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FAQ - Häufig gestellte Fragen zum Thema
Ultraschall für die Rohrextrusion

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Was ist ein Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren

Welche Prüfköpfe sollen eingesetzt werden und wie bedeutend ist die Prüfkopffrequenz

Warum gibt es verschiedene Austrittsflächen ( Focusierungen) des Prüfkopfes

Warum muß ein Ankoppelmedium eingesetzt werden

Wann werden die Direkt- Wasservorlauf- Tauchtechnikankopplungsmethoden bevorzugt eingesetzt

Ist es erforderich, die Echosignale auf einem Bildschirm (Oszilloskop) darzustellen

Wie sind die Genauigkeitsangaben eines Ultraschall-Dickenmeßsystems zu werten

Welche Methoden gibt es zur Kalibrierung der Ultraschall-Laufzeit

Welchen Vorteil hat die Ultraschall-Durchmessermessung

Welche Ultraschall-Mechanik ist die geeigneteste Methode

Wann ist ein Scanner oder eine feststehende Anordnug vorzuziehen

Welche Meßposition an der Extrusionslinie ist zu bevorzugen

Welche Meßwerte soll das Ultraschallwanddicken-Meßsystem darstellen

Ist die Schichtdickenmessung bei der Coextrusion möglich

Welche Faktoren beeinflussen die Ultraschall-Wanddickenmessung bzw. die Ultraschall-Schallgeschwindigkeit

In welchem Dimensionsbereich kann die Ultraschalltechnik prüfen

  • Was ist ein Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren
    Ähnlich wie beim Echolot wird ein kurzer Ultraschallimpuls mit Hilfe eines Piezoschwingers im Ultraschallprüfkopf erzeugt, über ein Ankoppelmedium meist Wasser, in das Objekt eingeleitet, und die an den Grenzflächen (Oberfläche und Rückwand) des Prüflings reflektierten Echos werden vom Ultraschallprüfkopf wieder empfangen. Bei der Fehlerprüfung werden die Echosignale meist auf deren Amplitude und bei der Wanddicken messung auf deren Laufzeit im Material ausgewertet.[zurück]

  • Welche Prüfköpfe sollen eingesetzt werden und wie bedeutend ist die Prüfkopffrequenz
    Es werden Prüfköpfe eingesetzt, die in einem Frequenzbereich von 1-30 MHz arbeiten, wobei jedoch die Frequenzen 1, 2, 5 und 10 MHz am häufigsten eingesetzt werden.Für kleine Wanddicken ist eine hohe Frequenz erforderlich, um die Impulstrennung zwischen Eintrittsecho und Rückwandecho für die Auswertung zu ermöglichen. Bei 0,5 mm Wanddicken werden 10 MHz Prüfköpfe verwendet. Für große Wanddicken ist eine niedrige Frequenz (1 MHz) erforderlich, da die Schallschwächung in Kunststoffen bei hoher Frequenz sehr groß ist. Die Impulstrennung steht nicht im Vordergrund, da der Abstand zwischen Eintrittsecho und Rückwandecho sehr groß ist. Es gibt keinen Universalprüfkopf, jedoch ist überwiegend ein Typ für die Rohrlinie ausreichend. [zurück]

  • Warum gibt es verschiedene Austrittsflächen ( Fokusierung) des Prüfkopfes
    Ebene Prüfköpfe werden überwiegend eingesetzt. Längsfokussierende Prüfköpfe werden bei Rohrdurchmessern von kleiner 6 mm eingesetzt, damit die Schallenergie auf die Mantellinie des Rohres konzentriert wird. Punktfokussierte Prüfköpfe haben nur bei der Fehlerprüfung Bedeutung, wenn besonders kleine Fehler, z.B. von kleiner 1 mm Größe, aufgefunden werden sollen. [zurück]

  • Warum muß ein Ankoppelmedium eingesetzt werden
    Die Schallwellen haben, besonders im hier erforderlichen Frequenzbereich, eine so hohe Schallschwächung in Luft, daß eine Übertragung nicht stattfinden kann. Als Ankoppelmedium wird meist Wasser verwendet, da dies in der Rohrextrusion am geeignetesten ist.[zurück]

  • Wann werden die Direkt- Wasservorlauf- und Tauchtechnikankopplungsmethoden bevorzugt eingesetzt
    Direkt-Ankopplung, wird nur bei großen Rohrdimensionen eingesetzt. Hierbei läßt sich vor allem eine gute Schalldurchdringung bei großen Wanddicken erzielen. Sie wird auch in den Fällen eingesetzt, wo andere Ankopplungsarten, welche mit Hilfe des Eintrittsecho arbeiten, problematisch sind.
    Wasservorlauf-Ankopplung, wird mit einem Prüfkopfhalter sehr häufig eingesetzt. In einem weiten Dimensionsbereich ist dies die geeignete Methode.
    Tauchtechnik-Ankopplung, wird überwiegend bei kleinen Rohrdimensionen angewendet, da hier eine berührungs- und belastungslose Messung erforderlich ist.[zurück]

