DE102014118681A1

DE102014118681A1 - Ultraschall-Prüfvorrichtung und Verfahren zur Prüfung eines Bauteils

Info

Publication number: DE102014118681A1
Application number: DE102014118681.8A
Authority: DE
Inventors: Rainer Meier; Edgar Zaus
Original assignee: Areva GmbH
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils (2), welches aneinander grenzende Flächen (4, 6) aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich (8) mit Radius (R) unter einem Winkel (α) ineinander übergehen, mit einem zumindest einen Ultraschallwandler (14) mit einer Sende-/Empfangsfläche (16) aufweisenden Prüfkopf (12), und mit einer Führungseinrichtung (18) zur Führung des Prüfkopfes (12) zwischen den Flächen (4, 6), wobei die Führungseinrichtung (18) federnd vorgespannt ist und die Führungseinrichtung (18) mehrere über Gelenke (20) verbundene Elemente (22a, 22b, 24a, 24b) umfasst, wobei zumindest zwei der Elemente (22a, 22b) zur Führung des Prüfkopfs (12) an die aneinander grenzenden Flächen (4, 6) des Bauteils (2) anlegbar sind. Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils (2), welches aneinander grenzende Flächen (4, 6) aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich (8) mit Radius (R) und unter einem Winkel (α) ineinander übergehen, mit einer Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der der Prüfkopf (12) zwischen den zwei Flächen (4, 6) geführt wird und in Abhängigkeit des Winkels (α) zwischen den zwei Flächen (4, 6) mit der Führungseinrichtung (18) ausgerichtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Prüfvorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung eines Bauteils.
Die Ultraschall-Prüfung stellt eine gängige Methode zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen dar. Gerade bei der Ultraschall-Prüfung von Bauteilen mit komplexen Geometrien, die beliebig gekrümmte Oberflächen aufweisen, gestaltet es sich jedoch oftmals schwierig, eine Prüfung der gesamten Bauteiloberfläche, also auch der Kanten oder Übergangsbereiche des Bauteils durchführen zu können. Um die gemessenen Ultraschallsignale ortsrichtig zuordnen und die Positionen eventueller Fehler im Bauteil bestimmen zu können, ist es nämlich zwingend erforderlich, die Ultraschall-Prüfvorrichtung in einer definierten und bekannten Weise über die Bauteiloberfläche zu führen. Des Weiteren ist durch eine mögliche Fehlorientierung der Ultraschall-Prüfvorrichtung bzw. des Prüfkopfes gegenüber der Bauteiloberfläche eine korrekte Schalleinleitung bzw. ein konstanter Winkel, unter dem der Schallstrahl in das Bauteil eintritt, nicht mehr gewährleistet. Insbesondere bei Bauteilen, die aneinander grenzende Flächen aufweisen, die in einem abgerundeten Kantenbereich ineinander übergehen, wie z.B. Versteifungselemente für Flugzeugschalen und Flugzeugflügel, ist es sehr schwierig den Kantenbereich hinreichend zuverlässig zu prüfen, da der Winkel, den die Flächen zwischen sich einschließen z.B. aus konstruktiven Gründen oder aufgrund von Fertigungstoleranzen variieren kann.
Bei lediglich minimalen Änderungen des Winkels zwischen den beiden aneinander grenzenden Flächen ist es bekannt, das Gehäuse der Ultraschall-Prüfvorrichtung bzw. des Prüfkopfes, in dem der Ultraschallwandler angeordnet ist, an die Geometrie des Bauteils, also an den abgerundeten Kantenbereich und die sich daran anschließenden Flächen anzupassen, sodass der Prüfkopf über dessen Gehäuseflächen sicher über die Bauteiloberfläche geführt wird. Für größere Änderungen des Winkels ist eine solche starre Führung jedoch nicht mehr ausreichend, da die Ultraschall-Prüfvorrichtung mit den Gehäuseflächen dann nicht mehr am Bauteil bzw. an den Flächen anliegt und somit unkontrolliert verkippen kann.
Aus der DE 75 04 402 U ist beispielsweise eine Ultraschall-Prüfvorrichtung zur Prüfung eines gewalzten Bleches mit einer Führungseinrichtung bekannt, welche Hub- und Führungsglieder aufweist, um den Prüfkopf einerseits senkrecht zu der Oberfläche des Bleches auf- und ab zu bewegen und andererseits eine sichere Führung des Prüfkopfes vertikal zu der Oberfläche des Bleches zu gewährleisten. Hierfür sind die Führungsglieder beispielsweise als Scherenführung ausgebildet. Die Führungseinrichtung ist dabei jedoch vollständig oberhalb des Prüfkopfes angeordnet und nicht zur Führung und Vermeidung des Verkippens des Prüfkopfes während der Prüfung eines abgerundeten Kantenbereichs geeignet, sondern lediglich zur Prüfung ebener Flächen.
Die GB 1 343 989 A offenbart eine Ultraschall-Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines flachen Bauteils, bei der die Ultraschallwandler auf einem geraden Tragarm befestigt sind, welcher wiederum über eine Hebelkonstruktion mit einem bewegbaren Schlitten verbunden ist, welcher die Ultraschallwandler gegenüber dem Bauteil bewegt. Die Hebelkonstruktion dient dabei dazu, die Ultraschallwandler gegenüber dem Bauteil vorzuspannen.
Die DE 35 25 376 A1 zeigt eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen mit Oberflächenabschnitten, die an Kanten oder Ecken aneinandergrenzen, mithilfe von Magnetfeldsensoren, die an schwenkbar gelagerten Haltern befestigt sind.
Die US 3 913 388 A offenbart eine Ultraschall-Prüfvorrichtung zur Prüfung von flachen Platten, Folien oder Bändern, bei der ein Träger über einen Kniehebelmechanismus an einem Schlitten befestigt ist. Der Ultraschallwandler bzw. Ultraschallwandlerhalter ist über parallele Hebel, die durch eine Feder belastet werden, an dem Träger angelenkt, sodass der Ultraschallwandler über das Bauteil bewegt werden kann, um eine möglichst große Prüffläche abzudecken.
