Abstract:
Zerstörungsfreie Prüfung von Gummi-Stahl-Klebeverbindungen
U. Richter, Dresden
Ein in der Industrie benötigter Werkstoffverbund ist die Gummi-Stahl-Klebeverbindung. Das Ziel der vorliegenden
Untersuchung bestand darin, die Qualität der Haftung des Gummis auf einer Stahlunterlage zerstörungsfrei zu ermitteln. Hierfür
bot sich eine Ultraschallprüfung an, hei der zusätzlich Dickenänderungen der Gummischicht bestimmt werden können.
Der erste Testkörper bestand aus einer Stahlplatte mit 3 verschiedenen aufgeklebten Gummiplatten. In diesen Testkörper
wurden Fehler eingebracht, die eine schlechte Verbindung simulieren sollten. Der zweite Testkörper war eine Stahlstange, auf
die 3 verschiedene Gummisorten unterschiedlicher Dicke vulkanisiert waren. Die Ultraschallprüfung erfolgte mit einem
Senkrechtprüfkopf (f= 1 MHz). An dem Prüfkopf befand sich zusätzlich ein Vorlaufkörper aus PVC, um das Eintrittsecho
vom mehr als 12 us langen Sendeimpuls zu trennen. Die Einschallung in die Testkörper erfolgte immer von der Gummiseite
aus.
Aufgrund der großen Unterschiede in der Schallimpedanz zwischen Gummi und Stahl (ZGummi~2*106Ns/m3, ZStahl=45*106Ns/m3) wird ein großer reflektierter Anteil erwartet. Der Gn~ndgedanke bei der Ermittlung der Güte der Schichthaftung besteht darin, daß je nach Rückwandmaterial (Stahl oder Luft) die Schallwelle mit unterschiedlicher Phase reflektiert wird. Bei guter Haftung des Gummis auf Stahl wird der Ultraschall an einem schallharten Medium ohne Phasensprung und bei schlechter Haftung an einem schallweichen Medium mit Phasensprung reflektiert.
Die Ergebnisse zeigen, daß man Bereiche mit guter Haftung des Gummis an Stahl von Bereichen mit schlechter Haftung gut
unterscheiden kann. Deutlich sichtbar sind die auftretenden Phasensprünge bei schlechter Verklebung. Bei Gummidicken
zwischen 2 und 5 mm und guter Gummi-Stahl-Verbindung sind sogar die mehrfachen Reflexionen aus der Stahlplatte zu
erkennen. Unterschiedliche Gummidicken sind anhand der Laufzeitunterschiede des Rückwandechos zu bestimmen.
An der Stelle, an der drei Gummischichten übereinandergeklebt waren, war nur noch das Rückwandecho der oberen, 6 mm
starken Gummischicht sichtbar. Bei Schichtdicken ab 15 mm war kein Rückwandecho mehr zu beobachten. Die zu prüfende
Gummischicht mußte andererseits eine Mindestdicke von 2 mm besitzen, damit eine saubere Trennung vom Eintrittsecho
möglich war.