DE102014117667A1 - Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung eines Bauteils - Google Patents

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Abstract

Eine Ultraschallprüfvorrichtung (10) zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils (14) umfasst einen zumindest einen Ultraschallwandler (13) aufweisenden Prüfkopf (11) und einen den Prüfkopf (11) randseitig umgebenden Trägerrahmen (12) mit einer zum Aufsetzen auf das Bauteil (14) ausgebildeten Auflagefläche. Erfindungsgemäß ist der Prüfkopf (11) im Trägerrahmen (12) verschiebbar gelagert und in Richtung der Auflagefläche federnd vorgespannt, wobei zumindest ein Teilbereich (20) des Trägerrahmens (12) eine Ausnehmung zur abschnittsweisen Beabstandung des Trägerrahmens (12) vom Bauteil (14) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ultraschallprüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils, die einen zumindest einen Ultraschallwandler aufweisenden Prüfkopf und einen den Prüfkopf randseitig umgebenden Trägerrahmen mit einer zum Aufsetzen auf das Bauteil ausgebildeten Auflagefläche umfasst.
  • Bei der automatisierten zerstörungsfreien Werkstoffprüfung wird eine Oberfläche eines zu prüfenden Bauteils typischer Weise mit einer Ultraschallvorrichtung abgetastet bzw. gescannt, wobei ein zumindest einen Ultraschallwandler aufweisender Prüfkopf der Ultraschallprüfvorrichtung entlang der Oberfläche geführt wird. Dazu sind dem Stand der Technik zwei prinzipiell zu unterscheidende Vorgehensweisen zu entnehmen, die einer kontaktlosen (Tauchtechnik) bzw. kontaktgeführten Abtastung der Oberfläche (Kontakttechnik) entsprechen.
  • Bei der kontaktgeführten Abtastung müssen Ungenauigkeiten in der Positionierung des Prüfkopfs insbesondere bei Bauteilen, die gekrümmte Oberflächen aufweisen, möglichst genau ausgeglichen werden. Dazu wird beispielsweise der Prüfkopf kardanisch aufgehängt, so dass sich die Ausrichtung des Prüfkopfs an die Oberfläche des zu untersuchenden Bauteils weitgehend anpassen kann.
  • Allerdings ist dies bei beliebig gekrümmten Oberflächen nicht immer möglich, so dass sich zwischen dem Prüfkopf und dem Bauteil ein Spalt ausbilden kann, der in 1 stark überzeichnet dargestellt ist.
  • 1 zeigt den konventionellen Prüfkopf 1, der zur Ultraschallprüfung auf ein Bauteil 2 aufgesetzt ist. In der schematischen Darstellung ist der Fall gezeigt, bei dem sich die Ausrichtung des Prüfkopfs 1 auf Grund der Krümmung der Oberfläche des Bauteils 2 nicht mehr optimal an dieses Anpassen kann. Randseitig zwischen Prüfkopf 1 und Bauteil 2 bildet sich ein Spalt aus. Die in 1 gezeigte Anordnung entspricht jedoch insofern einer idealen Situation, als die vom Prüfkopf 1 ausgesendeten Schallwellen weiterhin entlang einer Flächennormalen 3 in das Bauteil 2 eingekoppelt werden.
  • Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung wird der Prüfkopf 1 typischer Weise mäanderförmig über die Oberfläche des Bauteils 2 geführt, um zuverlässige Aussagen über mögliche Fehlstellen bzw. Defekte – insbesondere über deren Ausdehnung – treffen zu können. Die Aufhängung 4 erlaubt eine weitgehend flexible Ausrichtung des Prüfkopfs 1, so dass in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, wie insbesondere die fahrrichtungsabhängigen Reibkräfte oder Momente, die über Prüfkabel eingeleitet werden bzw. auch durch sich ändernde Gewichtskräfte, die Situation eintreten kann, dass der Prüfkopf 1 gegenüber der zuvor eingenommen Position um einen Fehlwinkel δ verkippt ist, wenn dieser zurückgeführt wird. Diese Situation ist schematisch in 2 gezeigt.
  • Der Fehlwinkel δ kann bei einem mehrmaligen Führen des Prüfkopfs 1 über die gleichen Positionen entlang der Oberfläche des Bauteils 2 variieren und ist daher nicht reproduzierbar. Dies resultiert in stark unterschiedlichen Echosignalen, die nur sehr schwer bzw. überhaupt nicht mehr zu interpretieren sind. Insbesondere variiert bei unterschiedlichen Fehlwinkeln δ die Amplitude des an einer Rückwand reflektierten Schallsignals. Anhand dieser Größe werden jedoch typischer Weise Aussagen über die Porosität des Bauteils getroffen, die daher verfälscht werden.