Die DE 10 2012 110 917 A1 beschreibt eine Ultraschall-Prüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung einer Innenbohrung, bei der die Prüfköpfe über Ausleger bzw. Hebel, die gelenkig mit einer Tragstrebe verbunden sind, an die Innenwand der Bohrung angelegt werden. Die Ausleger bzw. Hebel sind dabei durch eine axial wirkende Federkraft radial von der Tragstrebe nach außen bewegbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Ultraschall-Prüfvorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung eines Bauteils vorzuschlagen, mit dem eine zuverlässige Prüfung eines Kantenbereichs möglich ist.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Ultraschall-Prüfvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Die Ultraschall-Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils, welches aneinander grenzende Flächen aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich mit Radius R unter einem Winkel α ineinander übergehen, umfasst einen zumindest einen Ultraschallwandler mit einer Sende-/Empfangsfläche aufweisenden Prüfkopf und eine Führungseinrichtung zur Führung des Prüfkopfes zwischen den Flächen. Die Führungseinrichtung ist federnd vorgespannt und umfasst mehrere über Gelenke verbundene Elemente, wobei zumindest zwei der Elemente zur Führung des Prüfkopfs an die aneinander grenzenden Flächen des Bauteils anlegbar sind.
Der Winkel zwischen den beiden Flächen kann von Bauteil zu Bauteil oder innerhalb desselben Bauteils, z.B. konstruktionsbedingt oder aufgrund von Fertigungstoleranzen, typischerweise in einem Bereich von 70° bis 110° variieren, sodass der Winkel von der Nominalgeometrie, also einem 90°-Winkel, abweicht. Die federnde Vorspannung der Führungseinrichtung des Prüfkopfes bewirkt, dass sich die Führungseinrichtung automatisch und dynamisch an einen sich ändernden Winkel anpasst. Mit anderen Worten: Die Elemente der Führungseinrichtung sind in Richtung der Flächen des Bauteils vorgespannt, sodass die zumindest zwei Elemente der Führungseinrichtung, die an das Bauteil anlegbar sind, gegen dieses gedrückt werden. Die Ultraschall-Prüfvorrichtung gleicht somit Änderungen des Winkels in einem Bauteil selbstständig aus, sodass der Prüfkopf stets stabil zwischen den beiden Flächen geführt ist. Der Prüfkopf selbst wird z.B. mit Hilfe einer beweglichen kardanischen Aufhängung, gegen das Bauteil gedrückt und die Führungseinrichtung stellt die Ausrichtung des Prüfkopfes gegenüber dem Bauteil sicher.
Die Führungseinrichtung bzw. zumindest zwei der Elemente sind an das Bauteil anlegbar, also zum Anlegen an das Bauteil vorgesehen. Während der Prüfung des Bauteils stehen also zumindest zwei der Elemente der Führungseinrichtung stets in flächigem Kontakt mit den aneinander grenzenden Flächen. Die Elemente der Führungseinrichtung ragen dabei üblicherweise zumindest teilweise über zwei sich gegenüberliegende Längsseiten des Prüfkopfes hinaus. Eine Verschiebung des Prüfkopfes entlang des Kantenbereichs, während der die Elemente stets an dem Bauteil anliegen, gewährleistet somit unabhängig von dem Winkel des abgerundeten Kantenbereichs eine sichere Führung des Prüfkopfes entlang der Bauteiloberfläche und verhindert ein unkontrolliertes Verkippen des Prüfkopfs in Richtung einer der Flächen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Führungseinrichtung parallel zu einer Mittellängsachse des Prüfkopfes federnd vorgespannt. Durch die federnde Vorspannung der Führungseinrichtung parallel zu der Mittellängsachse des Prüfkopfs ist der Prüfkopf insbesondere derart ausrichtbar, dass die Mittellängsachse entlang der Winkelhalbierenden des abgerundeten Kantenbereichs verläuft. Die Führungseinrichtung ermöglicht also eine nahezu symmetrische und mittige Ausrichtung des Prüfkopfes. Dadurch steht die Sende-/Empfangsfläche des Ultraschallwandlers stets in einem optimalen Winkel gegenüber den Flächen des Bauteils und dem abgerundeten Kantenbereich, sodass ein konstanter Einschallwinkel des Schallstrahls in das Bauteil, bezogen auf die Winkelhalbierende, sichergestellt ist. Der Prüfkopf befindet sich somit stets in einer definierten und bekannten Orientierung gegenüber dem Bauteil und die Positionen möglicher Fehler können ortsrichtig zugeordnet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ultraschall-Prüfvorrichtung ist der zumindest eine Ultraschallwandler derart im Prüfkopf angeordnet, dass eine Schallstrahlachse des von dem zumindest einen Ultraschallwandler emittierten Ultraschallsignals stets durch einen Mittelpunkt des vom Radius R des abgerundeten Kantenbereichs gebildeten Kreises verläuft. Wird z.B. ein einzelner Ultraschallwandler mit einer ebenen Sende-Empfangsfläche verwendet, liegt der Mittelpunkt der Sende-/Empfangsfläche beispielsweise auf dem Mittelpunkt des Kreises und weist einen Abstand R zum abgerundeten Kantenbereich auf, sodass ein optimaler Einschallwinkel in das Bauteil sichergestellt ist. Der zumindest eine Ultraschallwandler ist also zentral um eine Mittellängsachse des Prüfkopfs bzw. um die Winkelhalbierende orientiert, also mittig in dem Prüfkopf angeordnet. Werden z.B. mehrere Ultraschallwandler verwendet, die nebeneinander entlang einer konkav gekrümmten Linie angeordnet sind, ist die Ultraschallwandleranordnung derart im Prüfkopf angeordnet, dass sich der Radiusmittelpunkt der konkav gekrümmten Linie mit dem Mittelpunkt des vom Radius des abgerundeten Kantenbereichs gebildeten Kreises deckt, die Schallstrahlachse also wiederum stets durch den Mittelpunkt des Kreises verläuft.
