[发明专利]用于检查磁性工件的方法和测量装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于检查磁性工件的一种方法和一种测量装置并且特别地涉及对磁性工件内部的机械应力的检查。

背景技术

在制造或加工工件时，如果对工件进行改型处理或工件通过硬化过程、上表面处理和/或焊接过程受到热负载，那么便可能产生内部机械应力，例如所谓的冻结应力。

在测量机械应力时，测量结果的精确性在很大程度上受到始终存在于待测量的材料中的冻结应力的影响。

例如在对用于发电站的轴进行功率测量时，基于冻结应力而不能应用非接触式工作的磁弹性传感器。而实施其它类型的测量则仅能达到一定程度的精确度。

发明内容

本发明的目的在于，使对磁性工件内部的机械应力的检查得以简化。

根据本发明，该目的通过权利要求1以及9所述的特征实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中进行限定。

根据第一方面，本发明涉及一种用于检查磁性工件的方法，其具有以下步骤：

-测量在未受负载时工件上的内部机械应力；

-测量在受到负载时工件上的内部机械应力；

-借助于这两次测量为至少一个测量点建立校准函数；

-在考虑校准函数的情况下测量在该至少一个测量点上的、由外部施加的机械应力。

对冻结应力和其在施加负载时的行为的了解能够实现对例如发电站中的轴的功率传输的高精度的测量。利用该方法能够达到等级约为+/-1%的精确度。由于内部机械应力以及冻结应力会在局部发生变化，因此为每一测量点均建立校准函数。存在这样的可能性，即观察某一个或多个测量点或者观察工件的整个上表面，在这种情况下，校准函数可以包含一个图表（Karte）。通过对测量点上的内部机械应力的了解，对从外部施加的机械应力的测量的精确度能够通过利用校准函数进行的校正而得到提高。校准函数也可以包含多个参数，其中，待使用的参数是可以进行选择的。

为了进行测量可以应用磁弹性传感器。磁弹性传感器是基于对磁性渗透率变化的测量的。该传感器能够例如用作例如可测量轴的功率传输的转矩传感器。也可应用磁致伸缩式传感器。

校准函数可以包括校准曲线。借助于校准曲线能够以简单的方式和方法示出和处理冻结应力。因此，冻结应力的值可以是对于每个测量点的补偿。

依据校准曲线的斜率能够识别工件的材料中的缺陷。例如当材料的状态正常时，曲线的斜率是平缓和线性的。当在材料中出现缺陷时、例如出现缩孔时，曲线的斜率会发生变化。这一变化是能够被观察到的，这是由于虽然存在晶格缺陷，但力仍须被传输，然而，只有完好的材料才能实现力的传输。由此提高了在该区域内的应力并且通过校准曲线的斜率的变化能够观察在该区域内应力。该方法因此也适用于进行材料检查。

用于建立校准函数的测量可以在不同的温度下实施。恰恰是当不同工作状态下在温差较大时，在不同温度下实施的测量能提高检查的精确度。校准函数由此具有另一自由度或另一范围（Demension），其能够实现更精确的调整或调节。

用于建立校准函数的测量可以在用于进行测量的传感器的不同位置上实施。因此能够考虑到和校正传感器的距离相关性并在另外的范围内提高精确度。

校准函数可以包括一个内部机械应力图表。利用该图表能够为工件上的任一点或者也可以仅为某一分量建立校准函数或例如补偿值的校准值。通过对工件或材料在每个位置上的冻结或内部应力的了解能够在工件的每个点上测量从外部施加的机械应力，而不会受到内部应力的干扰。

为了测量从外部施加的机械应力，可以对用于进行测量的传感器的位置情况、与工件的距离和/或温度进行说明。所有或某些检测到的数据或参数均能够被用于测量从外部施加的机械应力。可以将检测到的数据输入到测量-或处理装置的控制器中或输入到专门的测量计算机中并且在那里用于进行校正。

根据本发明的另一方面，本发明设计一种用于检查磁性工件的测量装置，其具有用于检测工件上的机械应力的传感器和用于处理测量值的控制器，该控制器适用于建立用于校正对从外部向工件施加的机械应力进行的测量的校准函数。

可以将测量装置构造为独立装置、也可以构造成用于工件、例如车床或用于进行最后的上表面处理的机器的加工系统的组件或模拟器的组件。传感器不仅能够检测内部的、而且也能够检测外部的机械应力。控制器从对内部机械应力或冻结应力的测量中建立校准函数，利用该校准函数对从外部施加的机械应力的测量进行校正。