用于避免和/或識別由于硬化或矯正在構(gòu)件中造成的應(yīng)力裂紋的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于識別和避免應(yīng)力裂紋的設(shè)備和方法和裝置，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1、11或18的前序部分的設(shè)備、方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基于不再爐中執(zhí)行的尤其局部的熱處理、尤其是感應(yīng)硬化或火焰硬化的硬化方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，以便例如硬化大的金屬構(gòu)件。
[0003]感應(yīng)硬化屬于邊界層硬化法。在構(gòu)件的靠近表面的邊界區(qū)中，通過加熱/淬火的受控的順序引起馬氏體的硬化進(jìn)而引起硬度增大。構(gòu)件的核心中的組織結(jié)構(gòu)和硬度相反地保持不受影響。通常，線圈由交流電流加載，由此形成磁場，所述磁場在金屬構(gòu)件的邊界層中感應(yīng)渦流，所述渦流引起局部加熱。將表面加熱至要求的硬化溫度并且隨后例如借助噴水裝置淬火。在此，渦流的滲透深度取決于交流電流的頻率，使得在頻率減小的情況下，滲透深度增大。典型的頻率位于50-500kHZ的范圍中。
[0004]在火焰硬化的情況下，金屬構(gòu)件的表面借助于氣體燃燒器等同樣局部地加熱和冷卻。
[0005]在感應(yīng)硬化、火焰硬化的情況下以及在其他的熱處理法的情況下，在加熱時、在淬火時和/或在冷卻時由于溫度應(yīng)力能夠造成構(gòu)件中的裂紋形成。為了識別這種應(yīng)力裂紋，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，使每個感應(yīng)硬化的、火焰硬化的或以其他方式熱處理的構(gòu)件經(jīng)受單件檢查。常用的檢查法是磁體粉末法。同樣地，使用著色滲透法。
[0006]也在矯正、尤其是彎曲矯正時，在構(gòu)件中能夠形成應(yīng)力裂紋。所述應(yīng)力裂紋在矯正過程中不能夠識別到。
[0007]在已知的硬化和矯正中的缺點是，需要單獨的用于檢查應(yīng)力裂紋的生產(chǎn)步驟。因此，必須將每個構(gòu)件在硬化和冷卻或矯正之后耗費地進(jìn)行檢查。這提高了成本和制造時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]基于此，本發(fā)明基于下述目的，提供用于識別和避免應(yīng)力裂紋的設(shè)備和方法和裝置，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1、11或18的前序部分的設(shè)備、方法和裝置，其是更快速的且更成本適當(dāng)?shù)幕蛘弑苊鈶?yīng)力裂紋。
[0009]所述目的相應(yīng)地根據(jù)權(quán)利要求1、11或18的特征來實現(xiàn)。
[0010]因此，提供一種用于識別由于尤其在對構(gòu)件進(jìn)行局部熱處理而硬化、例如感應(yīng)硬化或火焰硬化或在矯正時、尤其在彎曲矯正時在構(gòu)件中的裂紋形成的設(shè)備，所述設(shè)備包括聲傳感器，所述聲傳感器與構(gòu)件固體傳聲耦聯(lián)，其中設(shè)備構(gòu)成用于尤其基于頻率時間評估在硬化和/或矯正期間由聲傳感器檢測的聲信號。
[0011]通過仍在硬化或矯正期間檢測固體聲和基于頻率時間評估固體聲，首次實現(xiàn)在矯正、例如彎曲矯正時或在硬化、例如感應(yīng)硬化、火焰硬化時等的過程中控制，所述過程中控制在工藝期間就能夠識別到裂紋的形成。時間密集的并且耗費的獨立的在矯正或硬化之后安置的檢查級能夠被取代地取消。得到明顯的成本節(jié)約。
[0012]對此，將聲傳感器、尤其是壓電類型的聲傳感器固體傳聲耦聯(lián)到構(gòu)件上，即與構(gòu)件連接，使得能夠?qū)⒙暡◤臉?gòu)件傳遞到聲傳感器上。這能夠通過將聲傳感器直接地安裝在構(gòu)件上進(jìn)行。然而優(yōu)選地，聲傳感器固定地安裝在構(gòu)件的保持設(shè)備上，使得將出現(xiàn)的聲信號經(jīng)由保持設(shè)備傳遞到聲傳感器上。
[0013]聲傳感器檢測作為時間的函數(shù)的聲信號。聲信號能夠在需要時作為三維的頻率時間圖像示出，所述三維的頻率時間圖像具有沿著一個軸線的時間(或由此導(dǎo)出的變量)、沿著另一個軸線的頻率(或由此導(dǎo)出的變量)和沿著又一個軸線的與聲能量或聲強(qiáng)度成比例的或處于特定數(shù)學(xué)關(guān)系的數(shù)值。替代時間，也能夠選擇與時間關(guān)聯(lián)的函數(shù)；相同的內(nèi)容適用于頻率和聲能量。視圖僅用于說明設(shè)計原理。
