strukturelle Konfiguration, insbesondere eine geschichtete Struktur, aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Detektion mit einem Lagerring durchgeführt, der solche unterschiedlichen strukturellen Konfigurationen aufweist, wobei die Dämpfung der Ultraschallwelle durch die unterschiedlichen strukturellen Konfigurationen teilweise groß wird, und es dabei schwierig ist, den gesamten Querschnitt eines solchen Lagerringes, der eine Dicke aufweist, die 10 mm übersteigt, zu detektieren.

Weiterhin werden, da der Lagerring große Kristallkörner oder Duplexkörner aus großen und kleinen Kristallkörnern enthält, sogenannte baumförmige Echos (ein Zustand, in dem Störungen unregelmäßig in einer Baumform nahe einem Defektsignal erscheinen, so daß der Signal-Rausch-Abstand des Defektsignals schlecht ist) in einer Art entstehen, daß die Ultraschallwelle durch die Kristallkörner reflektiert wird und die reflektierte Welle als Echo wahrgenommen wird, so daß es schwierig ist, die Defektechos von den baumförmigen Echos zu unterscheiden.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben als Ergebnis von Forschung und Entwicklung herausgefunden, daß die. Konfiguration der Metallstruktur, die am geeignetsten für die Detektion des Lagerringes ist, die Martensit-Struktur ist, die durch das Aussetzen eines Lagerringes dem Thermofixierungsverarbeitung des Härtens- und Temperverfahrens oder der Thermofixierungsverarbeitung der Karbonisierungs- oder Karbonitrierungsverarbeitung und den Härtungs- und Temperverfahren erzielt wird. Die Erfinder haben herausgefunden, daß in diesem Fall der Grad der Dämpfung der Ultraschallwelle klein ist, und daß die Defektechos weniger durch die baumförmigen Echos beeinflußt werden.

Wenn die Frequenz der Ultraschallwelle 30 MHz überschreitet und 50 MHz erreicht, so wird, sogar wenn der Lagerring, dessen Struktur eingestellt wurde, verwendet wird, der Grad der Dämpfung der Ultraschallwelle groß, und es wird schwierig, den gesamten Querschnitt des Lagerringes zu detektieren.

Einige der Lager werden mit einer großen Belastung belastet, und so werden deren Lagerringe durch das Rollen einer großen Scherbelastung bis tief in ihre inneren Teile unterworfen. Somit besteht die Notwendigkeit, zu detektieren, daß der Lagerring kein großes dazwischenliegendes Material enthält, im Bereich von der Oberfläche bis zu dessen tiefem inneren Teil als auch dem Teil nahe seiner Oberfläche.

Im Hinblick auf die vorher erwähnten Tatsachen wird in der vorliegenden Erfindung die Ultraschalldetektion für der Lagerring durchgeführt, indem eine Frequenz verwendet wird, die nicht höher als 30 MHz ist.

Weiterhin ist es, wenn die Frequenz nicht höher als 2 MHz ist, obwohl der Dämpfungsgrad der Ultraschallwelle klein ist, ziemlich schwierig, einen kleinen Defekt zu erkennen. Somit sollte die Frequenz vorteilhafterweise 2 MHz nicht unterschreiten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Vorrichtung zeigt, die für ein Ultraschalldetektionsverfahren für einen Lagerring gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Teststück zeigt, das mit einem künstlichen Defekt rechtwinklig zu einer Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) versehen wurde;

Fig. 3 ist eine Kurve, die das detektierte Ergebnis im Falle des Durchführens der Ultraschalldetektion beim in Fig. 2 gezeigten Teststück zeigt;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Teststück zeigt, das mit einem künstlichen Defekt parallel zur Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) versehen wurde;

Fig. 5 ist eine Kurve, die das detektierte Ergebnis im Falle des Durchführens der Ultraschalldetektion am in Fig. 4 gezeigten Teststück zeigt;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die ein Teststück zeigt, das mit einem Loch mit einem Durchmesser von 0,5 mm rechtwinklig zu einer Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) in einer vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche des Stückes aus versehen wurde;

Fig. 7 ist ein Kurve, die das detektierte Ergebnis im Falle des Durchführens der Ultraschalldetektion mit dem in Fig. 6 gezeigten Teststück zeigt;

Fig. 8 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Stärke eines Reflektionsechos und einer trennenden Distanz zwischen dem Oberflächenecho und dem Defektecho zur Zeit der Durchführung der Detektion mit einem Einfallswinkel von 10° zeigt;

