DE102016009256A1 - Prüfverfahren - Google Patents

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Klaus Schöttler
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur Erkennung einer durch Wasserstoff bedingten Schädigung eines Bauteils, wobei das Bauteil belastet wird und zeitgleich mit der Belastung von dem Bauteil ausgehende Schallemissionen in einem Frequenzbereich von > 20 kHz und vorzugsweise von > 50 kHz und gleichzeitig auftretende Störsignale mittels wenigstens zweier Sensoren gemessen werden und wobei die gemessenen Signale einer Signalaufbereitung zugeführt werden, wobei vorgesehen ist, dass die aufbereiteten Daten über eine Parametrierung einer Analyse zugeführt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur Erkennung einer durch Wasserstoff bedingten Schädigung eines Bauteils.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die Anwesenheit von Wasserstoff in Bauteilen zu Versprödung und zu Mikroschäden durch Wasserstoff-Rekombination zu H2 und den damit einhergehenden Druck führen kann. Dies gilt beispielsweise für z. B. mit einem galvanischen Zn-Ni-Überzug beschichtete bzw. oberflächenbehandelte Bauteile. Bei der Beschichtung bzw. Oberflächenbehandlung kann Wasserstoff in den Werkstoff eindringen. Wasserstoff entsteht als Nebenreaktion zur Schichtbildung z. B. durch Oxidation bzw. Reduktionsreaktionen.
  • Im Stand der Technik existieren Prüfverfahren, mittels derer eine wasserstoffbedingte Bauteilschädigung feststellbar ist. So werden beispielsweise bei der konventionellen Cd-Beschichtung parallel zur Bauteilbeschichtung Kerbzugproben mitbeschichtet und anschließend einem zerstörenden Prüfverfahren nach ASTM F-519 (200 h bei 75% maximaler Kerbzugfestigkeit) unterzogen.
  • Eine weitere Prüfmethode für Cd-Beschichtungen ist unter dem Namen „Lawrence Gauge” bekannt. Dabei wird gemessen, wie viel Wasserstoff durch eine Stahlmembran diffundiert. Diese Beschichtung ist für Cd-Beschichtungen geeignet, nicht jedoch für z. B. Zn-Ni-Beschichtungen.
  • Den bekannten Prüfverfahren liegt der Nachteil zugrunde, dass diese durch Störungen aus der Umwelt bzw. Umgebung verfälscht oder beeinträchtigt werden, dass diese nur für bestimmte Beschichtungen anwendbar sind, dass die Prüfung zerstörend ist und dass auch bei einem Nichtbrechen des Bauteils keine zuverlässige Aussage dazu möglich ist, ob ggf. Schädigungen vorliegen, die nicht zwar nicht zum Bruch geführt haben, aber dennoch in Form von Mirkoschädigungen bestehen.
  • Der bei den bekannten Prüfverfahren verwendete hochsensible Messaufbau erfasst bereits geringste Störungen aus der Umwelt bzw. Umgebung, wodurch die Messergebnisse verfälscht werden können. Hierbei erfolgt keine Differenzierung von diskontinuierlichen Störsignalen und tatsächlichen Rissereignissen in dem Bauteil. Durch die Vielzahl möglicher, diskontinuierlicher Störsignale erscheint der zuverlässige und sinnvolle Einsatz der bekannten Messsysteme zur Erkennung von Werkstoffschädigungen als fraglich oder nicht gut ungeeignet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Prüfverfahren bereitzustellen, bei dem auch durch Wasserstoff bedingte Schädigungen, die nicht zu einem Bruch führen, wie z. B. Mikroschädigungen zuverlässig erkennbar sind. Mittels des Prüfverfahrens sollen insbesondere diskontinuierliche Störsignale gefiltert werden
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass das Bauteil belastet wird und dass zeitgleich mit der Belastung von dem Bauteil ausgehende Schallemissionen gemessen werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zeitgleich mit der Belastung von dem Bauteil ausgehende Schallemissionen in einem Frequenzbereich von > 20 kHz und vorzugsweise von > 50 kHz und gleichzeitig auftretende Störsignale mittels wenigstens zweier Sensoren gemessen werden und dass die gemessenen Signale einer Signalaufbereitung zugeführt werden, wobei vorgesehen ist, dass die aufbereiteten Daten über eine Parametrierung einer Analyse zugeführt werden.