Die Ultraschall-Prüfvorrichtung umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform einen Prüfkopf mit zumindest einer Ultraschallwandleranordnung mit mehreren Ultraschallwandlern, die derart im Prüfkopf angeordnet ist, dass eine Symmetrieachse der Ultraschallwandleranordnung durch einen Mittelpunkt des vom Radius des abgerundeten Kantenbereichs gebildeten Kreis verläuft. Die Symmetrieachse verläuft dann beispielsweise parallel zu der Mittellängsachse des Prüfkopfes bzw. entlang der Winkelhalbierenden des abgerundeten Kantenbereichs. Mit anderen Worten: Die Ultraschallwandleranordnung ist derart im Prüfkopf angeordnet, dass eine Symmetrieachse des mit der Ultraschallwandleranordnung erzielbaren Schwenkwinkelbereichs durch den Mittelpunkt des Kreises bzw. parallel zu der Mittellängsachse bzw. entlang der Winkelhalbierenden verläuft. Unter Symmetrieachse der Ultraschallwandleranordnung ist also die Symmetrieachse des mit der Ultraschallwandleranordnung erzielbaren Schwenkwinkelbereichs zu verstehen. Die Ultraschallwandleranordnung ist also mittig und zentral im Prüfkopf angeordnet bzw. stets mittig bzw. symmetrisch zwischen den beiden Flächen orientiert. Bei der Verwendung mehrerer Ultraschallwandler, die zeitlich nacheinander angesteuert werden, um den Schallstrahl elektronisch zu schwenken, ist eine solche symmetrische Anordnung um die Mittellängsachse bzw. die Winkelhalbierende des abgerundeten Kantenbereiches von Vorteil, da dadurch der physikalisch mögliche Schwenkbereich symmetrisch und vollständig ausgenutzt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Führungseinrichtung zumindest vier jeweils über Gelenke miteinander verbundene Elemente, wobei ein erstes, unteres Gelenk und ein zweites, oberes Gelenk derart am Prüfkopf angeordnet sind, dass eine die beiden Gelenke verbindende erste Diagonale parallel zu der Mittellängsachse des Prüfkopfes verläuft. Das erste, untere und das zweite, obere Gelenk sind dabei an einer Seitenwand des Prüfkopfes befestigt, wobei das zweite, obere Gelenk parallel zu der Mittellängsachse verschiebbar gelagert ist. Jeweils zwei Elemente sind dabei über jeweils ein Gelenk schwenkbar bzw. drehbar verbunden, sodass insgesamt vier Gelenke vorhanden sind. Die Drehpunkte zweier gegenüberliegender Gelenke, eines ersten, unteren Gelenkes, welches die zwei an das Bauteil anlegbaren Elemente verbindet und eines zweiten oberen Gelenks, liegen auf einer Diagonale parallel zu der Mittellängsachse des Prüfkopfs, also auf der Winkelhalbierenden des abgerundeten Kantenbereichs, die beiden weiteren Gelenke liegen auf einer senkrecht zu der ersten Diagonale stehenden zweiten Diagonalen und werden zur Mittellängsachse des Prüfkopfes hin oder von dieser weg verschoben. Die vier Elemente können prinzipiell gleich lang sein. Alternativ hierzu sind jedoch beispielsweise die beiden an das Bauteil anlegbaren Elemente verkürzt, was einen besseren Kontakt zum Bauteil gewährleistet.
Mit anderen Worten: Die vier Elemente bilden, bei verschieden langen Elementen, ein Deltoid oder, bei gleich langen Elementen, ein Parallelogramm, insbesondere eine Raute oder ein Quadrat, dessen erste Diagonale deckungsgleich mit der Winkelhalbierenden bzw. parallel zu der Mittellängsachse verläuft und dessen zweite Diagonale senkrecht auf die erste Diagonale steht. Bei einer Verschiebung des Prüfkopfs entlang des Kantenbereichs ändert sich in Abhängigkeit des Winkels α die Länge der beiden Diagonalen, also der Abstand jeweils zweier Gelenke zueinander. Sind die vier Elemente z.B. gleich lang ausgebildet stehen diese bei einem Winkel α von 90° nahezu senkrecht aufeinander und bilden eine quadratische Anordnung mit gleich langen Diagonalen, bei einem Winkel größer 90° z.B. gehen die Elemente in eine rautenförmige Formation über, bilden also zwei spitze und zwei Stumpfe Winkel zwischen sich aus. Bilden die vier Elemente ein Deltoid, vergrößern sich die von jeweils gleich langen Elementen eingeschlossenen Winkel, wenn sich der Winkel α vergrößert. Eine solche Gelenkanordnung ist technisch und konstruktiv einfach zu realisieren und passt sich aufgrund der Drehgelenke automatisch an einen sich ändernden Winkel α an, sodass der Prüfkopf in Bezug auf die Flächen des Bauteils derart verschiebbar ist, dass seine Mittellängsachse stets entlang der Winkelhalbierenden ausrichtbar ist. Dadurch wird erreicht, dass die Schallstrahlachse des zumindest einen Ultraschallwandlers bzw. die Symmetrieachse der Ultraschallwandleranordnung stets durch den Mittelpunkt des vom Radius des abgerundeten Kantenbereichs gebildeten Kreises verläuft und ein optimaler Einschallwinkel erzielt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Prüfkopf in einer Wasserkammer angeordnet und ein die zwei an das Bauteil anlegbaren Elemente verbindendes erstes, unteres Gelenk der Führungseinrichtung ist an der Wasserkammer befestigt. Umfasst die Ultraschall-Prüfvorrichtung eine Wasserkammer ist die Führungseinrichtung also an der Wasserkammer und nicht am Prüfkopf selbst angeordnet, wobei die Mittellängsachse des Prüfkopfes deckungsgleich mit einer Mittellängsachse der Wasserkammer verläuft. Das an der Wasserkammer befestigte erste, untere Gelenk erlaubt lediglich eine Schwenkbewegung der zwei an das Bauteil anlegbaren Elemente, wohingegen ein dem unteren Gelenk gegenüberliegendes zweites, oberes Gelenk parallel zu der Mittellängsachse des Prüfkopfes bzw. der Wasserkammer verschiebbar ist. Eine Wasserkammer ermöglicht die Prüfung des Bauteils in lokaler Tauchtechnik. Hierfür wird die Wasserkammer mitsamt dem Prüfkopf z.B. mit Hilfe einer beweglichen kardanischen Aufhängung, gegen das Bauteil gedrückt und die Führungseinrichtung stellt die Ausrichtung der Wasserkammer und des Prüfkopfes gegenüber dem Bauteil sicher.
