Abstract:
Aspekte der zeitaufgelösten Ultraschallprüfung
F. Bergner, Dresden
Bauteile in ihrer natürlichen und technischen Umwelt sind im allgemeinen kompiexen Beanspruchungen ausgesetzt. Das Ziel
wiederkehrender zerstörungsfreier Prüfungen besteht darin, sicherheitsrelevante Veränderungen der Bauteilabmessungen und
der Werkstoffe zu diagnostizieren und sicherzustellen, daß vorgegebene Grenzwerte nicht überschritten werden. Um
Werkstoffkennwerte zu ermitteln, die z. B. für die Vorhersage der Bauteillebensdauer oder die Festlegung von
Inspektionsintervallen erforderlich sind, erfolgen im Werkstoffprüflabor Untersuchungen an einfach geformten Proben unter
vereinfachten Beanspruchungsbedingungen. Auch im Rahmen der Kennwertermittlung spielt die wiederholte oder
kontinuierliche Anwendung zerstörungsfreier Prüfverfahren eine gewichtige Rolle, z. B. in Verbindung mit der Messung von
Rißausbreitungsraten. Als drittes Anwendungsbeispiel der wiederholenden zerstörungsfreien Prüfung sei das Gebiet der
Prozeßkontrolle genannt.
Gegenstand des Beitrages ist das Ultraschall-lmpuls-Verfahren. Die kontinuierliche Anwendung dieses Verfahrens ist
naturgemäß nicht möglich. Um von zeitaufgelöster Ultraschallprüfung zu sprechen, sollen die folgenden Voraussetzungen erfüllt
sein:
· Es handelt sich um eine Vielzahl von Wiederholungsmessungen (Größenordnung 100 oder mehr) an ein und demselben
Prüfobjekt unter vergleichbaren (nicht gleichen) Bedingungen.
· Die Zeitbasis der Wiederholungen steht in funktionaler Beziehung zu Veränderungen der Beanspruchungsbedingungen (z. B.
Belastungsrate, Lastspielzahl), der Bauteil- bzw. Probenabmessungen oder des Werkstoffs (z. B. der Rißausbreitungsrate).
· Die Intervalle der Wiederholungen sind hinreichend klein, um die Veränderung der Echofolgen von Prüfung zu Prüfung
eindeutig verfolgen zu können. Die minimale erforderliche Wiederholrate ist durch das Nyqvist-Theorem gegeben.
Im Beitrag werden experimentelle Möglichkeiten und Grenzen der zeitaufgelösten Ultraschallprüfung aufgezeigt. Die
Darstellung der Ergebnisse von zeitaufgelösten Ultraschallprüfungen erfolgt in Form von Grauwertbildern, deren Abszisse der
Echolaufzeit und deren Ordinate der Zeitbasis der Wiederholungen entspricht, so daß jede Bildzeile ein HF-Signal
repräsentiert. Der Grauwert ist durch die aktuelle Amplitude des empfangenen HF-Signals gegeben. Durch diese Form der
Ergebnisdarstellung können hochentwickelte Bildverarbeitungsalgorithmen für die Ultraschallprüfung ausgenutzt werden.
Anhand von konkreten Beispielen wird gezeigt, wie Grauwertbilder gewonnenen werden und zur Auswertung und
Interpretation von Prüfergebnissen beitragen.