  • An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass unter „Schallemissionen” Schallwellen bzw. Emissionen zu verstehen sind, die im für den Menschen nicht hörbaren Frequenzbereich liegen, d. h. die erfindungsgemäß eingesetzten Schallemissionen sind für den Menschen nicht hörbar.
  • Durch die Erfassung und Analyse von Schallemissionen, die von dem Bauteil unter Last ausgehen, kann ermittelt werden, ob eine durch Wasserstoff bedingte Schädigung des Bauteils vorliegt. Somit lassen sich durch Wasserstoff bedingte Schädigungen zeitnah erkennen, z. B. nach Beschichtungsprozessen oder Oberflächenbehandlungen von Bauteilen. Bei den gleichzeitig zu den Schallemissionen des Bauteils auftretenden Störsignalen kann es sich um die im Folgenden näher beschriebenen, im Laufe des Prüfverfahrens gegebenenfalls auftretenden störenden weiteren Schallemissionen oder sonstige Störerscheinungen handeln. Die beiden Sensoren können dabei so angeordnet sein, dass sie unterschiedliche Signale aufnehmen. So kann ein Sensor sowohl die Schallemissionen des Bauteils als auch Störsignale aufnehmen, während ein anderer Sensor nicht die Schallemissionen des Bauteils aufnehmen und stattdessen nur die Störsignale aufnehmen kann. Wenigstens einer der Sensoren kann hierbei auch so angeordnet sein, dass er überwiegend entweder die Störsignale oder die Schallemissionen des Bauteils aufnimmt, während ein anderer Sensor beide Signalarten vergleichbar gut bzw. ähnlich gut aufnehmen bzw. erfassen kann. Die Analyse der Schallemissionen umfasst eine Filterung der insbesondere diskontinuierlichen Störsignale, wobei mittels einer entsprechenden Programmierung eines Rechners die Signale eines ersten Sensors von den Signalen eines zweiten Sensors subtrahiert werden. Da die Sensoren unterschiedlich positioniert sind und dabei einer der Sensoren ausschließlich oder nahezu ausschließlich die Störsignale und nicht die von dem Bauteil ausgehenden Schallemissionen erfasst, ist es so erfindungsgemäß möglich eine effektive Filterung der Störsignale zu bewirken und so die Qualität der Analyse zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Prüfung von genau einem Bauteil beschränkt, sondern umfasst auch die gleichzeitige Prüfung einer Mehrzahl von Bauteilen, insbesondere von vier Bauteilen. Der Begriff „ein Bauteil” kann sich somit auf genau ein Bauteil oder auch auf eine Mehrzahl von Bauteilen beziehen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das Bauteil zerstörungsfrei geprüft werden, wenngleich nicht ausgeschlossen werden kann, dass im Rahmen der Durchführung des Prüfverfahrens ein Bruch des Bauteils auftritt.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bauteil, das einer Überprüfung unterzogen wird, um einen hochfesten Werkstoff, insbesondere um ein Bauteil eines Luftfahrzeuges.
  • Das Verfahren wird vorzugsweise an beschichteten und/oder oberflächenbehandelten Bauteilen durchgeführt, da – wie oben ausgeführt – bei einer Beschichtung und/oder Oberflächenbehandlung Wasserstoff entstehen und zu einer Schädigung führen kann. Die Beschichtung kann beispielsweise eine Zn-Ni-Beschichtung sein.
  • Bei dem Bauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Bauteil eines Luftfahrzeuges.
  • Denkbar ist es, dass als Sensor ein Beschleunigungssensor auf Piezobasis verwendet wird. Auch andere Sensoren, die zur Erfassung von Schallwellen geeignet sind, sind von der Erfindung mit umfasst.
  • Vorzugsweist wird das Verfahren derart durchgeführt, dass das oder die Bauteile z. B. auf Zug belastet werden. Auch andere Belastungsformen (Torsion, Biegung, Druck, Scherung) sind denkbar und mit umfasst. Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall eingeschlossen, dass die Belastung durch Eigenspannung des Bauteils entsteht und keine zusätzliche äußere Belastung aufgebracht wird.
  • Denkbar ist es, dass das Prüfverfahren bei einer Belastung für wenigstens 200 h bei wenigstens 75% der maximalen Kerbzugfestigkeit des Bauteils durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise werden die Bauteile im Rahmen des Prüfverfahrens als Kerbzugproben eingesetzt.