Fig. 9 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Stärke eines Reflektionsechos und einer trennenden Distanz zwischen dem Oberflächenecho und dem Defektecho zur Zeit der Durchführung der Detektion mit einem Einfallswinkel von 30° zeigt;

Fig. 10 ist ein Diagramm für das Erläutern der Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und einem Brechungswinkel, wenn der Einfallswinkel 30° überschreitet;

Fig. 11 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen Defektfiguren und Ultraschallwellenfrequenzen in dem Fall zeigt, bei dem das Ultraschalldetektionsverfahren für einen Lagerring gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurde;

Fig. 12 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Lebensdauertestvorrichtung zeigt;

Fig. 13 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen den Lebensdauerverminderungsraten und Ultraschallwellenfrequenzen zeigt; und

Fig. 14 ist ein Diagramm, das einen äußeren Ring eines Rollenlagers mit abgeschrägten Rollen zeigt, wobei er in einer Ebene abgewickelt wurde, für die Erläuterung, daß es schwierig ist, einen Defekt nur durch das Verwenden einer Oberflächenwelle zu detektieren, da der äußere Ring keine rechtwinklige Form hat, wie bei einer zylindrischen Oberfläche, wenn diese in einer Ebene abgewickelt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Vorrichtung zeigt, die für ein Ultraschalldetektionsverfahren für einen Lagerring gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teststückes, das mit einem künstlichen Defekt rechtwinklig zur einer Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) versehen ist. Fig. 3 ist eine Kurve, die das Detektionsergebnis in einem Fall der Durchführung der Ultraschalldetektion mit dem in Fig. 2 gezeigten Teststück zeigt. Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Teststück zeigt, das mit einem künstlichen Defekt parallel zu einer Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) versehen wurde.

Fig. 5 ist eine Kurve, die das Detektionsergebnis im Falle des Durchführens der Ultraschalldetektion am in Fig. 4 gezeigten Teststück zeigt. Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die ein Teststück zeigt, das mit einem Loch mit einem Durchmesser von 0,5 mm rechtwinklig zu einer Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) in einer vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche des Stückes aus versehen wurde.

Fig. 7 ist ein Kurve, die das Detektionsergebnis im Falle des Durchführens der Ultraschalldetektion mit dem in Fig. 6 gezeigten Teststück zeigt. Fig. 8 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Stärke eines Reflektionsechos und einer trennenden Distanz zwischen dem Oberflächenecho und dem Defektecho zur Zeit der Durchführung der Detektion mit einem Einfallswinkel von 10° zeigt. Fig. 9 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Stärke eines Reflektionsechos und einer trennenden Distanz zwischen dem Oberflächenecho und dem Defektecho zur Zeit der Durchführung der Detektion mit einem Einfallswinkel von 30° zeigt. Fig. 10 ist ein Diagramm für das Erläutern der Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und einem Brechungswinkel, wenn der Einfallswinkel 30° überschreitet.

Es wird eine Ultraschalldetektionsvorrichtung erläutert.

In Fig. 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 einen Wassertank, in welchem Wasser, das als Ultraschallwellenübertragungsmedium dient, gespeichert ist. Der äußere Ring eines Rollenlagers mit abgeschrägten Rollen ist als Lagerring 2 bezeichnet und ist zusammen mit einem Ultraschallmeßkopf 3 innerhalb des Wassertanks 1 in eingetauchtem Zustand angeordnet. Ein Fokusiermeßkopf, der eine strenge Richtwirkung hat und kaum durch die Krümmung des Lagerringes 2 beeinflußt wird, wird als Ultraschallmeßkopf 3 verwendet.

Der Lagerring 2 wird auf zwei Rollen 4, die getrennt in horizontaler Richtung angeordnet sind, plaziert. Ein Riemen 7 wird in einer gleichseitig dreieckigen Form um die jeweiligen Rollen 4 und eine Rolle 6, die an der Motorwelle eines Rotationsantriebsmotors 5 befestigt ist, gewickelt.

Der Rotationsantriebsmotor 5 wird durch eine Steuervorrichtung 9 durch einen Motorantriebssteuerverstärker 8 gesteuert, so daß der Lagerring 2, der auf den Rollen 4 plaziert ist, mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gemäß der Rotation des Rotationsantriebsmotors 5 gedreht wird. Die Steuervorrichtung 9 wird durch einen Personalcomputer oder dergleichen gebildet, der eine Anzeigevorrichtung, wie eine Kathodenstrahlröhre (CRT) oder dergleichen aufweist.

