Neue Möglichkeiten des zerstörungsfreien Prüfverfahrens "Akustische Emission"
H. Kühnicke, O. Reutter, L. Haupt, IZFP (EADQ), Dresden; M. Kröning, IZFP Saarbrücken
ABSTRACT
Die Weiterentwicklung der Messtechnik und ein besseres Verständnis der Quellmechanismen und Ausbreitungseffekte können heute die Aussagekraft von Schallemissionsmessungen erhöhen. Inverse Analysemethoden gestatten eine Bestimmung der Lage, der Orientierung und des Belastungsregimes von Materialfehlern. Auch eine Abschätzung der Fehlergröße ist möglich. Voraussetzungen sind eine einfache Geometrie der Probe oder des Bauteils und eine moderne Messtechnik, die in der Lage ist, die Signalformen von signifikanten Schallemissionsereignissen zu registrieren. Die inversen Analysemethoden sind besonders effizient, wenn die Möglichkeit besteht, mehrere Wellenmoden zu unterscheiden. Eine solche Trennung der Wellentypen gelang bisher in dünnen Platten und in sehr großen Bauteilen, in denen sich reine longitudinale und transversale Wellenzüge ausbilden können. An Beispielen aus der Literatur und eigenen Messungen werden diese neuen Möglichkeiten der Signalanalyse demonstriert. Das Schallemissionssystem AE.SYS ist speziell für die Anwendung inverser Analysemethoden entwickelt worden.
Aber auch im Fall geometrisch komplizierter Bauteile, wo die neuen inversen Analysemethoden noch nicht angewendet werden können, helfen eine moderne Messtechnik und empirisches Wissen über den Zusammenhang von Belastung des Bauteils und Quellen der Akustischen Emission, eine sichere Bewertung vorzunehmen. Eine Schallemissionsmessung an Teilen einer genieteten Brückenkonstruktion der Berliner S-Bahn zeigt dieses empirische Vorgehen.
Die Aktivität der Akustischen Emission hängt stark vom Werkstoff ab. Es liegt deshalb nahe, Werkstoffe zu entwickeln, die für dieses Prüfverfahren besonders geeignet sind. Für einen TRIP-Stahl ist dies durch pulvermetallurgisch genau definiertes Einbringen mikroskopisch harter Einschlüsse gelungen. Ist in diesem Werkstoff ein Riss vorhanden, vergrößert sich die plastische Bruchprozesszone an der Rissspitze. An den harten Einschlüssen konzentrieren sich aufgrund der Behinderung der plastischen Verformung die Spannungen. Dadurch brechen die harten Einschlüsse und es wird ein Schallemissionsereignis mit hoher Amplitude erzeugt. Wegen der gleichmäßigen Verteilung der harten Einschlüsse ist die Ereigniszahl proportinal zur Vergrößerung der plastischen Zone.