  • Die erfassten Schallemissionen werden gemessen und die gemessenen Signale werden einer Signalaufbereitung, insbesondere einer Zerlegung in ein Zeit-Frequenzspektrum zugeführt. Anschließend ist vorgesehen, dass die aufbereiteten Daten über eine Parametrierung einer Analyse zugeführt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Summe der emittierten Energie erfasst wird und dass diese Summe mit einem Grenzwert verglichen wird. Wird der Grenzwert überschritten oder erreicht, kann auf eine Schädigung des Bauteils geschlossen werden. Das Ergebnis kann an einer geeigneten Ausgabeeinrichtung, wie z. B. auf einem Bildschirm ausgegeben werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung eines Prüfverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung zumindest zwei Sensoren aufweist, wobei ein erster Sensor in Reihe mit einem oder mehreren Bauteilen oder auf einem oder mehreren Bauteilen angeordnet ist, die auf durch Wasserstoff bedingte Schädigungen zu prüfen sind und ein zweiter Sensor weder in Reihe mit dem Bauteil oder mit den Bauteilen noch auf dem Bauteil oder auf den Bauteilen angeordnet ist. Der erste Sensor ist somit im Messaufbau innerhalb des Lastpfades und der zweite Sensor außerhalb des Lastpfades angeordnet.
  • Um die auf das wenigstens eine Bauteil wirkende Kraft zu messen, kann die Vorrichtung wenigstens eine Kraftmessdose aufweisen. Die auf diese Weise gemessene Kraft kann über die Zeit aufgetragen werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kraftmessdose, das wenigstens eine Bauteil und/oder der Sensor in Reihe angeordnet sind.
  • Denkbar ist es weiterhin, dass der Sensor derart angeordnet ist, dass bei einem Bruch eines Bauteils keine Sensorbeschädigung auftritt.
  • Vorzugsweise ist der Sensor nicht unmittelbar an dem Bauteil angeordnet.
  • Grundsätzlich kann die Vorrichtung genau zwei Sensoren oder eine Mehrzahl von Sensoren aufweisen.
  • Denkbare Varianten des Verfahrens sind im Folgenden aufgeführt:
    • 1. Es werden Kerbzugproben verwendet, wie sie auch bei einem Test nach ASTM verwendet werden. An den Bauteilen bzw. Proben werden zusätzlich Sensoren angebracht. Dabei können Beschleunigungssensoren in Form von Piezoelementen verwendet werden. Der oder die Sensoren sind geeignet, Frequenzen von > 20 kHz und vorzugsweise von > 50 kHz zu messen. Bei der Entstehung von Mikroschädigungen unter Last entstehen hochfrequente Schallimpulse, die durch den wenigstens einen Sensor gemessen werden. Durch eine Korrelation der gemessenen Schallimpulse mit Grenzwerten bzw. durch deren Auswertung kann auf eine Schädigung des Bauteils geschlossen werden. Auch kann über eine Energieskala der Schädigungsgrad quantifiziert werden. So ist es möglich, Grenzwerte festzulegen, bei deren Erreichen oder Überschreitung mit unzulässigen Schädigungen zu rechnen ist.
    • 2. In einer Variante können ein oder mehrere Sensoren an dem oder den Bauteilen nach deren Beschichtung oder Oberflächenbehandlung angebracht werden. Das Bauteil wird betriebsähnlich belastet, d. h. einer Belastung ausgesetzt, wir diese beim üblichen Gebrauch des Bauteils, z. B. in einem Luftfahrzeug auftreten. Die Auswertung der gemessenen Schallsignale erfolgt entsprechend Variante 1.
    • 3. Auch ist eine Variante denkbar, bei der ein oder mehrere Sensoren an einem oder mehreren Bauteilen angebracht werden, und zwar vorzugsweise an durch Eigenspannung belasteten Zonen. Eine zusätzliche Belastung der Bauteile erfolgt nicht. Es werden Schallemissionen über einen Zeitraum von ca. 200 h oder mehr aufgenommen und es erfolgt eine Auswertung der gemessenen Schallsignale entsprechend Variante 1.
    • 4. In einer weiteren Variante werden beliebige Proben bzw. Bauteile, wie z. B. Zugstäbe, Biegeproben, Scherproben etc. Verwendet und unter entsprechende Belastung gesetzt. Analog zu Variante 1 werden Schallemissionen aufgezeichnet und ausgewertet.