[0014]為了識別是否存在裂紋，在硬化期間在特定的頻率范圍中以特定的時間檢測和評估聲能量或聲強(qiáng)度(基于頻率時間的評估)?；谠u估，能夠直接地識別到裂紋形成。在矯正或通常在造型時能夠識別塑性流動過程。同樣可行的是，首先僅檢測在矯正和/或硬化期間的聲變化，與構(gòu)件相關(guān)聯(lián)并且隨后評估。
[0015]根據(jù)本發(fā)明重要的，還在矯正和/或硬化期間就檢測構(gòu)件聲。頻率分辨率能夠保持為小的，例如直至幾百kHZ或也推進(jìn)到對固體聲波分析迄今不常見的直至50MHZ的頻率中(例如，10kHz、500kHz、IMHz、2MHz、5MHz、1MHz、50MHz)。
[0016]尤其在感應(yīng)硬化時，將構(gòu)件激發(fā)至主要在電場振動的范圍中的強(qiáng)的振動。在此，使用一 KHz或也高的或多重的激發(fā)頻率。所述振動通常在特定的頻帶中運(yùn)動，所述頻率通常在工藝期間在其頻率和幅度方面發(fā)生改變。
[0017]工藝過程的對應(yīng)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的二維的分析在此無法示出不同的頻率中的頻率和幅度改變的動態(tài)。但是所述信息給出關(guān)于到構(gòu)件上的能量傳遞的結(jié)論并且給出關(guān)于不同的滲透深度中的能量的估計。
[0018]對多重的激發(fā)頻率或其在構(gòu)件中在感應(yīng)硬化進(jìn)行期間的影響的定量評估能夠推斷出硬化深度和實現(xiàn)的硬度。
[0019]此外，出現(xiàn)由于組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和裂紋形成造成的發(fā)射，所述發(fā)射由于其完全不同的頻率圖像能夠不同于激勵頻率。
[0020]尤其地，裂紋形成能夠由于其寬帶的對應(yīng)于脈沖相應(yīng)表現(xiàn)出的形狀本身在強(qiáng)的感應(yīng)發(fā)射之內(nèi)檢測到。
[0021]在其他的熱處理方法、例如火焰硬化中，通過由氣體燃燒器引入的能量真正出現(xiàn)非周期性的發(fā)射。所述激發(fā)能量因此不能在各個帶中分析。但是所述激發(fā)能量通常具有頻率上限，使得在在所述頻率之上加熱期間能夠識別裂紋形成。
[0022]在加熱結(jié)束之后，并且適用于所有的方法的是，頻率分析能夠?qū)⑼ㄟ^引入冷卻介質(zhì)造成的噪聲中的通過冷卻介質(zhì)的淬火的發(fā)射頻率與組織結(jié)構(gòu)改變、塑性改變和自發(fā)的或累積的裂紋形成的發(fā)射頻率進(jìn)行區(qū)分。
[0023]在為了進(jìn)行頻率分析還使用關(guān)于時間對幅度進(jìn)行評估，在對總動態(tài)的這種觀察中，近似地考慮頻率時間圖表中的形狀以評估多重的工藝特性。
[0024]設(shè)備能夠?qū)?gòu)件根據(jù)識別到的裂紋的數(shù)量和/或強(qiáng)度的分類以信號方式傳遞，即例如存儲在文件中，通過燈信號示出或者產(chǎn)生控制信號。
[0025]評估在此適當(dāng)?shù)貙崟r地仍在加熱、淬火和/或冷卻構(gòu)件期間進(jìn)行。
[0026]尤其簡單地，通過下述方式能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，將聲信號的在時間窗口中積分的能量、可能在頻率下限值之上的聲音信號的能量與閾值進(jìn)行比較，并且在超過的情況下識別到裂紋形成。在此，能夠取消對頻率的詳細(xì)的考慮并且能夠相對簡單地構(gòu)造設(shè)備。
[0027]對此，在感應(yīng)硬化的情況下，能夠設(shè)有具有在感應(yīng)頻率之上的極限頻率的帶通濾波器等，使得感應(yīng)硬化的聲信號本身保持忽略。
[0028]時間窗口適當(dāng)?shù)剡x擇成，使得其相應(yīng)于形成裂紋或硬化的階段的材料和/或工藝相關(guān)的時間段。
[0029]能夠提出不同的裂紋類別閾值，以用于與在頻率和/或時間窗口之內(nèi)檢測的聲信號的積分的強(qiáng)度進(jìn)行比較。因此，裂紋的分級能夠簡單地示出，例如以類別“可能最小的裂紋”、“小的裂紋”、“.中等的裂紋”、“大的裂紋”等。
[0030]如果為硬化工藝的兩個時間段提出不同的裂紋類別，那么更靈活地進(jìn)行裂紋識另Ij。因此，在淬火期間，與在冷卻中不同的閾值能夠是適當(dāng)?shù)摹?br>