Das untere Gelenk liegt insbesondere auf dem Kreismittelpunkt des vom abgerundeten Kantenbereich gebildeten Kreises, sodass sich für alle Winkel in Bezug auf den Radius des abgerundeten Kantenbereichs eine optimale axiale Position des Prüfkopfes, also ein optimaler Abstand des Prüfkopfes bzw. der Ultraschallwandler zum Kantenbereich, ergibt. Ist der Abstand des unteren Gelenks zur Bauteiloberfläche gleich dem Radius, liegt also das untere Gelenk auf dem Kreismittelpunkt des Radius des abgerundeten Kantenbereichs, erfolgt keine axiale Verschiebung des Prüfkopfes, sondern lediglich eine Ausrichtung des Prüfkopfes. Ist der Abstand des unteren Gelenks zur Bauteiloberfläche kleiner als der Radius, wird der Prüfkopf bei kleiner werdendem Winkel axial, also entlang seiner Mittellängsachse, zum Bauteil hin, und bei größer werdendem Winkel axial von dem Bauteil weg verschoben. Ist der Abstand des unteren Gelenks zur Bauteiloberfläche größer als der Radius, wird der Prüfkopf bei kleiner werdendem Winkel axial vom Bauteil weg und bei größer werdendem Winkel axial zu dem Bauteil hin verschoben.
Die federnde Vorspannung der Führungseinrichtung erfolgt insbesondere durch eine Feder, die mit einem ersten Ende an einem Gehäuse des Prüfkopfs oder an der Wasserkammer befestigt ist und mit einem zweiten Ende auf zumindest ein zwei Elemente verbindendes oberes Gelenk drückt. Die Feder ist dabei derart ausgebildet, dass sie bei größer werdendem Winkel das obere Gelenk linear parallel zu der Mittellängsachse des Prüfkopfes bzw. der Wasserkammer in Richtung des Kantenbereichs oder von diesem weg verschiebt. Die zwei an das Bauteil anlegbaren Elemente werden somit über die schwenkbar am oberen Gelenk gelagerten Elemente automatisch in Richtung der Flächen des Bauteils gedrückt. Bei kleiner werdendem Winkel drücken die Elemente bzw. das obere Gelenk die Feder wieder zusammen.
Alternativ hierzu ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung durch eine Feder vorgespannt ist, die mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende jeweils an einem zwei Elemente verbindendem Gelenk befestigt ist. Die Feder ist also zwischen den Elementen der Führungseinrichtung angeordnet, sodass diese vorgespannt sind. Hierfür wird insbesondere eine Zugfeder verwendet, die an dem oberen und an dem unteren Gelenk befestigt ist. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer Druckfeder, die an den beiden anderen Gelenken, die auf der zweiten Diagonalen senkrecht zur Mittellängsachse liegen, befestigt ist und die zwei an das Bauteil anlegbaren Elemente gegen die Flächen vorspannt. Das obere Gelenk ist jeweils wiederum parallel zu der Mittellängsachse des Prüfkopfes bzw. der Wasserkammer verschiebbar, das untere Gelenk ist an der Wasserkammer oder an dem Gehäuse des Prüfkopfes befestigt.
Der Prüfkopf kann fest in der Wasserkammer angeordnet, also in einer Position fixiert sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Prüfkopf jedoch in der Wasserkammer entlang der Mittellängsachse des Prüfkopfes bzw. der Wasserkammer zwischen einer ersten und einer zweiten Endlage verschiebbar gelagert. Dies erfolgt beispielsweise ebenfalls mit einem Federmechanismus, welcher den Prüfkopf gegen das Bauteil vorspannt. Die zweite Endlage wird z.B. mittels eines festen Anschlags in der Wasserkammer, z.B. durch nach innen ragende Vorsprünge, definiert. Anstelle eines Anschlags kann die Wasserkammer Nocken aufweisen, die über die Elemente der Führungseinrichtung verstellt werden können. Durch eine Änderung der Nockengeometrie kann bei sich änderndem Radius des Kantenbereichs eine Prüfoptimierung erreicht werden.
Vorteilhafterweise weisen zumindest zwei der Elemente jeweils ein abgerundetes Ende auf. Das Ende der an das Bauteil anlegbaren Elemente, welches jeweils im Kantenbereich anliegt, ist dabei idealerweise so an dessen Kontur angepasst, dass es den Innenradius gerade nicht berührt. Die abgerundeten Enden können während der Prüfung als Dichtelement dienen, da sie die Wasserkammer seitlich nahezu vollständig verschließen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ragen zumindest die zwei an das Bauteil anlegbaren Elemente der Führungseinrichtung zumindest teilweise über eine Koppelfläche des Prüfkopfs hinaus. Unter Koppelfläche ist dabei diejenige Fläche des Prüfkopfs zu verstehen, aus der der Schallstrahl in das Bauteil eintritt, also die dem abgerundeten Kantenbereich zugewandte Fläche. Die Führungseinrichtung ist an der Wasserkammer angeordnet, sodass der in der Wasserkammer angeordnete Prüfkopf unabhängig von der Form der Koppelfläche sicher geführt wird. In den zwischen dem Prüfkopf bzw. der Koppelfläche und dem Bauteil vorhandenen Bereich wird ein Koppelmittel, z.B. Wasser oder Öl eingebracht, um die Einkopplung des Schallstrahls in das Bauteil zu gewährleisten. Die Menge an Koppelmittel wird dabei so gewählt, dass der zwischen dem Prüfkopf bzw. der Koppelfläche und dem Kantenbereich des Bauteils vorhandene Hohlraum sicher ausgefüllt wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die zumindest zwei Elemente, die zur Führung des Prüfkopfs an die aneinander grenzenden Flächen des abgerundeten Kantenbereichs anlegbar sind, zumindest teilweise als Gleitfläche ausgebildet. Dadurch wird gewährleistet, dass die Oberfläche des Bauteils nicht durch die über diese hinweg geführte Führungseinrichtung beschädigt wird.