  • Auch können Referenzkurven erstellt werden sowie Resonanzkurven bei Schädigung des Bauteils.
  • Anhand des Vergleichs mit Referenzkurven nicht beschädigter Bauteile kann auf den Schädigungsgrad des gemessenen Bauteils geschlossen werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand des in den Figuren beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: einen schematischen Aufbau einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Prüfverfahrens;
  • 2: einen schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens; und
  • 3: die Gesamtenergie über die Zeit bei der Belastung von Bauteilen.
  • In 1 ist in schematischer Ansicht eine gattungsgemäße Anordnung zur Feststellung von durch Wasserstoff bedingten Schäden an Bauteilen gezeigt.
  • Wie aus der Figur ersichtlich, sind vier Bauteile (Proben 1 bis 4) in Reihe angeordnet und durch geeignete Verbindungselemente miteinander verbunden. Diese werden auf Zug belastet, wir dies durch die Pfeile F symbolisiert ist. Anstatt von vier Proben kann beispielsweise auch nur eine einzige Probe angeordnet sein oder jede beliebige andere Anzahl als vier.
  • Das Bezugszeichen KMD kennzeichnet eine Kraftmessdose, d. h. eine Einrichtung zur Messung der auf die Bauteile wirkenden Zugkraft.
  • Der Sensor erfasst die Schallemissionen, die von den Bauteilen ausgehen. Bei dem Sensor handelt es sich um ein piezoelektrisches Element bzw. um einen Beschleunigungssensor auf Piezobasis, der ausgebildet ist, um in einem hochfrequenten Bereich, vorzugsweise in einem Bereich von > 20 kHz und besonders bevorzugt in einem Bereich von > 50 kHz zu messen.
  • Wie dies weiter aus der Figur hervorgeht, ist der Sensor mit den Bauteilen, d. h. mit den Proben in Reihe angeordnet. Dies gilt für die Kraftmessdose entsprechend.
  • Der Sensor befindet sich nicht direkt an einer der Proben, sondern steht über ein Verbindungselement mit einer der Proben in Verbindung. Der Sensor kann sich anschließend an die letzte Probe oder auch zwischen zwei Proben befinden.
  • Der Sensor ist derart angeordnet, dass beim Bruch einer oder mehrerer Proben keine hohen Beschleunigungen auf den Sensor wirken, um dessen Beschädigung möglichst zu vermeiden.
  • Im Rahmen gattungsgemäßer Prüfverfahren werden die Proben mit einer Kraft F auf Zug belastet. Die dabei in den Proben entstehenden Schallemissionen werden mit dem Sensor über die Zeit gemessen. Der Messwert ist als S(t) angegeben.
  • 2 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens. Die obigen die 1 betreffenden Angaben zu gattungsgemäßen Verfahren bzw. Vorrichtungen gelten, wo anwendbar, auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Der Prüfaufbau besteht aus zwei Säulen und zwei Traversen. Die Krafteinleitung erfolgt über ein mechanisches Spindelhubgetriebe oder über eine sonstige mechanische Antriebseinheit zur Krafteinleitung. Hierdurch wird die Einbringung von Störsignalen auf den Prüfaufbau, wie sie bei einer elektrisch angetriebener Kraftaufbringung zu erwarten wären, ausgeschlossen. Es werden beispielsweise vier Proben gleichzeitig in Reihe geprüft. Sensor 1 wird mittels eines speziell für diese Anwendung entwickelten Adapters in den Kraftstrang integriert. Die Symmetrieachse des Sensors 1 verläuft identisch mit den Symmetrieachsen der Prüfkörper. Sensor 2 wird außerhalb des Kraftstrangs mit der Säule oder eine sonstigen Vorrichtung verbunden.
  • Die Entfernung des Sensors 2 zu den Prüfkörpern ist hier maximal zu wählen. Die erfassten Signale der Sensoren 1 und 2 werden über baugleiche (identische) Messstrecken zum Messgerät zur Messdatenerfassung weitergeleitet. Die Filterung der Messdaten erfolgt in zwei Stufen:
    • 1. Stufe – Filterung kontinuierlicher Störsignale: Die Filterung kontinuierlicher Störsignale wie bspw. Grundrauschen und Störfrequenzen aus dem Netz, erfolgt über Werkzeuge der Messsoftware (Funktionen „Störpegel”, „Frequenzbereich” der Rissobjekte”) und wird bei beiden Messketten möglichst gleich gewählt. Die Filterung erfolgt während der Messung. Die erfassten kontinuierlichen Störsignale werden nicht gespeichert.
