(WT3-12) – Durchschallungsverfahren

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Inhaltsverzeichnis:
In diesem Kursabschnitt befassen wir uns mit dem Durchschallungsverfahren, welches eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung zulässt. 

Für ein optimales Verständnis helfen dir ein Videoclip und mehrere anschauliche Beispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Werkstofftechnik findest du im Kurs: WT3-Werkstoffprüfung

 

Merk’s dir!

Das Durchschallungsverfahren dient als zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Fehlersuche in Werkstoffen mit Hilfe von Ultraschall.”

 

Durchschallungsverfahren – Videoübersicht

In diesem Video vermittelt dir Jan einen ersten Überblick zum Verfahren.” 

 

Alle weiteren Informationen zur diesem Verfahren der Ultraschallprüfung findest du im nachfolgenden Text.” 

 

Grundlagen

In einem vorherigen Kursabschnitt hast du bereits die Ultraschallverfahren im Allgemeinen kennengelernt. Jetzt wenden wir uns dem Durchschallungsverfahren zu, als Unterform der Ultraschallverfahren. Es handelt sich bei diesem Verfahren um eines der gängigsten Verfahren zur Ultraschallprüfung.

Wer hat es erfunden und warum?

Im Jahre 1929 hat der Physikers Sergej Sokolow aus der damaligen Sowjetunion dieses Verfahren entwickelt, jedoch damals noch im Zusammenhang mir der Ortung von U-Booten.

 

Beim Durchschallungsverfahren (oder auch Ultraschalldurchschallungsverfahren) wird Ultraschall ausgehend von einem Sendekopf zu einem Empfängerkopf geschickt, die dabei das dazwischen liegende Material (Bauteil) prüfen. Beide Prüfkopf sind gleicher Bauart mit den gleichen Eigenschaften. 

“Es handelt sich dabei um eine technische Weiterentwicklung der Methode, durch einfaches Klopfen (Schall) eine hohle Stelle hinter einer Wandung zu finden.”

Die Intensität der Ultraschallwellen richtet sich dabei nach der spezifischen Werkstoffdichte. 

 

Prinzip

Beim Durchschallungsverfahren befindet sich das zu untersuchende Bauteil zwischen dem Sender und dem Empfänger.

Während des Abtastens des Bauteilquerschnitts misst das Gerät Schwankungen der Ultraschallintensität, welcher durch Unregelmäßigkeiten wie Poren, Lunker oder Rissen verursacht werden. 

Die Voraussetzung für eine ordnungsgemäße Prüfung ist, dass die Ankopplungsbedingungen während der gesamten Dauer konstant bleiben.” 

Elektronische Wandlungen machen die Intensitätsschwankung sichtbar und man erhält eines der Schnittstelle entsprechendes Bild, welches Störstellen als dunkle Bereiche, darstellt. Diese Vorgehensweise nennt man Schallbildverfahren. 

 

Gibt es unterschiedliche Verfahrensarten?…

Für die Prüfung stehen unterschiedliche Prüfköpfe mit Senkrechteinschallung und Schrägeinschallung vorhanden.

 

Bildliche Darstellung von Ultraschall

Die Visualisierung erfolgt mit Hilfe einer Anzeige. In den nächsten beiden Abbildungen siehst du diese für die Fälle, dass ein fehlerfreies und ein fehlerbehaftetes Bauteil vorliegt. 

Durchschallungsverfahren - Fehlerfreies Bauteil
Durchschallungsverfahren – Fehlerfreies Bauteil
Durchschallungsverfahren - fehlerhaftes Bauteil
Durchschallungsverfahren – fehlerhaftes Bauteil

 

Merk’s dir!

Für das Durchschallungsverfahren, wie in der obigen Abbildung dargestellt, nutzt man gepulsten Ultraschall mit einer festgelegten Impulsfolgefrequenz. Aufgrund von Oberflächenrauigkeiten verwendet man auch hier ein Ankopplungsmedium wie Öl oder Fett.

 

Die Fehlerbeurteilung beschränkt sich lediglich auf die Größe der Ungänze (ebenfalls Diskontinuität genannt, ist ein Begriff aus der Material- und Prüftechnik). Die Ungänze umschreibt allgemein eine fehlerhafte Stelle bei einer Messung.

Die genaue Lage und Winkelstellung des Fehlers im Material kann aktuell noch nicht geprüft werden. Durch numerische Simulationen mit entsprechender Software versucht man aber, eine Zuordnung der aufgefangenen Signale zu bestimmten Fehlerarten zu ermöglichen.

Das Ultraschalldurchschallungsverfahren wird seltener in der Medizin angewendet, hingegen aber in der Werkstoffprüfung, wie dem Impuls-Echo-Verfahren, durchgeführt, bei aufwendigen Werkstücken oder, wenn es gefordert wird.

 

Durchschallungsverfahren – Tauchbad-Technik

In einigen Fällen findet das gesamte Durchschallungsverfahren in einem Tauchbad statt, welches dann als Tauchbad-Technik bezeichnet wird und die Flüssigkeit als Ankopplungsmedium dient. Dieses Verfahren ist nachfolgend dargestellt:

Durchschallungsverfahren - Tauchbad-Technik
Durchschallungsverfahren – Tauchbad-Technik

 

Qualität des Durchschallungsverfahren

  • Für dünne Bauteile wie Scheiben oder Platten eignet sich dieses Verfahren besonders gut, zumal es wie die anderen Ultraschallverfahren zerstörungsfrei abläuft und das Bauteil anschließend weiter verwendet werden kann.
  • Problematisch ist die Auswertung der Ergebnisse immer dann, wenn die Abmessungen des Bauteils besonders groß ist. Eine hohe Dicke macht es nicht möglich die Position (hier die Tiefe) des Werkstofffehlers eindeutig zu bestimmen. 
  • Zudem ist problematisch, dass für die Nutzung dieser Prüfmethode das Prüfobjekt beidseitig zugänglich sein muss, weshalb das Verfahren in der Praxis vorwiegend im Laborbetrieb eingesetzt wird.

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem du jetzt das Durchschallungsverfahren kennengelernt hast, möchten wir dir in der folgenden Lerneinheit mit dem Impuls-Echo-Verfahren eine weitere Variante der zerstörungsfreien Prüfverfahren vorstellen. 

Was gibt es noch bei uns?

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