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Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken mittels Ultraschall
Zur Prüfung von Werkstücken auf innere Fehlstellen verwendet man u. a. Ultraschallwellen. Das Werkstück wird mit Ultraschallwellen durchstrahlt, indem auf der einen Seite ein Piezoquarz als Sender angelegt wird, dem elektrische Schwingungsenergie der gewünschten Frequenz zugeführt wird, während auf der anderen Seite ein zweiter Piezoquarz die durchgehenden Wellen wieder in elektrische Energie zurückverwandelt, die über einen Verstärker zu einem Anzeigegerät geleitet wird ; statt der Quarze können auch andere, z. B. magnetostriktive Ultraschallerzeuger bzw.-detektoren Verwendung finden. Eine innere Fehlstelle bietet den Ultraschallwellen einen sehr grossen Widerstand und macht sich daher in einer Unterbrechung des Energiedurchganges bemerkbar.
Für alle Werkstücke, bei denen der Ultraschallsender oder-empfänger an räumlich sehr beengter Stelle unterzubringen wäre, ist das
Verfahren nur beschränkt anwendbar, z. B. bei
Werkstücken mit einem kleinen Innendurch- messer, da der Sender nicht gut unter ein gewisses
Mass verkleinert werden kann. Anderseits ist gerade bei solchen Stücken eine Prüfung oft sehr wichtig.
Die vorliegende Erfindung erweitert nun den
Anwendungsbereich der Ultraschalldurchstrahlung in solchen Fällen nach unten, indem sie das Bündel der Ultraschallwellen durch einen geeigneten Reflektor umlenkt. Der Ultraschallsender kann dann oberhalb des zu prüfenden Werkstückes angebracht werden, so dass er die Wellen zunächst in Richtung gegen den Hohlkörper hin abstrahlt. In der Bohrung desselben wird der Reflektor angebracht, der das Wellenbündel in radiale Richtung umlenkt. Nach Passieren des Werkstückes können die Ultraschallwellen entweder unmittelbar vom Wellen- empfänger aufgefangen werden, wobei dessen Ebene senkrecht zur Richtung des umgelenkten Wellenbündels liegt, oder sie können auf gleiche Weise nochmals nach oben umgelenkt werden, so dass Sender-und Empfängerquarz nebeneinander zu liegen kommen.
Reflektoren für Ultraschallwellen sind bereits vorgeschlagen worden, jedoch nur für den Zweck, um, ganz analog einem Lichtreflektor, in einem bestimmten Raum eine Steigerung der ab- gestrahlten Schwingleistung zu erzielen. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung nicht um die Konzentration einer Schalleistung, sondern ausschliesslich darum, den Schallstrahl an sonst unzugängliche Stellen zu leiten.
Der von den Ultraschallwellen zu durchlaufende Weg kann, soweit er ausserhalb des zu prüfenden Stückes liegt, entweder in einem festen oder in einem flüssigen Körper verlaufen, beide sind gute Leiter für Ultraschallwellen. Oft wird es vorteilhaft sein, den Ultraschallsender bzw.-empfänger in einigem Abstand über dem zu prüfenden Werkstück aufzustellen und die
Schallenergie von hier aus durch einen festen
Schalleiter zum Prüfstück zu leiten. Dadurch ist man in der Anordnung freier und kann auch schwer zugängliche Stellen an kompliziert geformten Stücken erreichen.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung im senkrechten Schnitt. 1 ist die
Stützschale, 2 die Laufschicht einer zu prüfenden
Lagerschale. Der Schallsender 3, bestehend aus einem Piezoquarz und den beiden Elektroden, liegt waagrecht über dem senkrecht stehenden
Werkstück und strahlt den Ultraschall durch den
Metallstab 4 senkrecht nach unten. Dessen unteres Ende ist unter 45'schräg abgeschnitten und von einer geschlossenen Hülse 5 umgeben, so dass der Schrägschnitt mit einem eingeschlossenen Luftraum in Berührung ist, während das untere Ende des Stabes 4 sowie das Prüfstück 1-2 in einem Trog 6 von Flüssigkeit umgeben sind, da der Schallweg nicht durch Lufträume unterbrochen sein darf. Der Schallempfänger 7 ist ebenso aufgebaut wie der Sender ?.
Soll auch der Empfänger nicht in Flüssigkeit tauchen, so wird er wie der Sender auf einem Metallstab 4 aufgebaut. Bei der Prüfung wird das Werkstück gedreht und zugleich langsam gehoben oder gesenkt, so dass das Wellenbündel an dem Werkstück eine Schraubenlinie beschreibt ; umgekehrt kann auch das Werkstück stillstehen und die Quarze bewegt werden, oder das Werkstück macht die Dreh-, die Quarze die Translationsbewegung.
Die Erfindung ist auch dann mit Vorteil anwendbar, wenn der Bohrungsdurchmesser zwar gross genug ist, aber die Bohrung unten geschlossen ist und die Beschaffenheit der Wandung bis
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möglichst nahe an die untere Begrenzungsebene der Bohrung geprüft werden soll, sowie in vielen anderen Fällen, wo irgendwelche Hindernisse den Quarz selbst nicht bis an alle zu prüfenden Stellen bringen lassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken mittels Ultraschall, gekennzeichnet durch einen oder mehrere an sich bekannte Reflektoren, die einen gebrochenen Weg des Ultraschallwellenbündels zwischen Sender und Empfänger bewirken und so eine Durchschallung der. Wandungen von Werkstücken mit Hohlräumen oder sonstigen schwer zugänglichen Stellen von Werkstücken ermöglichen.