Der Ultraschallmeßkopf 3 ist durch eine Meßkopfbefestigung 13 an einer XY-Bühne 12 einer linearen Führungsvorrichtung 10 befestigt, wobei diese so angeordnet ist, daß sie entlang der axialen Richtung des Lagerringes 2 in einer Art beweglich ist, daß der Ultraschallmeßkopf im befestigten Zustand so angeordnet ist, daß er der inneren Peripherie des Lagerringes 2 gegenübersteht. Der Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 sendet Ultraschallpulse zur inneren Peripherie des Lagerringes 2 gemäß einem Spannungssignal, das von einer Ultraschalldetektionsvorrichtung 14 geliefert wird, empfängt dann das Echo, das von der inneren Peripherie des Lagerringes reflektiert wird, wandelt dann das empfangene Echo in ein Spannungssignal um und sendet das so umgewandelte Spannungssignal an die Ultraschalldetektionsvorrichtung 14.

Die Ultraschalldetektionsvorrichtung 14 sendet ein Befehlssignal, das durch das Spannungssignal gemäß einem Befehl von der Steuervorrichtung 9 geformt wurde, zum Ultraschalldetetionsmeßkopf 3, erhält dann die Defektdetektionsinformation auf der Basis des gesendeten Befehlssignals und das empfangene Spannungssignals und sendet die Defektdetektionsinformation an die Steuervorrichtung 9. Die Steuervorrichtung 9 zeigt die Defektdetektionsinformation auf der CRT an.

Die lineare Führungsvorrichtung 10 ist ausgebildet, um den Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 zur axialen Richtung des Lagerringes 2 mittels eines nicht gezeigten Servomotors, der durch die lineare Führungssteuerung 16 gesteuert wird, zu bewegen. Wenn durch einen Drehkodierer 15, der an der äußeren peripheren Oberfläche des Lagerringes 2 angeordnet ist, erkannt wird, daß der Lagerring 2 um eine Drehung (360°) gedreht wurde, steuert die lineare Führungssteuerung 16 den Servomotor auf der Basis des Befehles von der Steuervorrichtung 9, um den Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 zur axialen Richtung des Lagerringes 2 um eine vorbestimmte Distanz zu bewegen. Gemäß einer solchen Konfiguration kann der gesamte Abschnitt des Lagerringes 2 detektiert werden.

Das Ultraschalldetektionsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die Fig. 1 bis 10 erläutert.

Betrachtet man Fig. 1, so wird der äußere Ring des Rollenlagers mit abgeschrägten Rollen mit einem inneren Durchmesser von 350 mm als Lagerring 2 verwendet, und der Lagerring 2 wird in das Wasser innerhalb des Wassertanks 1 zusammen mit dem Fokusiermeßkopf (Frequenz von 10 MHz und Resonatordurchmesser von 6 mm) als Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 getaucht. In diesem Zustand wird der gesamte Abschnitt des Lagerringes 2 detektiert, während der Lagering 2 gedreht und der Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 auf der axialen Richtung des Lagerringes 2 bewegt wird, um einen Defekt in einem Bereich von der Laufringoberfläche (innere periphere Oberfläche) des Lagerringes 2 zu einer Position unterhalb von 2 mm von der Oberfläche, die tiefer ist als die maximale Scherbelastungsposition 2 des Lagerringes 2, und auch um einen Defekt in einem Bereich, der tiefer ist als dieser Bereich, zu detektieren.

Die Wasserdistanz (eine Distanz zwischen der inneren peripheren Oberfläche des Lagerringes 2 und dem Ultraschalldetektionsmeßkopf 3) muß im Falle des Durchführens der Winkelstrahldetektion in einem Bereich von der Laufringoberfläche des Lagerringes 2 zu einer Position gerade unterhalb von 2 mm von der Oberfläche auf 20 mm gesetzt werden, während die Wasserdistanz im Falle der Durchführung der Normalstrahldetektion in einem Bereich, der tiefer ist als dieser Bereich, auf 15 mm gesetzt werden muß.

Es erfolgt als erstes eine Erläuterung der Detektion im Bereich von der Oberfläche des Laufringes des Lagerringes 2 zu einer Position gerade unterhalb von 2 mm von der Oberfläche. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird ein Teststück TP1 in einer Art ausgebildet, daß ein künstlicher Defekt 30 mit einer Länge von 10 mm, einer Breite von 0,5 mm und einer Tiefe von 0,5 mm, vorgesehen wird, so daß er rechtwinklig zur Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) der Kreisebene des Lagerringes 2 liegt. Dann wird die Detektion unter Verwendung der Ultraschalldetektionsvorrichtung 1 in einer Art durchgeführt, daß der Einfallswinkel (ein Winkel, der gegen die Umfangsrichtung in Bezug auf eine senkrechte Linie, die auf die Kreisebene aufgesetzt ist) der Ultraschallwelle, die vom Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 gesendet wird, in einem Bereich von 5 bis 35° geändert wird.