  • Eine andere an sich bekannte Möglichkeit, das Problem bezüglich der Ausrichtung des Prüfkopfs 1 und dem Bauteil 2 zu umgehen, ist in 3 gezeigt. Hier weist der Prüfkopf 1 eine Auflagefläche auf, die der Krümmung des Bauteils 2 entspricht. Problematisch hierbei ist, dass der Prüfkopf 1 der exakten Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils 2 angepasst werden muss. Insbesondere die Prüfung von Bauteilen 2 mit abschnittsweiser variabler Krümmung führt entweder zu einem mittigem Aufliegen des Prüfkopfs ähnlich 1 mit der vorstehend geschilderten Problematik oder zu einem Koppelspalt in Prüfkopfmitte. Das führt zu erhöhten Koppelmittelbedarf und insbesondere bei der Prüfung gebohrter Bauteile aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK-Bauteile) zu nicht verwertbaren Ergebnissen.
  • Aus DE 196 10 641 C1 ist eine Ultraschallprüfvorrichtung bekannt, die zwei parallel zueinander verlaufende Walzen umfasst, die bei der Prüfung auf dem Bauteil aufliegen. Zur Anpassung an die Krümmung des Bauteils sind die Walzen auf auswechselbaren Unterlegeteilen angeordnet. Daher muss auch der von DE 196 10 641 C1 vorgeschlagene Prüfkopf mechanisch auf das Bauteil, insbesondere auf den Rohrdurchmesser eines zu prüfenden Rohrs, angepasst werden. Diese Technik ist daher nicht für Prüfung von Bauteilen mit variabler Oberflächenkrümmung geeignet.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ultraschallprüfvorrichtung und ein Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung anzugeben, das eine zuverlässige Werkstoffprüfung insbesondere von Bauteilen mit gekrümmten Oberflächen ermöglicht.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch einen Ultraschallprüfkopf der eingangs genannten Art mit den weiteren Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Ultraschallprüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils umfasst einen zumindest einen Ultraschallwandler aufweisenden Prüfkopf und einen den Prüfkopf randseitig umgebenden Trägerrahmen mit einer zum Aufsetzen auf das Bauteil ausgebildeten Auflagefläche. Erfindungsgemäß ist der Prüfkopf im Trägerrahmen verschiebbar gelagert und bezüglich des Trägerrahmens federnd vorgespannt, wobei zumindest ein Teilbereich des Trägerrahmens eine Form zur abschnittsweisen Beabstandung des Trägerrahmens vom Bauteil aufweist.
  • Auf Grund der Form des Trägerrahmens liegt dieser bei der Werkstoffprüfung nicht in einem umlaufenden Randbereich auf dem Bauteil auf, sondern lediglich an definierten Stellen, die voneinander beabstandet sind. Dies ermöglicht die Tolerierung von unterschiedlichen Krümmungsradien des Bauteils, wobei durch die federnde Vorspannung des im Trägerrahmen gelagerten Prüfkopfs sichergestellt ist, dass der Abstand des Prüfkopfs zur Oberfläche des Bauteils unabhängig von dessen Krümmung minimierbar ist. Der so gelagerte Prüfkopf richtet sich somit stets bezüglich der Oberfläche des Bauteils in einer definierten Art und Weise aus, so dass das Problem der nicht reproduzierbaren Fehlwinkel vermieden wird. Eine mechanische Anpassung an die exakte Oberflächenkrümmung des Bauteils ist dazu nicht erforderlich.
  • Darüber hinaus kann durch die federnde Vorspannung des Prüfkopfs bezüglich des Trägerrahmens in besonders vorteilhafter Weise weniger Kopplungsmittel bzw. Kopplungsfluid bei der Prüfung zum Einsatz kommen. Der Spalt zwischen dem Bauteil und dem Prüfkopf wird unabhängig von der Krümmung des Bauteils minimiert, so dass der Prüfkopf am Bauteil möglichst eng anliegt. Insbesondere können auch so Bohrungen aufweisende Bauteile zuverlässig geprüft werden.