  • Ist es erforderlich, die Echosignale auf einem Bildschirm (Oszilloskop) darzustellen
    Zu Servicezwecken und zur Unterstützung der Parametereinstellung müssen die Echosignale auf einem Bildschirm (Oszilloskop) dargestellt werden , die Systeme sollten zumindest über einen Diagnoseanschluß für ein Oszilloskop verfügen. Es gibt auch schon Systeme, welche neuerdings standardmäßig die Echo-Signaldarstellung auf dem PC-Monitor darstellen, welches als bedeutender Fortschritt angesehen werden kann. [zurück]

  • Wie sind die Genauigkeitsangaben eines Ultraschall-Dickenmeßsystems zu werten
    Die Genauigkeitsangaben für Ultraschall-Dickenmeßsysteme lassen sich nur unter dem Gesichtspunkt der eingesetzten Kalibrierungsmethode machen und dann auch nur begrenzt zuverlässig. Die praktische Genauigkeit ist je nach Einzelfall recht unterschiedlich und liegt im Bereich 0,02 mm - 0,1 mm. Die Auflösung der Dickenmessung sollte ca. 1/100 mm betragen., dies wird auch von den meisten Herstellern erfüllt. [zurück]

  • Welche Methoden gibt es zur Kalibrierung der Ultraschall-Laufzeit
    1. Manuell
    Am abgekühlten Rohr wird entsprechend der Ultraschall-Wanddickenmeßposition die effektive Wanddicke des Rohres gemessen, ein Korrekturfaktor ermittelt und der ursprüngliche Meßwert damit korrigiert. Die manuelle Eichung muß in bestimmten Abständen geprüft und gegebenenfalls korrigiert werden, da sich über längere Zeit die Rohrtemperatur geändert haben kann und somit die Ultraschall-Schallgeschwindigkeit eine andere ist.
    2. Temperaturmodell
    Bei der Abkühlung eines Rohres entsteht ein Temperaturprofil in axialer Richtung. Dieser Temperaturverlauf im Rohr kann bis zum Zeitpunkt (Ort) der Ultraschallmessung mit Hilfe einer numerischen Simulation berechnet werden. Hierzu werden mathematisch-physikalische Modelle zur Abkühlung im Vakuum-/und Kalibrierbad aufgebaut. Diese Methode findet nur geringe Verbreitung, da die Massetemperatur nur bedingt als Ausgangsrechengröße bekannt ist. Weiterhin stimmen die Abkühlungsmodelle mit den vorhandenen Kühlstrecken nicht immer überein.
    3. Rohr-InLine Metergewichterfassung
    Die wohl sicherste und am einfachsten zu handhabende Kalibriermethode ist die Kalibrierung mit Hilfe des Durchsatzwertes. Dies setzt jedoch eine zu dem System zugehörige Massedurchsatzerfassung voraus. Hierbei ergibt sich durch die am Umfang gemessene Ultraschallaufzeit eine relative Kreisringfläche, die der Fläche des Rohrquerschnitts an der entsprechenden Stelle entspricht. Wird nun der gravimetrisch erfaßte Massedurchsatz, also der Absolutwert der mittleren Wanddicke, zur Kreisringfläche in Verhältnis gebracht, so kann damit die Ultraschall-Schallgeschwindigkeit berechnet werden. Diese wird dann für die weiteren Wanddickenberechnungen herangezogen. [zurück]

  • Welchen Vorteil hat die Ultraschall- Durchmessermessung
    Vor allem durch die Kombination mit der Wanddickenmessung erzielt man eine kostengünstige Komplettlösung. Ein zusätzliches Durchmessermeßgerät kann somit entfallen. Ebenso ist mit der Durchmessermessung auch der Innendurchmesser automatisch vorhanden, welche somit, hohe Messraten vorausgesetzt, alle Geometriewerte in einem Rohrschnitt wiedergibt. Dies ist bei getrennten Geräten nicht immer optimal, vor allem im Falle von Längsschwankungen. Ein weiterer Vorteil besteht in der zentralen Dokumentation aller Geometriewerte auf einem System, einfache Bedienung, keine komplizierten Schnittstellenlösungen. [zurück]