Die Ultraschall-Prüfvorrichtung weist bevorzugt zwei Führungseinrichtungen auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Prüfkopfs oder der Wasserkammer angeordnet sind, wodurch der Prüfkopf zusätzlich stabilisiert wird.
Die Ultraschall-Prüfvorrichtung umfasst insbesondere eine Steuer- und Auswerteeinheit zur Ansteuerung des zumindest einen Ultraschallwandlers und zur Auswertung gemessener Ultraschallsignale.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 15. Zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils, welches aneinander grenzende Flächen aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich mit Radius R und unter einem Winkel α ineinander übergehen mit einer vorstehend beschriebenen Ultraschall-Prüfvorrichtung, wird der Prüfkopf mit der Führungseinrichtung zwischen den zwei Flächen geführt und in Abhängigkeit des Winkels α zwischen den zwei Flächen mit der Führungseinrichtung ausgerichtet.
Die Führung des Prüfkopfs erfolgt dabei über die Führungseinrichtung, indem zumindest zwei der Elemente in Kontakt mit dem Bauteil bzw. den beiden Flächen sind, also an diesem anliegen und den Prüfkopf zwischen den beiden Flächen halten. Die Ultraschall-Prüfvorrichtung passt sich während der Prüfung des Bauteils automatisch und dynamisch an einen variierenden Winkel α an, sodass ein Verkippen der Ultraschall-Prüfvorrichtung bei sich änderndem Winkel α zuverlässig verhindert wird. Die automatische und dynamische Anpassung erfolgt dadurch, dass die Führungseinrichtung federnd vorgespannt ist und die Elemente so stets gegen das Bauteil bzw. die Flächen des Bauteils gedrückt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei die Mittellängsachse des Prüfkopfes mit der Führungseinrichtung entlang der Winkelhalbierenden des abgerundeten Kantenbereichs ausgerichtet, wodurch der Prüfkopf stets mittig zwischen den beiden Flächen geführt wird und ein idealer Einschallwinkel gewährleistet ist.
Der Prüfkopf wird dabei insbesondere derart ausgerichtet, dass die Schallstrahlachse des von dem zumindest einen Ultraschallwandler emittierten Ultraschallsignals durch den Mittelpunkt des vom Radius R des abgerundeten Kantenbereichs gebildeten Kreises verläuft. Der Prüfkopf bzw. die Wasserkammer wird also derart zwischen den zwei Flächen geführt bzw. ausgerichtet, dass stets ein optimaler Einschallwinkel gewährleistet wird. Der Prüfkopf selbst bzw. die Wasserkammer wird dabei z.B. über eine kardanische Aufhängung gegen das Bauteil gedrückt.
Bei der Verwendung einer Ultraschallwandleranordnung ist es von Vorteil, wenn der Prüfkopf derart ausgerichtet wird, dass die Symmetrieachse der Ultraschallwandleranordnung entlang der Mittelachse des Prüfkopfes und entlang der Winkelhalbierenden verläuft. Die mehreren Ultraschallwandler werden zeitlich nacheinander angesteuert, um den Schallstrahl elektronisch zu schwenken. Die Ultraschallwandleranordnung wird also als Gruppenstrahlerprüfkopf bzw. als Phased-Array betrieben.
Zur Prüfung des Bauteils werden die Ultraschall-Prüfvorrichtung und/oder das Bauteil zur Prüfung des Bauteils bewegt. Es kann also nur die Ultraschall-Prüfvorrichtung bzw. der Prüfkopf oder nur das Bauteil bewegt werden oder auch beides in gegenläufiger Richtung oder in gleicher Richtung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Bei einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Ultraschall-Prüfvorrichtung und/oder das Bauteil kontinuierlich bewegt. Alternativ dazu ist es möglich, die Ultraschall-Prüfvorrichtung und/oder das Bauteil schrittweise entlang des Kantenbereichs zu bewegen.
Die Ultraschall-Prüfvorrichtung gemäß den vorstehend genannten Merkmalen und ein Bauteil, welches aneinander grenzende Flächen aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich mit Radius R unter einem Winkel α ineinander übergehen bilden also ein System zur zerstörungsfreien Prüfung, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
1 ein zu prüfendes Bauteil in einer perspektivischen Darstellung,
2 eine Ultraschall-Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Bauteils an einer ersten Prüfposition,
3 eine Ultraschall-Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Bauteils in einer zweiten Prüfposition,
4 eine Ultraschall-Prüfvorrichtung mit mehreren Ultraschallwandlern,
5 ein Verfahren zur Ultraschall-Prüfung eines Bauteils.
1 zeigt ein Bauteil 2 welches aneinander grenzende Flächen 4, 6 aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich 8 mit Radius R unter einem Winkel α ineinander übergehen. Der Radius R ist der Innenradius des abgerundeten Kantenbereichs 8, der abgerundete Kantenbereich 8 verläuft also entlang eines Kreisbogens eines Kreises K mit Radius R und Mittelpunkt M. Der Winkel α kann innerhalb des Bauteils 2 variieren. Ein solches Bauteil 2 ist z.B. ein Versteifungselement für die Rumpfschale oder Flügelschale eines Flugzeuges. Der Winkel α bei solchen Bauteilen kann innerhalb desselben Bauteils aufgrund von Fertigungstoleranzen oder aus konstruktiven Gründen oder von Bauteil zu Bauteil in einem Bereich von etwa 70° bis 110° variieren.
2 zeigt eine Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 an einer ersten Prüfposition P₁ zur Prüfung des abgerundeten Kantenbereichs 8, bei dem die Flächen 4, 6 einen Winkel α zueinander aufweisen, der nahezu 90° entspricht. Die Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 umfasst einen Prüfkopf 12, der einen Ultraschallwandler 14 mit einer Sende-/Empfangsfläche 16 aufweist. Der Prüfkopf 12 ist in einer Wasserkammer 30 mit einem Zulauf zur Zuführung von Wasser als Koppelmittel angeordnet und derart in der Wasserkammer gelagert, dass er in Richtung der Mittellängsachse A verschiebbar ist. An der Wasserkammer 30 ist eine Führungseinrichtung 18 zur Führung des Prüfkopfs 12 bzw. die Wasserkammer 30 zwischen den Flächen 4, 6 angeordnet.