  • Zur abschnittsweisen Beabstandung des Trägerrahmens sind gemäß möglichen Ausführungsformen Gleitkufen, Gleitnocken oder dergleichen vorgesehen, die die Auflagefläche definieren. Der zwischen den Gleitkufen bzw. -nocken liegende Teilbereich des Trägerrahmens liegt bei der Prüfung des Bauteils nicht auf diesem auf. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Trägerrahmen zur abschnittsweisen Beabstandung eine Ausnehmung, insbesondere einen Teilbereich mit konkaver Krümmung auf.
  • Vorzugsweise ist die Verschiebung des Prüfkopfs bezüglich des Trägerrahmens mittels einer Linearführung eingeschränkt. Einem unkontrollierten Verkippen des innerhalb des Trägerrahmens gelagerten Prüfkopfs wird so entgegengewirkt, so dass reproduzierbare Ultraschallsignale auch bei einer wiederholten Prüfung der gleichen Abschnitte des Bauteils erzeugbar sind.
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen schränkt die Linearführung die Verschiebung des Prüfkopfs bezüglich des Trägerrahmens im Wesentlichen in eine senkrecht zur Auflagefläche verlaufenden Richtung ein und ist als wälzgelagerte Führung oder Axialkugelführung ausgebildet, um eine leichtgängige Führung zu ermöglichen. In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Linearführung einen in einem Langloch geführten Bolzen oder Stift.
  • Besonders bevorzugt ist der Trägerrahmen mittels einer kardanischen Aufhängung an einem Halteelement befestigt. Der Trägerrahmen ist somit bezüglich des Halteelements um zwei zueinander orthogonal verlaufende Kippachsen schwenkbar gelagert, um eine flexible Anpassung des Prüfkopfs an die Oberfläche des Bauteils sicherzustellen, der bezüglich des Trägerrahmens in Richtung des Bauteils federnd vorgespannt ist. In einem dazu alternativen Ausführungsbeispiel ist die kardanische Aufhängung am Prüfkopf angebracht, so dass der Prüfkopf den Trägerrahmen zur Prüfung an das Bauteil anspannt. In jedem Fall eignen sich die die kardanische Aufhängung betreffenden Ausführungen besonders zur automatisierten Werkstoffprüfung. Entsprechend kann das Halteelement Teil eines Industrieroboters sein.
  • In einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Auflagefläche von zwei parallel zueinander verlaufenden Auflagebereichen gebildet, wobei die Auflagebereiche gegenüber dem Teilbereich hervorstehen. Die Auflagefläche selbst hat somit im Wesentlichen die Gestalt von zwei zueinander parallel verlaufenden und voneinander beabstandeter Linien, die eine Ebene definieren. Der Trägerrahmen liegt auf den linienförmig ausgebildeten Auflageflächen stabil auf dem Bauteil auf, selbst wenn dieses eine Oberfläche aufweist, dessen Krümmung im Bereich zwischen den beiden wulstartigen Auflagebereiche variiert. Die so ausgebildete Ultraschallprüfvorrichtung ist besonders zur Prüfung von Bauteilen geeignet, die im Wesentlichen nur in einer Richtung gekrümmt sind.
  • In einem anderen möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Auflagefläche von einer Mehrzahl von in einer Ebene liegenden Auflagepunkten gebildet. Eine solche Ausführung ist hinreichend flexibel, um auch eine zuverlässige Prüfung von Bauteilen mit entlang zweier zueinander orthogonal verlaufenden Krümmungen sicherzustellen. Insbesondere ist damit die Prüfung von Bauteilen mit abschnittsweiser sphärischer Geometrie sichergestellt.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind drei Auflagepunkte vorgesehen, die die ebene Auflagefläche des Trägerrahmens bilden.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist im Prüfkopf ein einzelner Ultraschallwandler angeordnet. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind mehrere Ultraschallwandler im Prüfkopf vorgesehen. Der Prüfkopf kann insbesondere ein matrixförmiges Array von Einzelwandlern umfassen, bei dem je nach geometrischer Situation einzelne Einzelwandler bzw. Gruppen von Einzelwandlern aktiviert werden.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den weiteren Merkmalen des Patentanspruchs 10.
  • Bei dem Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung des Bauteils ist eine Ultraschallprüfvorrichtung vorgesehen, die entsprechend den vorstehend beschriebenen Merkmalen ausgebildet ist, so dass zunächst auf die bisherigen Ausführungen verwiesen wird.