  • Welche Ultraschall-Mechanik ist die geeigneteste Methode
    Es sind die verschiedensten mechanischen Vorrichtungen vorhanden, wobei jede ihre Vor- und Nachteile hat. Eine grundsätzliche Aufteilung besteht nach feststehenden und reversierenden Vorrichtungen.
    Feststehende Prüfköpfe 4/6/8...Stück als:
    Meßkammer für 2-50 / 10-110 mm Rohre
    Anflanschring für größer 110 mm Rohre
    Anflanschring an der Kalibrierhülse
    Prüfkopfhalter in der Kalibrierhülse Reversierende Mechanik, Scanner als: Schwenkarmscanner, freistehend zwischen den Kühlbädern
    Anflanschscanner am Vakuumbad
    Anflanschscanner an der Druckrohrkalibrierung

  • Wann ist ein Scanner oder eine feststehende Anordnug vorzuziehen
    Die Entscheidung muß vom Anwender getroffen werden, ob eine Punktmessung 4/6/8...32 Prüfköpfe oder eine lückenlose Rundummessung erforderlich ist. Aus dem Gesichtspunkt der geringeren Störanfälligkeit hat sicherlich die Vorrichtung mit feststehenden Prüfköpfen Vorteile. [zurück]

  • Welche Meßposition an der Extrusionslinie ist zu bevorzugen
    Auch hier ist keine pauschale Antwort möglich. Grundsätzlich sind Messungen direkt hinter dem Werkzeug bis hin zum Ende der Kühlstrecke möglich. Die Meßposition hinter dem Vakuumtank ist die früheste reale Möglichkeit für reversierende Scanner. Möglich ist auch, durch geeignete Konstruktionen von entsprechenden kurzen Bädern oder auch mittels Scanner- Vakuumvorkammern den Zeitpunkt der Messung möglichst werkzeugnah zu legen. In der verbreitetesten Ausführung, für Nachrüstungen, kommen Anflanschscanner zum Einsatz. Diese haben, wie schon beschrieben, eine sehr kompakte Bauweise und werden direkt an dem Ausgang von Bädern geflanscht. Auch werden hier freistehende Schwenkarmscanner eingesetzt. Anordnugen mit feststehenden Prüfköpfen können über den gesamten Bereich unproblemastisch eingesetzt werden. Hier werden z.B. Messkammern , insbesondere für kleine Rohre, kleinste Röhrchen und Schläuche und die Messung an der Kalibrierhülse, eingesetzt. [zurück]

  • Welche Meßwerte soll das Ultraschallwanddicken-Meßsystem darstellen
    Diskrete Meßwerte am Rohrumfang
    Kreisgrafik bei Scannern
    Max-Min-Werte am Rohrumfang
    Exzentrizität
    Mittelwert
    Trend in Längsrichtung
    Trend über den Umfang bei Scannern
    Alarmanzeige
    Mit der Durchmesseroption auch dessen Mittelwert, Ovalität, Max/Min [zurück]

  • Ist die Schichtdickenmessung bei der Coextrusion möglich
    Die Typenvielfalt von Coex-Rohren ist sehr groß. Es gibt extreme Unterschiede, von dünnwandigen Benzinschläuchen bis zu dickwandigen Schaumrohren. Pauschal gibt es keine Aussage, ob Ultraschall die Gesamtdicke oder die Einzelschichten messen kann. Es hängt von der Schichtdicke und den Eigenschaften der aufeinanderstoßenden Materialien ab, ob eine Auswertung möglich ist. Jeder individuelle Rohrtyp ist im Einzelfall zu betrachten. [zurück]

  • Welche Faktoren beeinflussen die Ultraschall-Wanddickenmessung, deren Kalibrierung, bzw. die Ultraschall-Schallgeschwindigkeit
    Bekanntlich ist die Ultraschall-Wanddickenmessung abhängig von der Kalibrierung der Ultraschall-Schallgeschwindigkeit. Diese wiederum ist temperaturabhängig. Dies erfordert, daß die Temperatur des Rohres an der Meßstelle nach der erstmalig durchgeführten Kalibrierung konstant bleibt. Einfluß auf die Temperatur können Prozeßschwankungen haben wie Abzugsgeschwindigkeit, Kühlwassertemperatur, Massetemperatur und Rohmaterial. In vielen Fällen sind einige dieser Faktoren mehr oder weniger vernachlässigbar klein. [zurück]

  • In welchem Dimensionsbereich kann die Ultraschalltechnik prüfen
    Die Ultraschalltechnik prüft im Dimensionsbereich ca. 0,15-75 mm Wandstärke und ca. 1,0-1200 mm Durchmesser. Ausnahmen können bei besonderen Materialien/Meßpositionen in der Extrussionslinie auftreten. [zurück]

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    Rolf Diederichs 28. Dez. 1995, info@ndt.net

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