Das Ergebnis dieser Detektion wird in Fig. 3 gezeigt. Wie man aus Fig. 3 sieht, wurde herausgefunden, daß es möglich ist, den künstlichen Defekt 30 durch eine Winkelstrahldetektion mit dem Einfallswinkel in einem Bereich von 10 bis 30° zu detektieren, wobei die beste Empfindlichkeit erhalten wurde, wenn der Einfallswinkel auf 30° als Detektionszustand eingestellt wird.

Die hohe Detektionsempfindlichkeit wurde auch erreicht, wenn der Einfallswinkel auf 10° eingestellt wurde. In diesem Fall ist es, da die Positionen (die Distanz der maximalen Höhen) des Oberflächenechos und des Defektechos (ein Signal, das nur ausgegeben wird, wenn ein Defekt existiert) dicht beieinander liegen, obwohl es für eine Person möglich ist, diese Echos mit dem Auge zu unterscheiden, für die Detektionsvorrichtung schwierig, diese Echos automatisch zu unterscheiden. Somit ist der Einfallswinkel in einem Bereich von 25 bis 30° geeignet als Detektionszustand, da das Oberflächenecho und das Defektecho in diesem Zustand genügend getrennt sind.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die Detektionsergebnisse, die auf dem CRT des Personalcomputers dargestellt werden, wenn die Detektionen mit den Einfallswinkeln von 10° beziehungsweise 30° durchgeführt werden.

Es ist aus diesen Ergebnissen erkennbar, daß die Distanz zwischen dem Oberflächenecho und dem Defektecho zur Zeit des Einfallswinkels von 10° kürzer als die zur Zeit des Einfallswinkels von 30° ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Teststück TP2 in einer Art ausgeformt, daß ein künstlicher Defekt 40 mit einer Länge von 10 mm, eine Breite von 0,5 mm und eine Tiefe von 0,5 mm so bereitgestellt wird, daß er parallel zur Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) auf der Kreisebene des Lagerringes 2 liegt. Dann wird die Detektion durch Verwendung der Ultraschalldetektionsvorrichtung der Fig. 1 in einer Art durchgeführt, daß der Einfallswinkel (ein Winkel, der auf die Umfangsrichtung in Bezug auf eine senkrechte Linie, die auf der Kreisebene festgesetzt ist, geneigt ist) der Ultraschallwelle, die vom Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 gesendet wird, in einem Bereich von 5 bis 35° geändert wird.

Das Ergebnis dieser Detektion ist in Fig. 5 gezeigt.

Wie man aus Fig. 5 erkennt, wurde herausgefunden, daß es möglich ist, den künstlichen Defekt 40 durch die Winkelstrahldetektion mit dem Einfallswinkel in einem Bereich von 10 bis 30° zu detektieren, wobei man die beste Empfindlichkeit erhielt, wenn der Einfallswinkel wie im vorherigen Beispiel auf 30° als Detektionszustand gesetzt wurde.

Die höchste Detektionsempfindlichkeit würde auch erreicht, wenn der Einfallswinkel auf 10° eingestellt wurde. In diesem Fall ist jedoch, da die Positionen (Distanz der maximalen Höhen) des Oberflächenechos und des Defektechos dichter beieinander sind, der Einfallswinkel in einem Bereich von 25 bis 30° als Detektionszustand geeignet, da das Oberflächenecho und das Defektecho aus demselben Grund wie im vorhergehenden Beispiel in diesem Zustand genügend getrennt sind.

Es erfolgt nun eine Erläuterung für den Fall, bei dem das Winkelstrahlverfahren mit einem Einfallswinkel durchgeführt wurde, der 30° überschreitet.

Unter Bezug auf Fig. 10 wird, wenn die Ultraschallwelle zum Eindringen in ein zu detektierendes Subjekt, wie Eisen, Stahl oder dergleichen, mit einem Einfallswinkel von iL gebracht wird, die Ultraschallwelle in eine Transversalwelle und eine Längswelle aufgeteilt, und die Längswelle und die Transversalwelle breiten sich mit Brechungswinkeln von θL beziehungsweise θs aus, wobei θL > θs. Wenn die Ultraschallwelle im Wasser und im Stahl übertragen wird, so wird sich die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und dem Brechungswinkel bezüglich der Transversalwelle wie folgt darstellen:



sinθs = C2/C1 × siniL (1)



sinθs = 3230/1500 × siniL (2)



θs < 90°

wobei C1 die Schallgeschwindigkeit von 1500 m/s im Wasser und C2 die Schallgeschwindigkeit von 3230 m/s im Eisen darstellt.