  • Es ist vorgesehen, den Ultraschallprüfkopf derart über die Oberfläche des Bauteils zu führen, dass der Teilbereich des Trägerrahmens vom Bauteil beabstandet ist. Mit anderen Worten liegt der Trägerrahmen nicht in einem umlaufenden Randbereich auf, sondern lediglich in Auflagebereichen bzw. auf Auflagepunkten auf, die die Auflagefläche definieren.
  • Bei einem bevorzugten Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils mit der vorstehend beschriebenen Ultraschallprüfvorrichtung ist der Teilbereich des Trägerrahmens konkav gekrümmt. Die Krümmung des konkaven Teilbereichs weist einen Krümmungsradius auf, der kleiner oder gleich dem kleinsten Krümmungsradius des Bauteils ist.
  • Da die Krümmung des Trägerrahmens kleiner ist als die Krümmungen des Bauteils, liegt die Ultraschallprüfvorrichtung auch dann sicher auf dem Bauteil auf, wenn dieses konvex, also in Richtung der Auflagefläche des Trägerrahmens, gekrümmt ist. Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für den Fall, wenn die Krümmung des Bauteils in die entgegengesetzte Richtung verläuft, also konkav gekrümmt ist. Beim wiederholten Abscannen der Oberfläche des Bauteils werden somit stets reproduzierbare Messsignale erzeugt, so dass schwer zu detektierende Fehlstellen zuverlässig erkannt und Materialporositäten bewertet werden können.
  • Bevorzugt wird die Ultraschallprüfvorrichtung derart über die Oberfläche des Bauteils geführt, dass die Krümmung des konkaven Teilbereichs des Trägerrahmens dem kleinsten Krümmungsradius des Bauteils gegenüber liegt. Mit anderen Worten liegt der nichtanliegende Teilbereich des Trägerrahmens in Richtung des kleinsten Bauteilkrümmungsradius.
  • Es versteht sich, dass der Ultraschallprüfkopf gleichermaßen zum Prüfen von ebenen Bauteilen und, innerhalb bestimmter Grenzen, auch zum Prüfen von konvexen Bauteilen geeignet ist.
  • Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren ist besonders dazu geeignet, zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung von Komponenten von Flugzeugen oder Windkraftanlagen, insbesondere zur Prüfung von Flügel- oder Rumpfschalen oder Flügelnasen von Flugzeugen oder Rotorblattschalen von Windkraftanlagen, eingesetzt zu werden.
  • Im Folgenden werden mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 einen bekannten Prüfkopf, der auf ein Bauteil aufgesetzt ist,
  • 2 den in 1 gezeigten, bekannten Prüfkopf in einer um einen Fehlwinkel verkippten Orientierung,
  • 3 einen bekannten Prüfkopf mit einer an die Oberflächenkontur des Bauteils angepassten Auflagefläche,
  • 4 eine Ultraschallprüfvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht,
  • 5 ein Verfahren zur Prüfung eines Bauteils mittels der Ultraschallprüfvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
  • 6 eine Ultraschallprüfvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
  • 7 eine Ultraschallprüfvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
  • 8 eine Ultraschallprüfvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen perspektivischen Darstellung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 4 zeigt eine Ultraschallprüfvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Seitendarstellung. Die Ultraschallprüfvorrichtung 10 umfasst einen Prüfkopf 11, der in einem den Prüfkopf 11 randseitig umgebenden Trägerrahmen 12 eingesetzt ist. Der Prüfkopf 11 weist mehrere individuelle elektronisch ansteuerbare Ultraschallwandler 13 zur Einkopplung von Schallwellen in ein Bauteil 14 auf. Der Trägerrahmen 12 und der Prüfkopf 11 sind zueinander verschiebbar gelagert.
  • Der Prüfkopf 11 ist bezüglich des Trägerrahmens 12 mittels eines Federelements 15, das in dem exemplarisch gezeigten Beispiel als Zugfeder ausgebildet ist, in Richtung des Bauteils 14 vorgespannt. In alternativen Ausführungsbeispielen sind hierfür andere geeignete Federelemente, wie insbesondere Druck- oder Blattfedern oder pneumatische Elemente, vorgesehen.
  • Zur Führung des Prüfkopfs 11 bezüglich des Trägerrahmens 12 ist eine Linearführung 16 vorgesehen, die die Bewegung des Prüfkopfs 11 im Wesentlichen in eine senkrecht zur Auflagefläche des Trägerrahmens 12 verlaufenden Richtung beschränkt.
