DACH - Jahrestagung 2004 Salzburg

ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung

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Charakterisierung von Klebverbindungen mittels frequenzmodulierter Ultraschall-Thermografie

D. Hasenberg, K. Dilger, S. Böhm, Institut für Füge- und Schweißtechnik, Braunschweig;
T. Zweschper, G. Busse, Institut für Kunststoffprüfung, Stuttgart
Kontakt: Dipl.-Ing. Dirk Hasenberg

Kurzfassung

Der Einsatz der Klebtechnik wird von industrieller Seite aufgrund fehlender bzw. unzureichender Qualitätssicherungsmaßnahmen immer noch kritisch betrachtet. Daher ist die Entwicklung neuer zerstörungsfreier und gegebenenfalls berührungsloser Prüftechniken vordringlich. Gefordert wird zudem ein schnelles (Taktzeiten im Sekundenbereich) und automatisierbares Online-Verfahren, das eine Integration in die Fertigungslinien erlaubt. Die ultraschallangeregte Thermografie hat sich in den vergangenen Jahren in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung als defektselektives und schnelles Verfahren etabliert. Der physikalische Mechanismus, den man dafür ausnutzt, ist die lokale Erhöhung mechanischer Verluste (z.B. Hysterese, Rissuferreibung) im Defektbereich. Hierzu leitet man Ultraschall in das Bauteil ein, der vorzugsweise im Defektbereich gedämpft wird und dabei Wärme erzeugt, die ihn selektiv im Sinne einer thermischen Dunkelfeldmethode hervortreten lässt. Die emittierte Wärme wird von einem Thermografiesystem detektiert, so dass der Defekt lokalisiert werden kann ("attenuation mapping").

Es wird gezeigt, dass sich die Methode auch für die Charakterisierung von Klebverbindungen bzw. für die Detektion von typischen Klebfehlern wie z.B. Abriss der Klebstoffraupe, "Kissing Bonds", Detektion nicht ausgehärteter Bereiche und Poren eignet. Neben optimierten Ultraschallquellen und geeigneten Auswertealgorithmen hat vor allem die Anregungssignalform einen entscheidenden Einfluss auf Qualität und Aussagekraft der Messergebnisse. Mittels frequenzmodulierter elastischer Wellen werden störende Temperaturmuster aufgrund von stehenden Wellenfeldern, sowie "blinde Bereiche" aufgrund von Schwingungsknoten nahezu vollständig eliminiert und so eine erhöhte Nachweisempfindlichkeit erreicht.

Anhand verschiedener Klebstoff-Substrat-Systeme, wie sie z.B. in der Automobilindustrie zu Einsatz kommen, wird das Potenzial der Prüftechnik dargestellt. Die Korrelation der Messergebnisse mit der zerstörenden Prüfung zeigt ein hohes Maß an Übereinstimmung.

STARTHerausgeber: DGfZPProgrammierung: NDT.net