Der Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 dient als Empfänger und als Resonator, und zur Zeit des Empfangens eines Signals (Defektsignals) empfängt er das Signal, das durch einen umgekehrten Weg (derselbe wie der Weg für das Sendesignal) zurückkommt. Die Stärke des Echos, die in der Ordinate jeder der Fig. 3, 5, 8, 9 gezeigt ist, stellt die Stärke des Echos dar, die zur Wasserseite vom Eisen oder zur Stahlseite zurückgegeben wird, und das Signal, das so zurückgegeben wird, kann entweder die transversale Welle und/oder die Längswelle sein.

Wenn der Einfallswinkel iL nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, so wird der Brechungswinkel innerhalb des Eisens oder Stahls nicht kleiner als 90°. In diesem Fall breitet sich das Defektsignal hauptsächlich auf der Oberfläche des Eisens oder Stahls oder von dort reflektiert fort und wird somit nicht zum Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 rückgeführt.

Wie oben beschrieben wurde, wird es, wenn man annimmt, daß der Brechungswinkel θL der Längswelle größer ist als der Brechungswinkel θs der Transversalwelle bezüglich dem Einfallswinkel iL und daß jede der Längswellen beziehungsweise Transversalwellen, die sich mit Brechungswinkeln von θL und θ s ausgebreitet hat, zurückgegeben wird, ausreichen, die Grenze des Einfallswinkel zu betrachten, bei dem es möglich ist, die Transversalwelle, die sich mit dem Brechungswinkel θs ausgebreitet hat, zurück zu geben.

Die Grenze des Einfallswinkels wird aus den vorher angegebenen Gleichungen (1) und (2) in diesem Fall bei ungefähr 28° liegen, wenn man annimmt, daß der Brechungswinkel θs theoretisch 90° beträgt. Da jedoch die Ultraschallwelle in einem gewissen Geschwindigkeitsbereich ausgegeben wird, so kann der Defekt ausreichend mit einem Einfallswinkel von 30° oder weniger detektiert werden. Somit nimmt, wie das in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist, das Defektsignal abrupt ab, wenn der Einfallswinkel 30° überschreitet. Somit beträgt die Grenze des Einfallswinkels zur Zeit der Durchführung der Winkelstrahldetektion 30°.

Es erfolgt dann eine Erläuterung in Bezug auf die Detektion in einem Bereich, der tiefer als die Position gerade unterhalb von 2 mm von der Oberfläche liegt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird ein Teststück TP3 in einer Art ausgeformt, daß Löcher (künstliche Defekte) 50 mit einem Durchmesser von 0,5 mm einzeln in Tiefen von 3, 5, 7 und 9 mm so vorgesehen sind, daß sie rechtwinklig zur Detektionsrichtung (Umfangsrichtung) auf der Kreisebene des Lagerringes 2 liegen. Dann wird die Detektion unter Verwendung der Ultraschalldetektionsvorrichtung der Fig. 1 in einer Art durchgeführt, daß der Einfallswinkel (ein Winkel, der auf die Umfangsrichtung in Bezug auf eine normale Linie, die auf der Kreisebene errichtet wurde, geneigt ist) der Ultraschallwelle, die vom Ultraschalldetektionsmeßkopf 3 gesendet wird, in einem Bereich von 0 bis 30° geändert wird.

Das Ergebnis dieser Detektion wird in Fig. 7 gezeigt.

Wie man aus Fig. 7 erkennt, wurde herausgefunden, daß es vorteilhaft ist, Defekte in den jeweiligen Tiefen durch die Normalstrahldetektion mit einem Einfallswinkel in einem Bereich von 0° bis 10° zu detektieren, wobei die beste Empfindlichkeit bei der Defektdetektion in den jeweiligen Tiefen erzielt wurde, wenn der Einfallswinkel auf einem Bereich von 0 bis 5° als Detektionszustand eingestellt wurde.

Somit wird deutlich, daß der Einfallswinkel in einem Bereich von 0 bis 5° besser ist. Wenn der Einfallswinkel 0° beträgt, so wird die vertikale Welle zum Defekt entlang des Weges der kürzesten Distanz gesendet, so daß die Distanz zwischen dem Oberflächenecho und den Defektechos kurz wird. Somit ist der leicht geneigte Einfallswinkel von 5° im Hinblick auf eine ausreichende Trennung des Oberflächenechos und des Defektechos am vorteilhaftesten.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, wird es gemäß der Ausführungsform möglich, die Ultraschalldetektion auf der Kreisebene des Lagerringes durchzuführen, wobei dies durch die komplizierte Konfiguration der Kreisebene des Lagerringes schwierig war.