Die Führungseinrichtung 18 umfasst vier jeweils über Gelenke 20 verbundene Elemente 22a, 22b, 24a, 24b. Zwei der Elemente 22a, 22b sind zur Führung des Prüfkopfs 12 bzw. der Wasserkammer 30 an die aneinander grenzenden Flächen 4, 6 des Bauteils 2 anlegbar, stehen also während der Prüfung stets in flächigem Kontakt mit dem Bauteil 2. Hierfür stehen die Elemente 22a, 22b, 24a, 24b teilweise über die Längsseiten 42 des Prüfkopfes 12 bzw. der Wasserkammer 30 hervor. Zudem ragen die Elemente 22a, 22b über eine Koppelfläche des Prüfkopfes 12 hinaus. Das die zwei an das Bauteil 2 anlegbaren Elemente verbindende untere Gelenk 20 ist an der Wasserkammer 30 befestigt. Die Flächen 4, 6 stehen nahezu senkrecht aufeinander, sodass die Führungseinrichtung 18 bzw. deren Elemente 22a, 22b, 24a, 24b und Gelenke 20 die Form eines Quadrats mit gleich langen Diagonalen D₁, D₂ aufweisen.
Die Führungseinrichtung 18 ist durch eine Feder 26 parallel zu einer Mittellängsachse A des Prüfkopfs 12 federnd vorgespannt. Die Feder 26 ist mit ihrem ersten Ende 28 an der Wasserkammer 30 befestigt. Mit ihrem zweiten Ende 32 drückt die Feder 26 auf das die zwei Elemente 24a, 24b verbindende, obere Gelenk 20. Alternativ hierzu ist eine Vorspannung der Führungseinrichtung 18 mit einer Feder 26 möglich, die mit ihrem ersten Ende 28 an dem unteren Gelenk 20 und mit ihrem zweiten Ende 32 an dem oberen Gelenk 20 befestigt ist (in 2 gestrichelt dargestellt).
Der Prüfkopf 12 bzw. die Wasserkammer 30 ist also mit der Führungseinrichtung 18 derart ausrichtbar, dass die Mittellängsachse A des Prüfkopfes 12 bzw. der Wasserkammer 30 entlang der Winkelhalbierenden W des abgerundeten Kantenbereichs 8 verläuft, der Prüfkopf 12 bzw. die Wasserkammer 30 also mittig zwischen den Flächen 4, 6 ausgerichtet ist. Mit der Führungseinrichtung 18 erfolgt also eine kontrollierte Verkippung und Ausrichtung des Prüfkopfes 12 bzw. der Wasserkammer 30 in Richtung F. Die Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 kann eine zweite Führungseinrichtung 18 aufweisen, welche an einer der ersten Führungseinrichtung 18 gegenüberliegenden Seite des Prüfkopfes 12 bzw. der Wasserkammer 30 angeordnet ist. Die zweite Führungseinrichtung 18 wird in 1 von der ersten Führungseinrichtung 18 verdeckt und ist daher nicht sichtbar.
Der Ultraschallwandler 14 ist derart im Prüfkopf 12 angeordnet, dass die Schallstrahlachse S des von dem Ultraschallwandler 14 bzw. dessen Sende-/Empfangsfläche 16 emittierten Ultraschallsignals durch den Mittelpunkt M des Kreises K verläuft.
Die an das Bauteil 2 angelegten Elemente 22a, 22b weisen ein dem abgerundeten Kantenbereich 8 zugewandtes, abgerundetes Ende auf, das bei der Prüfung mit der Wasserkammer 30 als Dichtelement dienen kann. Die Elemente 22a, 22b sind zudem als Gleitfläche ausgebildet, um das Bauteil 2 während der Prüfung nicht zu beschädigen.
Die Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 umfasst zudem eine Steuer- und Auswerteeinheit 34 zur Ansteuerung des Ultraschallwandlers 14 und zur Auswertung der gemessenen Ultraschallsignale.
3 zeigt eine Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 an einer zweiten Prüfposition P₂ zur Prüfung eines abgerundeten Kantenbereichs 8, bei dem die Flächen 4, 6 einen Winkel α zueinander aufweisen, der größer als 90° ist. Die Feder 26 übt also eine Kraft auf die zwei Elemente 24a, 24b bzw. das Gelenk 20 aus, sodass die an das Bauteil 2 anlegbaren Elemente 22a, 22b, die ebenfalls über Gelenke 20 mit den Elementen 24a, 24b verbunden sind gegen das Bauteil 2 bzw. die Flächen 4, 6 gedrückt werden. Die Elemente 22a, 22b, 24a, 24b gehen also in eine rautenförmige Anordnung über, die parallel zur Mittellängsachse A bzw. Winkelhalbierenden W verlaufende Diagonale D₁ verkürzt sich, die dazu senkrecht stehende Diagonale D₂, wird länger. Dies erfolgt automatisch und dynamisch während der Prüfung des Bauteils, ohne dass eine separate Ansteuerung der Führungseinrichtung erforderlich ist. Der Mittelpunkt der Sende-/Empfangsfläche 16 des Ultraschallwandlers 14 bzw. die Schallstrahlachse S liegt dabei stets auf einem Mittelpunkt M des vom Radius R des abgerundeten Kantenbereiches 8 gebildeten Kreis K und weist somit einen Abstand R zum abgerundeten Kantenbereich auf.