    • 2. Stufe – Filterung diskontinuierlicher Störsignale: Diskontinuierliche Störsignale können sein: • Elektrische Impulse ausgelöst durch Einschalten elektrischer Verbraucher (Beleuchtung, Geräte) • Mechanische Schwingungen ausgelöst durch Erschütterungen (vorbeifahrende Fahrzeuge, Bauarbeiten in der Umgebung, Schließen von Türen, sich im Gebäude bzw. in der Nähe des Prüfaufbaus bewegende Personen ...) • Störungen des magnetischen Felds durch vorbeilaufende Personen oder Prüfeinrichtungen
  • Sowohl Werkstoffschädigungen als auch diskontinuierliche Störsignale werden vom Messsystem erfasst und gespeichert. Mittels des Messsystems ist eine Unterscheidung ob es sich um ein Rissereignis oder eine Störung handelt nicht möglich. Hierzu werden die von beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Kanälen erfassten und gespeicherten Daten exportiert und mittels eines eigens hierfür entwickelten Programmcodes ausgewertet. Bei der Auswertung werden vier Fälle unterschieden:
    • 1. Auf Messstrecke 2 erfasste Signale werden als Störsignale gewertet.
    • 2. Werden auf Messstrecke 1 und 2 zeitgleich Signale erfasst und weisen diese eine in Bezug auf die emittierte Energiemenge ähnliche Intensität auf, so sind diese als Störsignale zu werten.
    • 3. Werden auf Messstrecke 1 und 2 zeitgleich Signale erfasst und weisen die Signale von Messstrecke 1 eine in Bezug auf die emittierte Energiemenge deutlich höhere Intensität auf, so sind diese als Rissereignisse zu werten. Untersuchungen zeigen, dass derart energieintensive Rissereignisse kurz vor Versagen der Probenkörper auftreten. Meist folgt bereits wenige Minuten später der Bruch des ersten Probenkörpers.
    • 4. Werden auf Messstrecke 1 Signale erfasst und auf Messstrecke 2 keine Signale erfasst, dann sind diese als Rissereignisse zu werten.
  • Es ist auch in diesem Fall nicht auszuschließen, dass es sich bei den erfassten Risssignalen um Störungen handelt. Langjährige Untersuchungen zeigen, dass Störsignale geringer Intensität über eine Prüfdauer von circa 200 h kumuliert einen Energiewert von circa 1.000 bis 3.000 aufweisen (bei den hier gewählten Geräteeinstellungen). Tatsächlich geschädigte Proben (nachgewiesen durch Bruch oder Bestimmung der Restzugfestigkeit der Proben nach Abbruch der Prüfung) weisen hingegen eine Energiemenge von über 200.000 auf.
  • Folgende Ausführungen des Programmcodes bzw. der Programmierung zur erfindungsgemäßen Störfilterung und Datenauswertung sind anzuraten:
    • 1. Zum Zeitpunkt des Ereignisses synchroner Export der Messdaten vom Messsystem in den Programmcode zur Differenzierung ob es sich um ein Stör- oder Schadensereignis handelt.
    • 2. Wenn es sich um ein Rissereignis handelt, erfolgt eine Meldung an den Prüfer/Bediener der Prüfeinrichtung. Rissereignis -> Meldung an PrPrüfeinrichtu
    • 3. Wird eine vordefinierte Energiemenge bei einem Rissereignis überschritten, so erfolgt eine Warnung an den Prüfer/Bediener. Energiemenge eines Rissereignisses > vordefinierter Wert -> Meldung an Prüfer/Bediener
    • 4. überschreitet die Steigung der Rissenergiekurve einen vordefinierten Wert so erfolgt eine Warnung an den Prüfer/Bediener. (Δ Energiemenge/Δ Prüfdauer) > vordefinierter Wert -> Warnung an Prüfer/Bediener
  • Die Meldungen/Warnungen können beispielsweise durch einen Warnton oder eine Warnleuchte oder eine Meldung per App erfolgen.