Somit kann, da Defekte im gesamten Abschnitt von der Oberfläche des Lagerringes bis zu dessen innerem Teil mit einer hohen Genauigkeit in kurzer Zeit detektiert werden können, der schnelle oder lebensverkürzende Bruch durch den inneren Defekt wirksam verhindert werden, und das Fehlen des inneren Defektes des Lagers kann gewährleistet werden.

BEISPIEL

Die Detektion wurde bei bis zu 300 Lagerringen 2 unter der Bedingung durchgeführt, daß ein äußerer Ring eines zugespitzten Rollenlagers mit einem inneren Durchmesser von 350 mm, der als Lagerring 2 dient, in die Ultraschalldetektionsvorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, gesetzt wird, dann der Lagerring 2 mit der Rotationsgeschwindigkeit von 800 mm/s angetrieben wird, und der Detektionsspalt in Richtung der axialen Richtung des Lagerringes auf 0,6 mm gesetzt wurde.

In diesem Fall wurde die Detektion in einem Bereich von der Laufringoberfläche des Lagerringes 2 zu einer Position gerade unterhalb von 2 mm von der Oberfläche durch das Winkelstrahlverfahren mit einem Einfallswinkel von 30° durchgeführt, während die Detektion in einem Bereich tiefer als 2 mm von der Laufringoberfläche durch das Normalstrahlverfahren mit einem Einfallswinkel von 5° durchgeführt wurde.

Als Ergebnis der Detektion von 300 Lagerringen 2 wurde Echos, die durch Defekte verursacht schienen, in drei Lagerringen derart gefunden, daß das Echo in der Nähe der Oberfläche bei einem der Lagerringe beobachtet wurde, und daß Echos in den inneren Teilen bei den zwei verbleibenden Lagerringen beobachtet wurden. Diese drei Lagerringe wurde geschnitten und abgetragen, und ihre defekten Teile wurde im Detail untersucht, wobei der Defekt mit einer Breite von ungefähr 0,1 bis 0,2 mm und einer maximalen Länge von 0,2 bis 0,4 mm in jeder dieser Lagerringe gefunden wurde, und als Ergebnis der Analyse wurde herausgefunden, daß es sich bei diesen Defekten um großes nicht metallisches dazwischenliegendes Material handelt.

Das Ultraschalldetektionsverfahren für einen Lagerring gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die Fig. 11 bis 13 erläutert.

Fig. 11 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen den Defektfiguren und den Ultraschallwellenfrequenzen in dem Fall zeigt, bei dem das Detektionsverfahren für einen Lagerring gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Fig. 12 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Testvorrichtung für die Lebensdauer zeigt. Fig. 13 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen den Verminderungsraten der Lebensdauer und den Ultraschallwellenfreguenzen zeigt.

Gemäß der Ausführungsform wird ein äußerer Ring des abgeschrägten Rollenlagers den Thermofixierungsverarbeitungen des Härtens und des Temperns (oder der Thermofixierungsverarbeitung der Karbonisierung oder der Karbonitridierung und des Härtens und des Temperns) unterworfen, um die Dämpfung der Ultraschallwelle zu vermindern, um zu erreichen, daß er weniger durch die baumförmigen Echos beeinflußt wird, um somit eine martensitische Struktur zu bilden, die eine Kristallkorngröße der Nr. 8 oder mehr nach der thermischen Bearbeitung aufweist. Dann wird der äußere Ring der Schleifbearbeitung unterzogen, um schließlich einen äußeren Ring des abgeschrägten Rollenlagers HR3207 als Lagerring zu bilden. Die Detektion des gesamten Abschnittes wurde wie bei den 300 Lagerringen 2, die so ausgeformt wurde, durch die Verwendung der Ultraschalldetektionsvorrichtung der Fig. 1 in einer Art durchgeführt, daß jeder der Lagerringe sequentiell bei jeweiligen Frequenzen von 2, 5, 10, 30 und 50 MHz im Range einer niedrigeren Frequenz unter Verwendung der Ultraschallmeßköpfe 3 der jeweiligen Frequenzen detektiert wird.

In diesem Detektionsverfahren wird der Lagerring 2, in welchem der Defekt bei einer der jeweiligen Frequenzen detektiert wurde, aus dem Gegenstand für die folgende Detektionsoperation eliminiert, und so werden nur Lagerringe 2, in welchen kein Defekt detektiert wurde, für die darauffolgende Detektionsoperation, die eine höhere Frequenz verwendet, verwendet.

