用于避免和/或识别由于硬化或矫正在构件中造成的应力裂纹的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于识别和避免应力裂纹的设备和方法和装置，尤其是根据权利要求1、11或18的前序部分的设备、方法和装置。
【背景技术】
[0002]基于不再炉中执行的尤其局部的热处理、尤其是感应硬化或火焰硬化的硬化方法在现有技术中是已知的，以便例如硬化大的金属构件。
[0003]感应硬化属于边界层硬化法。在构件的靠近表面的边界区中，通过加热/淬火的受控的顺序引起马氏体的硬化进而引起硬度增大。构件的核心中的组织结构和硬度相反地保持不受影响。通常，线圈由交流电流加载，由此形成磁场，所述磁场在金属构件的边界层中感应涡流，所述涡流引起局部加热。将表面加热至要求的硬化温度并且随后例如借助喷水装置淬火。在此，涡流的渗透深度取决于交流电流的频率，使得在频率减小的情况下，渗透深度增大。典型的频率位于50-500kHZ的范围中。
[0004]在火焰硬化的情况下，金属构件的表面借助于气体燃烧器等同样局部地加热和冷却。
[0005]在感应硬化、火焰硬化的情况下以及在其他的热处理法的情况下，在加热时、在淬火时和/或在冷却时由于温度应力能够造成构件中的裂纹形成。为了识别这种应力裂纹，在现有技术中已知的，使每个感应硬化的、火焰硬化的或以其他方式热处理的构件经受单件检查。常用的检查法是磁体粉末法。同样地，使用着色渗透法。
[0006]也在矫正、尤其是弯曲矫正时，在构件中能够形成应力裂纹。所述应力裂纹在矫正过程中不能够识别到。
[0007]在已知的硬化和矫正中的缺点是，需要单独的用于检查应力裂纹的生产步骤。因此，必须将每个构件在硬化和冷却或矫正之后耗费地进行检查。这提高了成本和制造时间。
【发明内容】
[0008]基于此，本发明基于下述目的，提供用于识别和避免应力裂纹的设备和方法和装置，尤其是根据权利要求1、11或18的前序部分的设备、方法和装置，其是更快速的且更成本适当的或者避免应力裂纹。
[0009]所述目的相应地根据权利要求1、11或18的特征来实现。
[0010]因此，提供一种用于识别由于尤其在对构件进行局部热处理而硬化、例如感应硬化或火焰硬化或在矫正时、尤其在弯曲矫正时在构件中的裂纹形成的设备，所述设备包括声传感器，所述声传感器与构件固体传声耦联，其中设备构成用于尤其基于频率时间评估在硬化和/或矫正期间由声传感器检测的声信号。
[0011]通过仍在硬化或矫正期间检测固体声和基于频率时间评估固体声，首次实现在矫正、例如弯曲矫正时或在硬化、例如感应硬化、火焰硬化时等的过程中控制，所述过程中控制在工艺期间就能够识别到裂纹的形成。时间密集的并且耗费的独立的在矫正或硬化之后安置的检查级能够被取代地取消。得到明显的成本节约。
[0012]对此，将声传感器、尤其是压电类型的声传感器固体传声耦联到构件上，即与构件连接，使得能够将声波从构件传递到声传感器上。这能够通过将声传感器直接地安装在构件上进行。然而优选地，声传感器固定地安装在构件的保持设备上，使得将出现的声信号经由保持设备传递到声传感器上。
[0013]声传感器检测作为时间的函数的声信号。声信号能够在需要时作为三维的频率时间图像示出，所述三维的频率时间图像具有沿着一个轴线的时间(或由此导出的变量)、沿着另一个轴线的频率(或由此导出的变量)和沿着又一个轴线的与声能量或声强度成比例的或处于特定数学关系的数值。替代时间，也能够选择与时间关联的函数；相同的内容适用于频率和声能量。视图仅用于说明设计原理。
[0014]为了识别是否存在裂纹，在硬化期间在特定的频率范围中以特定的时间检测和评估声能量或声强度(基于频率时间的评估)。基于评估，能够直接地识别到裂纹形成。在矫正或通常在造型时能够识别塑性流动过程。同样可行的是，首先仅检测在矫正和/或硬化期间的声变化，与构件相关联并且随后评估。
[0015]根据本发明重要的，还在矫正和/或硬化期间就检测构件声。频率分辨率能够保持为小的，例如直至几百kHZ或也推进到对固体声波分析迄今不常见的直至50MHZ的频率中(例如，10kHz、500kHz、IMHz、2MHz、5MHz、1MHz、50MHz)。
[0016]尤其在感应硬化时，将构件激发至主要在电场振动的范围中的强的振动。在此，使用一 KHz或也高的或多重的激发频率。所述振动通常在特定的频带中运动，所述频率通常在工艺期间在其频率和幅度方面发生改变。
[0017]工艺过程的对应于根据现有技术的二维的分析在此无法示出不同的频率中的频率和幅度改变的动态。但是所述信息给出关于到构件上的能量传递的结论并且给出关于不同的渗透深度中的能量的估计。
[0018]对多重的激发频率或其在构件中在感应硬化进行期间的影响的定量评估能够推断出硬化深度和实现的硬度。
[0019]此外，出现由于组织结构转变和裂纹形成造成的发射，所述发射由于其完全不同的频率图像能够不同于激励频率。
[0020]尤其地，裂纹形成能够由于其宽带的对应于脉冲相应表现出的形状本身在强的感应发射之内检测到。
[0021]在其他的热处理方法、例如火焰硬化中，通过由气体燃烧器引入的能量真正出现非周期性的发射。所述激发能量因此不能在各个带中分析。但是所述激发能量通常具有频率上限，使得在在所述频率之上加热期间能够识别裂纹形成。
[0022]在加热结束之后，并且适用于所有的方法的是，频率分析能够将通过引入冷却介质造成的噪声中的通过冷却介质的淬火的发射频率与组织结构改变、塑性改变和自发的或累积的裂纹形成的发射频率进行区分。
[0023]在为了进行频率分析还使用关于时间对幅度进行评估，在对总动态的这种观察中，近似地考虑频率时间图表中的形状以评估多重的工艺特性。
[0024]设备能够将构件根据识别到的裂纹的数量和/或强度的分类以信号方式传递，即例如存储在文件中，通过灯信号示出或者产生控制信号。
[0025]评估在此适当地实时地仍在加热、淬火和/或冷却构件期间进行。
[0026]尤其简单地，通过下述方式能够实现本发明，将声信号的在时间窗口中积分的能量、可能在频率下限值之上的声音信号的能量与阈值进行比较，并且在超过的情况下识别到裂纹形成。在此，能够取消对频率的详细的考虑并且能够相对简单地构造设备。
[0027]对此，在感应硬化的情况下，能够设有具有在感应频率之上的极限频率的带通滤波器等，使得感应硬化的声信号本身保持忽略。
[0028]时间窗口适当地选择成，使得其相应于形成裂纹或硬化的阶段的材料和/或工艺相关的时间段。
[0029]能够提出不同的裂纹类别阈值，以用于与在频率和/或时间窗口之内检测的声信号的积分的强度进行比较。因此，裂纹的分级能够简单地示出，例如以类别“可能最小的裂纹”、“小的裂纹”、“.中等的裂纹”、“大的裂纹”等。
[0030]如果为硬化工艺的两个时间段提出不同的裂纹类别，那么更灵活地进行裂纹识另Ij。因此，在淬火期间，与在冷却中不同的阈值能够是适当的。