  • Die Ultraschallprüfvorrichtung weist eine in 4 lediglich schematisch angedeutete kardanische Aufhängung 17 auf, mittels derer der Trägerrahmen 12 an einem Halteelement 18 befestigt ist. Dadurch ist eine flexible Führung der Ultraschallprüfvorrichtung 10 über die Oberfläche des Bauteils 14 zur Werkstoffprüfung sichergestellt.
  • Der Trägerrahmen 12 weist weiterhin zwei zueinander parallel verlaufende Auflagebereiche 19 auf, die bei der Prüfung des Bauteils 14 auf diesem aufliegen. In einem zwischen den wulstartig hervorstehenden Auflagebereichen 19 liegenden Teilbereich 20 ist der Trägerrahmen 12 konkav gekrümmt, so dass der Trägerrahmen 12 im Teilbereich 20 bei der Werkstoffprüfung des Bauteils 14 nicht aufliegt. Die Auflagebereiche 19 bilden eine Auflagefläche des Trägerrahmens 12, die im Wesentlichen die Gestalt von zwei zueinander parallel verlaufenden und voneinander beabstandeter Linien hat.
  • 5 illustriert das Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung des Bauteils 14 mit der Ultraschallprüfvorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Mit der Ultraschallprüfvorrichtung 10 lassen sich ebene und gleichmäßig gekrümmte Bauteile 14 ohne Einschränkung prüfen. Auch eine Prüfung von Oberflächen mit variabler Krümmung ist möglich, solange der Krümmungsradius der Oberfläche des zu prüfenden Bauteils 14 größer ist als der Krümmungsradius des konkaven Teilbereichs 20 des Trägerrahmens 12.
  • Das in 5 exemplarisch dargestellte Bauteil 14 stellt den Übergang einer Flügelschale zu einer Flügelnase eines Flugzeugs dar, dessen Profil in einem vorderen Bereich stärker gekrümmt ist als im rückwärtigen Bereich. Das Bauteil 14 ist daher im Wesentlichen entlang der in 5 gezeigten Schnittebene gekrümmt. Zur Überprüfung des Bauteils 14 auf mögliche Defekte wird die Ultraschallvorrichtung 10 gegebenenfalls mehrfach über die Oberfläche des Bauteils 14 geführt, wobei die Ultraschallprüfvorrichtung 10 in Übergangsbereichen, in denen sich die Krümmung ändert, geringfügig, jedoch in einer von der Krümmung des Bauteils 14 eindeutig abhängenden Art und Weise, gegenüber der Flächennormalen 21 verkippt wird. Die dadurch verursachten Abweichungen von der idealen Einschallung in Richtung der Flächennormalen 21 sind daher stets reproduzierbar.
  • 6 bis 8 zeigen weitere zweite, dritte und vierte Ausführungsformen der Erfindung, die insbesondere zur Prüfung von Bauteilen 14 mit abschnittsweiser sphärischer Geometrie ausgebildet sind.
  • Die in der perspektivischen Darstellung der 6 schematisch gezeigte zweite Ausführungsform der Ultraschallprüfvorrichtung 10 weist einen Trägerrahmen 12 auf, der vier konkav geformte Teilbereiche 20 aufweist. Die Teilbereiche 20 sind beispielsweise zueinander im rechten Winkel angeordnet und in jedem Eckbereich ist ein Auflagepunkt 22 zur Auflage an das Bauteil 14 vorgesehen. Die in den vier Eckbereichen des Trägerrahmens 12 angeordneten Auflagepunkte 22 bilden die Auflagefläche der zweiten Ausführungsform.
  • In einem alternativen und nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ultraschallprüfvorrichtung 10 rechteckig ausgebildet. Lediglich die Auflagefläche wird entsprechend der drei im in 7 gezeigten Auflagepunkte 22 gebildet.
  • In einem anderen in 8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ultraschallprüfvorrichtung 10, der Prüfkopf 11 und der Trägerrahmen 12 rund ausgebildet. Die Auflagefläche ist wie im dritten Ausführungsbeispiel von drei Auflagepunkte 22 gebildet. Im Übrigen entspricht die in 8 gezeigte Ausführung dem vorstehen beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel.
