Ultraschallprüfung

Werkstoff- und Gussteilprüfung

Die Ultraschallprüfung wird eingesetzt, wenn Fehler in Bauteilen geortet und Fehlergrößen bestimmt werden sollen. In Gussteilen können das zum Beispiel Inhomogenitäten, Lunker, Poren sein.

Es ist ein Prüfverfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, dass in der Gießerei überwiegend für Stahlgussteile und Gusstücke aus Gusseisen mit Kugelgraphit (DIN EN 12680–1/–2 für Stahlgussstücke, DIN EN 12680–3 für Gussstücke aus Gusseisen mit Kugelgraphit) eingesetzt wird. Die dabei verwendeten Ultraschall-Frequenzen liegen zwischen 0,05 MHz und 24 MHz; in der Praxis wird überwiegend zwischen 0,5 MHz und 12 MHz geprüft.

Bei dem Verfahren wird ausgenutzt, dass der Schall beim Durchgang durch ein Werkstück an Fehlern ganz oder teilweise reflektiert wird. Somit kann ein Echo erzeugt werden oder der Schall wird infolge der Abschattung durch den Fehler geschwächt. Dabei muss sich die Schallgeschwindigkeit des zu detektierenden Objektes von der des Grundmaterials unterscheiden.

Hauptsächlich kommt das Impuls-Echo-Verfahren zum Einsatz (Bild  1). Der verwendete Prüfkopf arbeitet gleichzeitig als Sender und Empfänger. Der Ultraschallimpuls wird vom Prüfkopf ausgesendet, vom Fehler reflektiert und vom Prüfkopf wieder empfangen. Aus der Höhe der Echoamplitude werden Rückschlüsse auf die Fehlergröße gezogen, aus der Zeit zwischen Senden und Empfang (bei bekannter Schallgeschwindigkeit) kann die Lage des Fehlers ermittelt werden (Bild  2). Neben Normalprüfköpfen mit senkrechtem Schallaustritt werden auch Winkelprüfköpfe verwendet.

Um eine ausreichende Schallübertragung zwischen Prüfkopf und Gussstück sicherzustellen, muss die Gussstückoberfläche ausreichend glatt sein. Zur Ankopplung des Prüfkopfes an das Bauteil muss ein Koppelmittel verwendet werden.

Die Schallgeschwindigkeit ist der Quotient aus der doppelten Werkstoffdicke und der Laufzeit. Aus der Schallgeschwindigkeit kann man Rückschlüsse auf die Gefügequalität schließen (zum Beispiel Kugelgröße und -anzahl bei GJS). Die Schallschwächung des Ultraschallsignales ist abhängig vom geprüften Material. Demzufolge variieren die durchschallbare Wandstärke und die detektierbare Fehlergröße des Bauteils bei den verschiedenen Gusswerkstoffen.

Weitere Ultraschallprüfverfahren sind:

  • Durchschallverfahren
  • Tofd Technik
  • Tauchtechnik
  • Tandem Technik
  • Phase Array
Bild 1: Impuls-Echo-Verfahren© Taschenbuch der GIESSEREI PRAXIS
Bild 2: Schalllauf und Echoanzeigen beim Impuls-Echo-Verfahren© Taschenbuch der GIESSEREI PRAXIS

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