4 zeigt eine Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 mit einem Prüfkopf 12, welcher eine Ultraschallwandleranordnung mit zwei linearen Ultraschallwandlerarrays 40 mit jeweils mehreren Ultraschallwandlern 14 umfasst. Die Ultraschallwandler 14 sind jeweils in Richtung einer Längsmittelachse 36a, 36b nebeneinander in einer Reihe angeordnet, wobei die Längsmittelachse 36a des ersten Ultraschallwandlerarrays 40 gegenüber der zweiten Längsmittelachse 36b unter einem Winkel φ zueinander geneigt ist, sodass die Sende-/Empfangsflächen 16 der Ultraschallwandlerarrays 40 geneigt zueinander orientiert sind. Die jeweils senkrecht zu der Sende-/Empfangsfläche 16 verlaufenden Mittelachsen 38a, 38b der Ultraschallwandlerarrays 40 sind annähernd im Mittelpunkt M des Kreises K angeordnet, die jeweiligen Schallstrahlachsen S verlaufen ebenfalls zumindest angenähert durch den Mittelpunkt M des Kreises K. Mit jedem Ultraschallwandlerarray 40 können Ultraschallsignale in einem Winkelbereich β emittiert und erfasst werden. Aufgrund der Neigung der Ultraschallwandlerarrays 40 zueinander, überlagern sich die zugehörigen Schwenkwinkelbereiche B, C jedoch nur teilweise. Dadurch ergibt sich ein effektiver Gesamtwinkelbereich γ = β + φ, welcher mit einer solchen Ultraschallwandleranordnung abgedeckt werden kann. Die Ultraschallwandleranordnung ist dabei derart im Ultraschall-Prüfkopf 12 angeordnet, dass die Symmetrieachse Z des mit der Ultraschallwandleranordnung erzielbaren Gesamtwinkelbereichs γ parallel zu einer Mittellängsachse A des Prüfkopfes 12 und durch den Mittelpunkt M des Kreises K verläuft. Der Ultraschall-Prüfkopf 12 ist dann mit der Führungseinrichtung 18 derart ausrichtbar, dass die Symmetrieachse Z der Ultraschallwandleranordnung entlang der Winkelhalbierenden W verläuft.
Durch zeitverzögerte Ansteuerung der Ultraschallwandlerelemente 14 bzw. der Ultraschallwandleranordnungen kann der Einschallwinkel in das Bauteil 2 variiert werden. Jede der zwei gegeneinander geneigten Ultraschallwandleranordnungen, kann jeweils in einem Winkelbereich Ultraschallsignale emittieren und erfassen. Aufgrund der Neigung überlagern sich die mithilfe von elektronischem Schwenken des Ultraschallstrahls erzielbaren Bereich jedoch nur teilweise, sodass insgesamt ein größerer effektiver Gesamtwinkelbereich erzielt werden kann. Der Schallstrahl kann somit über den gesamten Kantenbereich 8 elektronisch geschwenkt werden.
Prinzipiell sind jedoch auch weitere Ultraschallwandleranordnungen mit mehreren Ultraschallwandler 14 in einem Prüfkopf 12 denkbar, bei denen z.B. ein erster, zentraler Ultraschallwandler 14 symmetrisch zu der Mittellängsachse A des Prüfkopfes 12 angeordnet ist und der Mittelpunkt M der Sende-/Empfangsfläche 16 auf dem Mittelpunkt M des vom Radius R des abgerundeten Kantenbereichs 8 gebildeten Kreis liegt. Weitere Ultraschallwandler 14 sind dann symmetrisch um den zentralen Ultraschallwandler 14 angeordnet, sodass die Symmetrieachse der Ultraschallwandleranordnung parallel zu der Mittellängsachse A und durch den Mittelpunkt M des Kreises K verläuft.
5 zeigt ein System zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils, mit einer Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 und mit einem Bauteil 2 mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die Feder 26 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 5 nicht dargestellt.
Zur Ultraschall-Prüfung eines Bauteils 2 mit aneinander grenzenden Flächen 4, 6, die in einem abgerundeten Kantenbereich 8 mit Radius R und unter einem Winkel α ineinander übergehen mit der Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 wird der Prüfkopf 12 entlang des Kantenbereichs 8 bzw. in Richtung x zwischen den beiden Flächen 4, 6 geführt 5). Die beiden Elemente 22a, 22b stehen dabei stets in flächigem Kontakt mit den beiden Flächen 4, 6, sodass der Prüfkopf 12 mittig zwischen den zwei Flächen 4, 6 sicher geführt ist und nicht verkippen kann.
In Abhängigkeit des Winkels α wird die Mittellängsachse A des Prüfkopfs 12 mit der Führungseinrichtung 18 entlang der Winkelhalbierenden W des abgerundeten Kantenbereichs 8 ausgerichtet. Die Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 bzw. der Prüfkopf 12 bzw. die Wasserkammer 30 wird kontinuierlich in Richtung x über das Bauteil 2 bewegt, wobei an verschiedenen Positionen P₁, P₂ eine Ultraschall-Prüfung durchgeführt wird. Der Winkel α ist an den Prüfpositionen P₁, P₂ voneinander verschieden, wobei α₁ < α₂ ist. Die Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 ist an den Prüfposition P₁ und P₂ jeweils mit der Mittellängsachse A des Prüfkopfes 12 parallel zu der Winkelhalbierenden W ausgerichtet. Werden mehrere Ultraschallwandler 14 verwendet, die derart im Prüfkopf 12 angeordnet sind, dass deren Symmetrieachse S parallel zu der Mittellängsachse A des Prüfkopfes 12 verläuft, wird also die Symmetrieachse der Ultraschallwandleranordnung entlang der Winkelhalbierenden ausgerichtet. Die Ultraschallwandler 14 werden zeitlich nacheinander angesteuert, um den Schallstrahl elektronisch zu schwenken und den gesamten Kantenbereich 8 zu prüfen. Wird die Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 kontinuierlich über das Bauteil 2 bewegt, erfolgt gleichzeitig auch die zeitversetzte Ansteuerung, also ein elektronisches Schwenken des Schallstrahls. Bei schrittweiser Bewegung der Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 kann die zeitlich versetzte Ansteuerung jeweils auch nach der Bewegung der Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 an der jeweiligen Prüfposition P₁, P₂ erfolgen
Bezugszeichenliste

2: Bauteil
4: Fläche
6: Fläche
8: abgerundeter Kantenbereich
10: Ultraschall-Prüfvorrichtung
12: Prüfkopf
14: Ultraschallwandler
16: Sende-/Empfangsfläche
18: Führungseinrichtung
20: Gelenk
22a, b: Elemente
24a, b: Elemente
26: Feder
28: erstes Ende der Feder
30: Wasserkammer
32: zweites Ende der Feder
34: Steuer- und Auswerteeinheit
36a, b: Längsmittelachse
38a, b: Mittelachsen
40: lineares Ultraschallwandlerarray
42: Längsseite des Prüfkopfes
R: Radius
α: Winkel
M: Mittelpunkt der Sende-/Empfangsfläche
M: Mittelpunkt des Kreises
W: Winkelhalbierende
K: Kreis
F: Richtung zwischen den Flächen
A: Mittellängsachse des Prüfkopfes
S: Schallstrahlachse
