Verfahren zur Übertragung von Ultraschall auf bewegte Körper, insbesondere zur Materialprüfung von Blechen, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
In der Ultraschall-Materialprüfung macht die Übertragung der Ultraschallwellen auf bewegte Prüflinge, insbesondere Bleche, Bänder, Stangen usw., erhebliche Schwierigkeiten, ganz besonders, wenn die Oberflächen nicht glatt sondern sehr roh sind, wie dies im allgemeinen bei Grobblechen in Warmwalzwerken usw. der Fall ist. Um derartige Bleche zu prüfen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, beispielsweise das Blech in einer wassergefüllten Wanne entlangzuführen, während sich auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Bleches der Ultraschallsender bzw. -empfänger befindet.
Bei sehr langen Blechen oder Bändern versagt diese Anordnung und man ist gezwungen Ein- und Austrittsfenster in den Wassertank zu schaffen, insbesondere wenn es sich um eine kontinuierliche Blechprüfung handeln soll. Derartige aus Gummiklappen gebildete Durchlassfenster bereiten in der Praxis nicht nur eruebliche technische Schwierigkeiten, sondern bedingen ausserdem einen bedeutenden Wasserverlust beim Ein- und Ausfahren des Bleches, so dass sich derartige Anordnungen bisher nicht haben durchsetzen können.
Das vorliegende Verfahren zur Ubertragung von Ultraschall auf bewegte Körper, insbesondere zur Materialprüfung von Blechen, beseitigt diese Übel- stände dadurch, dass mindestens ein Schallkopf im Boden eines Gefässes angeordnet ist, welches derart mit Koppelflüssigkeit beschickt wird, dass sie kontinuierlich überläuft und der Körper über den Rand des Gefässes hinweggeführt wird.
Die Figuren veranschaulichen Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung parallel zur Durchlaufrichtung des Bleches.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in Durchlaufrichtung des Bleches.
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung mit Sender und Empfänger bei V-förmigem Strahlengang.
Für die Untersuchung von Blechen, Bändern usw. mittels Ultraschall ist ein Ultraschallsender erforderlich, der den Prüfling durchstrahlt. Auf der gegen überliegenden Seite befindet sich ein Empfänger, welcher die hindurchtretende Ultraschallenergie misst und auf diese Weise einen innern Materialfehler nachzuweisen gestattet. Die Anordnung eines Schallsenders oder -empfängers, welcher von oben her Bleche, Platten, Bänder oder Stangen usw. in Durchlaufrichtung abzutasten gestattet, ist bereits bekanntgeworden, so dass sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun die Ankopplung eines unterhalb des Prüflings angeordneten Senders oder Empfängers, wobei jedoch bei Anwendung des Durchstrahlungsverfahrens als Sender oder Empfänger wirkende Schallköpfe auch oberhalb des Prüflings vorgesehen sein müssen.
In Fig. 1 ist mit 1 der Prüfling, beispielsweise ein Blech, bezeichnet. Das Blech liegt auf dem obern Rande einer Wanne 2 auf, in welcher sich eine Koppelflüssigkeit 3 befindet, beispielsweise Wasser, das mit einem Netzrnittel versehen ist. In dieser Wanne befinden sich der Breite des zu untersuchenden Bleches entsprechend ein oder mehrere Ultraschallsender oder -empfänger, welche jeweils aus einem mit einem piezoelektrischen Kristall 4 verbundenen Rüssel 5 aus gut schalleitendem Material bestehen, welcher möglichst gut an den Wellenwiderstand der Koppelflüssigkeit 3 angepasst ist. Der Rüssel besteht hierbei aus einem Kunststoff möglichst niedrigen Wellenwiderstandes, welcher noch dadurch besonders an denjenigen der Koppelflüssigkeit angepasst ist, dass das Rüsselende in einer Verzahnung ausläuft.
Hierdurch geht gewissermassen der höhere Wellenwiderstand des Kunststoffes kontinuierlich in den niedrigeren der Koppelflüssigkeit über, was eine besonders gute Anpassung bewirkt. Um zu vermeiden, dass sich Luftbläschen, Schmutz usw. in der Verzahnung absetzen, kann das verzahnte Ende mit einer Schicht 7 von gummielastischer Konsistenz überzogen sein, welche ebenfalls einen Wellenwiderstand besitzen soll, der sich von demjenigen der Koppelflüssigkeit möglichst wenig unterscheidet. Die Sender oder Empfänger sind in den Boden des Gefässes 2 so eingebaut, dass sie bis dicht an die Flüssigkeitsoberfläche herangeführt sind, jedoch den Körper, insbesondere das Blech, nicht berühren. Da es für das Auflösungsvermögen vorteilhaft sein kann, möglichst diskrete und voneinander getrennte Schallbündel zu erhalten, ohne die umgebende Flüssigkeit im Gefäss zu erregen, können die Sender bzw.
Empfänger mit einem abschirmenden Luftmantel 8 umgeben sein.
Um eine Beschädigung der Ultraschallsender oder -empfänger zu vermeiden, sind in Laufrichtung des zu prüfenden Bleches Streben 9 angeordnet, welche den einen Gefässrand mit dem andern verbinden und ein Eindringen des Prüflings in das Gefäss verhindern.
Es ist vorteilhaft, um die Wanne 2 herum eine Fangrinne 10 anzuordnen, welche gestattet, die aus dem Gefäss 2 überlaufende Koppelflüssigkeit aufzufangen und mit Hilfe einer Pumpe 11 in das Gefäss 2 zurückzupumpen. Die Anordnung arbeitet also so, dass die Pumpe 11 für ein kontinuierliches Ober- laufen des Gefässes 2 sorgt, so dass eine gute Benetzung der Unterseite des Prüflings 1 gewährleistet ist.
Fig. 2 zeigt die Anordnung in Durchlaufrichtung des Bleches gesehen. Hierbei bedeuten in gleicher Weise wiederum 1 das Blech, 2 das Gefäss, 3 die Koppelflüssigkeit, 4 die piezoelektrischen Kristalle, 5 die Rüssel, 7 den Überzug, 8 den schallundurchlässigen Mantel und 9 die Streben. Die Auffangrinnen 10, die Pumpe 11 usw. sind fortgelassen.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher Sender und Empfänger in V-förmiger Anordnung angeordnet sind und unter Reflexion der Strahlung an der Rückseite des Bleches eine Prüfung von einer Seite aus gestatten. Sender und Empfänger können hierbei in dem gleichen Gefäss, oder zur Vermeidung eines direkten Schallüberganges auch in getrennten Gew fässen angeordnet sein, wie in Fig. 3 dargestellt. Es bedeuten hier wiederum 1 den Prüfling, 2 das Gefäss bzw. die Gefässe, 3 die Koppelflüssigkeit, 4 die piezoelektrischen Quarze, 5 die Rüssel, 8 den abschirmenden Luftmantel, welcher bei der Anordnung gem.
Fig. 3 evtl. in Fortfall kommen kann. Mit 6 ist der Strahlengang angegeben. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass Sender und Empfänger von unten aus zur Wirkung kommen, so dass jeglicher Aufbau von oben entfällt, ferner dass die Platte bzw. das Blech oder Band in der gesamten Breite von nur zwei Schallköpfen erfasst werden kann. Der Durchlauf des Bleches erfolgt senkrecht zur Zeichenebene. Allerdings ist eine Lokalisierung des Fehlers dann nicht möglich. Ebenfalls ist infolge der Winkelabhängigkeit der Plattenwellen die Einstellung subtiler und nicht unabhängig von der Plattendicke wie bei der vorher beschriebenen Durchstrahlung.