Obwohl sowohl das Winkelstrahlverfahren als auch das Normalstrahlverfahren als Ultraschalldetektionsverfahren verwendet werden kann, so wurde in dieser Ausführungsform das Winkelstrahlverfahren verwendet.

Die Defektfiguren, die in der Ordinate in Fig. 11 gezeigt sind, stellen die mittlere Anzahl von Defekten des Lagerringes 2 dar, die bei den jeweiligen Frequenzen von 5, 10, 30 und 50 MHz gefunden wurden, unter der Bedingung, daß die Zahl der Defekte innerhalb des Lagerringes 2, die zur Zeit der Durchführung der Detektion bei der Frequenz von 2 MHz gefunden wurde, als 1 angenommen wird.

Wie aus Fig. 11 klar wird, wird verständlich, daß die Zahl der Defekte pro Lagerring unter den Lagerringen 2, in welchen die Defekte detektiert wurden, abrupt ansteigt, wenn die Frequenz 30 MHz überschreitet.

Gemäß den Frequenzeigenschaften der Ultraschallwelle können nur relativ große Defekte durch die niedrigen Frequenzen detektiert werden. Wenn die Frequenzen auf höhere Werte gesetzt werden, so können sowohl kleine Defekte als auch große Defekte detektiert werden, so daß es gut verständlich wird, daß es im Lagerring 2 viele Defekte gibt, wie kleines dazwischenliegendes Material oder dergleichen, das durch eine Frequenz, die 30 MHz überschreitet, detektiert wird.

Als nächstes wurde ein Lagerring vorbereitet unter Verwendung des Lagerringes 2, in welchem Defekte bei den jeweiligen Frequenzen detektiert wurden, und es wurde ein Lebensdauertest eines solchen Lagers unter Verwendung der Lebensdauertestvorrichtung unter der folgenden Bedingung durchgeführt.

Lager: Rollenlager mit abgeschrägten Rollen HR32017XJ

Radiale Belastung: 35750 N

Axiale Belastung: 15680 N

Rotationsgeschwindigkeit eines inneren Ringes: 1500 U/min

Schmiervorrichtung: Fett

Der Lebensdauertest wurde wie bei den Lagerringen 2 durchgeführt, in denen Defekte bei den jeweiligen Frequenzen detektiert werden, um Lebensdauerwerte L10 zu erhalten. Dann wurde im Fall, bei dem die Lebensdauer L10 des Lagerringes 2, in welchem ein Defekt unter der Bedingung der Frequenz von 50 MHz detektiert wurde, als 100 angenommen wird, die Lebensdauerverminderungsrate der Lebensdauer L10 des Lagerringes 2, in welchem ein Defekt bei einer Frequenz von nicht mehr als 30 MHz detektiert wurde, bezüglich der Lebensdauer L10 des früheren Lagerringes 2 als die Lebensdauerauswertung erhalten. Das Ergebnis des Tests ist in Fig. 13 gezeigt.

Wie aus Fig. 13 klar wird, ist die Lebensdauer des Lagerringes 2, in welchem ein Defekt bei einer Frequenz von nicht mehr als 30 MHz detektiert wurde, ziemlich viel kürzer als die des Lagerringes 2, in welchem ein Defekt bei der Frequenz von 50 MHz detektiert wurde.

Obwohl es möglich ist, einen Defekt unter Verwendung von Frequenzen von nicht mehr als 2 MHz zu detektieren, ist es ziemlich schwierig, einen kleinen Defekt innerhalb des Lagerringes 2 zu detektieren, wenn solche Frequenzen verwendet werden. Somit liegt die Frequenz vorzugsweise in einem Bereich von 2 MHz bis 30 MHz.

Wie aus der vorherigen Beschreibung deutlich wird, können gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Ultraschalldetektion wie beim Lagerring der Martensitstruktur bei einer Frequenz von nicht mehr als 30 MHz durchgeführt wird, die Defekte im gesamten Abschnitt von der Oberfläche des Lagerringes bis zu dessen innerem Teil mit einer hohen Genauigkeit in kurzer Zeit detektiert werden. Somit kann ein Defekt, wie dazwischenliegendes Material oder dergleichen, der einen großen Einfluß auf die Verkürzung der Lebensdauer eines Lagerringes hat, wirksam detektiert werden. Als Ergebnis kann der frühe Bruch oder die kurze Lebensdauer durch den inneren Defekt wirksam verhindert werden, und so kann das Fehlen des inneren Defektes des Lagers gewährleistet werden.