Z: Symmetrieachse
P₁, P₂: Prüfposition
x: Prüfrichtung
φ: Winkel
β: Winkelbereich
γ: Gesamtwinkelbereich
B, C: Schwenkwinkelbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 7504402 U [0004]
GB 1343989 A [0005]
DE 3525376 A1 [0006]
US 3913388 A [0007]
DE 102012110917 A1 [0008]

Claims

Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils (2), welches aneinander grenzende Flächen (4, 6) aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich (8) mit Radius (R) unter einem Winkel (α) ineinander übergehen, mit einem zumindest einen Ultraschallwandler (14) mit einer Sende-/Empfangsfläche (16) aufweisenden Prüfkopf (12), und mit einer Führungseinrichtung (18) zur Führung des Prüfkopfes (12) zwischen den Flächen (4, 6), wobei die Führungseinrichtung (18) federnd vorgespannt ist und die Führungseinrichtung (18) mehrere über Gelenke (20) verbundene Elemente (22a, 22b, 24a, 24b) umfasst, wobei zumindest zwei der Elemente (22a, 22b) zur Führung des Prüfkopfs (12) an die aneinander grenzenden Flächen (4, 6) des Bauteils (2) anlegbar sind.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Führungseinrichtung (18) parallel zu einer Mittellängsachse (A) des Prüfkopfes (12) federnd vorgespannt ist.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zumindest eine Ultraschallwandler (14) derart im Prüfkopf (12) angeordnet ist, dass eine Schallstrahlachse (S) des von dem zumindest einen Ultraschallwandler (14) emittiertem Ultraschallsignals durch einen Mittelpunkt (M) des vom Radius (R) des abgerundeten Kantenbereichs (8) gebildeten Kreis (K) verläuft.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Prüfkopf (12) zumindest eine Ultraschallwandleranordnung mit mehreren Ultraschallwandlern (14) umfasst, die derart im Prüfkopf (12) angeordnet ist, dass eine Symmetrieachse (Z) der Ultraschallwandleranordnung durch einen Mittelpunkt (M) des vom Radius (R) des abgerundeten Kantenbereichs (8) gebildeten Kreis (K) verläuft.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Führungseinrichtung (18) zumindest vier jeweils über Gelenke (20) verbundene Elemente (22a, 22b, 24a, 24b) umfasst.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Prüfkopf (12) in einer Wasserkammer (30) angeordnet ist und ein die zwei an das Bauteil anlegbaren Elemente (22a, 22b) verbindendes Gelenk (20) der Führungseinrichtung (18) an der Wasserkammer (30) befestigt ist.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Führungseinrichtung (18) durch eine Feder (26) vorgespannt ist, die mit einem ersten Ende (28) an einem Gehäuse des Prüfkopfes (12) oder an der Wasserkammer (30) befestigt ist und mit einem zweiten Ende (32) auf zumindest ein zwei Elemente (24a, 24b) verbindendes Gelenk (20) drückt.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Führungseinrichtung (18) durch eine Feder (26) vorgespannt ist, die mit einem ersten Ende (28) und einem zweiten Ende (32) jeweils an einem zwei Elemente (22a, 22b, 24a, 24b) verbindenden Gelenk (20) befestigt ist.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der der Prüfkopf (12) in der Wasserkammer (30) entlang der Mittellängsachse (A) zwischen einer ersten und einer zweiten Endlage verschiebbar gelagert ist.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest zwei der Elemente (22a, 22b, 24a, 24b) ein abgerundetes Ende aufweisen.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest die zwei an das Bauteil (2) anlegbaren Elemente (22a, 22b) der Führungseinrichtung (18) zumindest teilweise über eine Koppelfläche des Prüfkopfs (12) hinausragen.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest die zwei Elemente (22a, 22b), die zur Führung des Prüfkopfs (12) an die aneinander grenzenden Flächen (4, 6) des Bauteils (2) anlegbar sind, zumindest teilweise als Gleitfläche ausgebildet sind.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei Führungseinrichtungen (18), die an gegenüberliegenden Seiten des Prüfkopfs (12) oder der Wasserkammer (30) angeordnet sind.
Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (34) zur Ansteuerung des zumindest einen Ultraschallwandlers (14) und zur Auswertung gemessener Ultraschallsignale.
Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils (2), welches aneinander grenzende Flächen (4, 6) aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich (8) mit Radius (R) und unter einem Winkel (α) ineinander übergehen, mit einer Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der der Prüfkopf (12) zwischen den zwei Flächen (4, 6) geführt wird und in Abhängigkeit des Winkels (α) zwischen den zwei Flächen (4, 6) mit der Führungseinrichtung (18) ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Mittellängsachse (A) des Prüfkopfes (12) mit der Führungseinrichtung (18) entlang der Winkelhalbierenden des abgerundeten Kantenbereichs (8) ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem der Prüfkopf (12) derart ausgerichtet wird, dass eine Schallstrahlachse (S) des von dem zumindest einen Ultraschallwandler (14) emittiertem Ultraschallsignals durch einen Mittelpunkt (M) des vom Radius (R) des abgerundeten Kantenbereichs (8) gebildeten Kreis (K) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem eine Ultraschallwandleranordnung mit mehreren Ultraschallwandlern (14) verwendet wird, wobei die Symmetrieachse (Z) der Ultraschallwandleranordnung entlang der Winkelhalbierenden (W) ausgerichtet wird und die mehreren Ultraschallwandler (14) zeitlich nacheinander angesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) und/oder das Bauteil (2) zur Prüfung des Bauteils (2) bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der die Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) und/oder das Bauteil (2) kontinuierlich bewegt werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der die Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) und/oder das Bauteil (2) schrittweise bewegt werden.
System zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils (2), mit einer Ultraschall-Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und mit einem Bauteil (2), welches aneinander grenzende Flächen (4, 6) aufweist, die in einem abgerundeten Kantenbereich (8) mit Radius (R) unter einem Winkel (α) ineinander übergehen, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 21.