  • Mittels der gemäß der zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform ausgebildeten Ultraschallprüfvorrichtung 10 ist es möglich, unterschiedliche Krümmungen des Bauteils 14 auszugleichen, die sich entlang zueinander orthogonal verlaufenden Richtungen erstrecken. Dies ist insbesondere mit den in 7 und 8 schematisch dargestellten Ultraschallprüfvorrichtungen 10 der dritten und vierten Ausführungsform möglich, die dazu jedoch einen sphärisch konkav ausgebildeten Trägerrahmen 12 vorsehen, der drei Auflagepunkte 22 hat, die zur Definition der Auflagefläche im Dreieck angeordnet sind.
  • Hinsichtlich der übrigen Merkmale bzw. der Verwendung der Ultraschallprüfvorrichtungen 10 bei einem Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung des Bauteils 14 unterscheiden sich die Ultraschallprüfvorrichtungen 10 gemäß der zweiten, dritten und vierten Ausführungsform nicht vom Ultraschallprüfvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird.
  • Die Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die konkrete Ausgestaltung der gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr kann der zuständige Fachmann anhand der Beschreibung Variationen ableiten, ohne von dem wesentlichen Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Prüfkopf
    2
    Bauteil
    3
    Flächennormale
    4
    Aufhängung
    δ
    Fehlwinkel
    10
    Ultraschallprüfvorrichtung
    11
    Prüfkopf
    12
    Trägerrahmen
    13
    Ultraschallwandler
    14
    Bauteil
    15
    Federelement
    16
    Linearführung
    17
    kardanische Aufhängung
    18
    Halteelement
    19
    Auflagebereich
    20
    Teilbereich
    21
    Flächennormalen
    22
    Auflagepunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19610641 C1 [0009]

Claims (14)

  1. Ultraschallprüfvorrichtung (10) zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils (14), umfassend einen zumindest einen Ultraschallwandler (13) aufweisenden Prüfkopf (11) und einen den Prüfkopf (11) randseitig umgebenden Trägerrahmen (12) mit einer zum Aufsetzen auf das Bauteil (14) ausgebildeten Auflagefläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (11) im Trägerrahmen (12) verschiebbar gelagert ist und bezüglich des Trägerrahmens (12) federnd vorgespannt ist, wobei zumindest ein Teilbereich (20) des Trägerrahmens (12) eine Form zur abschnittsweisen Beabstandung des Trägerrahmens (12) vom Bauteil (14) aufweist.
  2. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Prüfkopfs (11) bezüglich des Trägerrahmens (12) mittels einer Linearführung (16) eingeschränkt ist.
  3. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (16) die Verschiebung des Prüfkopfs (11) bezüglich des Trägerrahmens (12) im Wesentlichen in eine senkrecht zur Auflagefläche verlaufenden Richtung einschränkt und als Wälzlager oder Axialkugelführung ausgebildet ist.
  4. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerrahmen (12) oder der Prüfkopf (11) mittels einer kardanischen Aufhängung (17) an einem Halteelement (18) befestigt ist.
  5. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche von zwei parallel zueinander verlaufenden Auflagebereichen (19) gebildet ist, wobei die Auflagebereiche (19) gegenüber dem Teilbereich (20) hervorstehen.
  6. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche von einer Mehrzahl von in einer Ebene liegenden Auflagepunkten (22) gebildet ist.
  7. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche von drei Auflagepunkten (22) gebildet ist.
  8. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (20) zur abschnittsweisen Beabstandung eine konkave Krümmung aufweist.
  9. Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Prüfkopf (11) mehrere Ultraschallwandler (13) angeordnet sind.
  10. Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils (14) dadurch gekennzeichnet, dass eine Ultraschallprüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, derart über die Oberfläche des Bauteils (14) geführt wird, dass der die Ausnehmung aufweisende Teilbereich (20) des Trägerrahmens (12) vom Bauteil (14) beabstandet ist.
  11. Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auflagefläche des Trägerrahmes (12) bei der Prüfung auf dem Bauteil (14) aufliegt.
  12. Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Bauteils (14) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (20) des Trägerrahmens (12) konkav gekrümmt ist und die Krümmung des konkaven Teilbereichs (20) einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner oder gleich dem kleinsten Krümmungsradius des Bauteils (14) ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallprüfvorrichtung (10) derart über eine Oberfläche des Bauteils (14) geführt wird, dass die konkave Krümmung des konkaven Teilbereichs (20) dem kleinsten Krümmungsradius des Bauteils (14) gegenüber liegt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (14) eine Komponente eines Flugzeugs oder einer Windkraftanlage, insbesondere eine Flügel- oder Rumpfschale oder eine Flügelnase des Flugzeugs oder eine Rotorblattschale der Windkraftanlage, ist.
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