Wie oben beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Defekte im gesamten Abschnitt von der Oberfläche des Lagerringes bis zu dessen innerem Teil insbesondere das Vorhandensein eines großen nicht metallischen dazwischenliegenden Materials im Lagerring mit hoher Genauigkeit detektiert werden. Somit kann das schnelle Brechen oder die kurze Lebensdauer, die durch den inneren Defekt bedingt werden, wirksam verhindert werden, und das Fehlen des inneren Defektes des Lagers kann gewährleistet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Ultraschall-Detektionsverfahren für das Detektieren eines Defektes in einem Lagerring, welches folgende Schritte umfaßt:
    1. a) Anordnen einer zu messenden Oberfläche des Lagerrings (2) und eines Ultraschall-Meßkopfes (3) in einem Ultraschallübertragungsmedium;
    2. b) Übertragen einer Ultraschallwelle vom Ultraschalldetektionsmeßkopf (3) zur zu messenden Oberfläche des Lagerringes (2), und
    3. c) Detektieren eines Defektes des Lagerringes (2) auf der Basis eines Ultraschallwellenechos, das vom Lagerring (2) reflektiert wird,
    dadurch gekennzeichnet,

    dass mindestens ein Defekt in einem Bereich von einer Oberfläche des Lagerrings bis zu einer Position von 2 mm unterhalb einer Laufringoberfläche des Lagerringes (3) durch ein Winkelstrahlverfahren mit einem Einfallswinkel bezüglich der Oberfläche des Lagerringes in einem Bereich von 10° bis 30° detektiert wird, und ein Defekt in einem Bereich von der Oberfläche des Lagerringes tiefer als dieser Bereich, der durch das Winkelstrahlverfahren detektiert wird, durch ein Normalstrahlverfahren mit einem Einfallswinkel bezüglich der Oberfläche des Lagerringes in einem Bereich von 0° bis 10° detektiert wird, um somit einen Defekt im gesamten Querschnitt des Lagerringes zu detektieren.
  2. 2. Ultraschall-Detektionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (3) eine Martensit-Struktur enthält, die einem Härtungsverfahren unterworfen wurde.
  3. 3. Ultraschall-Detektionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kristallkorngröße des Lagerringes (3) im Durchschnitt nicht mehr als 25 µm im Durchmesser aufweist (JIS Korngröße Nr. 8).
  4. 4. Ultraschall-Detektionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallwelle eine Frequenz im Bereich von 2 bis 30 MHz aufweist.
  5. 5. Ultraschall-Detektionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelstrahlverfahren mit einem Einfallswinkel bezüglich der Oberfläche des Lagerringes in einem Bereich von 25° bis 30° und das Normalstrahlverfahren mit einem Einfallswinkel bezüglich der Oberfläche des Lagerringes in einem Bereich von 0° bis 5° durchgeführt wird.
  6. 6. Ultraschalldefektdetektionsvorrichtung zur Detektion eines Defektes eines Lagerringes (2) mit:

    einem Ultraschalldefektdetektionsmeßkopf (3) zur Abstrahlung einer Ultraschallwelle mit einer Frequenz im Bereich von 2-30 MHz zu einer zu messenden Oberfläche des Lagerringes (2) und zum Empfang eines Ultraschallwellenechos, das von der zu messenden Oberfläche des Lagerringes reflektiert ist, wobei für Defekte bis zu einer Tiefe von 2 mm bezüglich der Oberfläche der Einfallswinkel der Ultraschallwelle 10° bis 30° und für Defekte von mehr als 2 mm Tiefe der Einfallswinkel 0° bis 10° bezüglich der Oberfläche beträgt,

    einem Ultraschallwellenübertragungsmedium, das zwischen der zu messenden Oberfläche und dem Meßkopf (3) angeordnet ist;

    einer Rotationsantriebsvorrichtung (4, 5, 7) zur Drehung des Lagerringes (2) in einer Umfangsrichtung;

    einer Meßkopfabtastvorrichtung (10, 12) zum Bewegen des Ultraschalldefektdetektionsmeßkopfes (3) in einer axialen Richtung des Lagerringes (2) im Bezug auf die zu messende Oberfläche;

    einer Lagerringdrehungspositionsdetektionsvorrichtung (15) zur Detektion einer Drehungsposition des Lagerringes (2) in dessen Umfangsrichtung, und

    einer Ultraschalldefektbeurteilungsvorrichtung (9) zur Beurteilung, ob ein Defekt in diesem Lagerring (2) existiert oder nicht auf der Basis des Ultraschallechosignals des Ultraschalldefektdetektionsmeßkopfes (3).






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