  • Das Sensorsignal, d. h. der Messwert wird analysiert und das Ergebnis der Analyse wird z. B. an einem Bildschirm ausgegeben.
  • Denkbar ist es, das Prüfverfahren als Zeitstandversuch mit 200 h bei 75% nach ASTM F-519 durchzuführen. Grundsätzlich sind auch andere parametrierte, d. h. kürzere oder längere Zeiten und höhere oder geringere Zugwerte denkbar.
  • Die Rohdaten, d. h. die Schallemissionen werden erfasst und z. B. durch eine Zerlegung in einem Zeit-Frequenzspektrum aufbereitet und entsprechend gefiltert. Über einer Parametrierung kann eine Analyse der aufbereiteten Daten erfolgen.
  • Das Ergebnis kann aus einer Summen-Zeit-Kurve der emittierten Energie bestehen, d. h. es wird aufgezeichnet, wie viel Schallemissionen über die Zeit aufgenommen werden konnten.
  • Dies Summen-Zeit-Kurve kann für jede Probe einzeln oder auch für eine Mehrzahl an Proben gleichzeitig aufgenommen werden.
  • 3 zeigt eine derartige Summen-Zeit-Kurve für 10 Proben (#1 bis #10) bzw. Bauteile. Auf der Ordinate ist logarithmisch die Summe der Schallemissionen, d. h. die Gesamtenergie aufgetragen, ohne dass es zu einem Bruch kam.
  • Der Wert 100% auf der Ordinate stellt die Gesamtenergie dar, bei der es zum Bruch der Probe(n) kommt.
  • Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen. Während der Zeit kann die auf die Proben aufgebrachte Kraft konstant oder auch variabel sein.
  • In dem hier dargestellten Beispiel ist bei einer Gesamtenergie von 1% das Eintreten eines Bruchs aufgrund von durch Wasserstoff bedingten Schäden vorhersagbar. Diese Grenzwertlinie ist mit dem Bezugszeichen G gekennzeichnet.
  • Bei dem Wert von 1% handelt es sich um ein Beispiel. Die Grenzwertlinie kann in dem Bereich von 0,1% bis 5% liegen.
  • Bei den in 3 dargestellten Messkurven ist bereits nach 40 Minuten (Linie T) eine Überschreitung der kritischen Linie von 1% zu erkennen, d. h. für diese Proben kann ein Bruch vorhergesagt werden bzw. es wird ein Bruch eintreten und die Proben können als „nicht in Ordnung” bewertet werden.
  • Die kritische Schädigungslinie ist somit die Summe an gemessenen Signalen, die zum Bruch führt.
  • Liegt überhaupt keine Schädigung vor, wird über die gesamte Messzeit kein Signal, d. h. der Wert „0” erfasst.
  • Durch die vorliegende Erfindung lässt sich zeitnah eine Wasserstoffschädigung insbesondere nach Beschichtungsprozessen und/oder Oberflächenbehandlungen mit einem zerstörungsfreien Verfahren erfassen. Es ist eine schnelle Erkennung von Schädigungen möglich und damit eine schnelle Reaktion zur Korrektur auf die laufende Fertigung. Das Ergebnis der Prüfung kann somit dazu herangezogen werden, um auf die laufende Fertigung einzugreifen und deren Betriebsbedingungen so zu verändern, dass die Schädigungen nicht mehr oder nur noch verringert auftreten. Somit kann eine Optimierung des Fertigungsprozesses stattfinden. Der Ausschuss kann entsprechend verringert werden.
  • Durch die vorliegende Erfindung lassen sich Mikroschäden, die erst bei Betrieb zum frühzeitigen Versagen führen können, erkennen. Es ist eine Erhöhung der Nachweisgrenze realisierbar.
  • Es ist eine gleichzeitige Messung von mehreren Proben und damit die Anwendung der bestehenden ASTM F-519 möglich.
  • 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 Nicht-Patentliteratur
    • ASTM F-519 [0003]
    • ASTM F-519 [0051]
    • ASTM F-519 [0065]

Claims (10)

  1. Prüfverfahren zur Erkennung einer durch Wasserstoff bedingten Schädigung eines Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil belastet wird und dass zeitgleich mit der Belastung von dem Bauteil ausgehende Schallemissionen in einem Frequenzbereich von > 20 kHz und vorzugsweise von > 50 kHz und gleichzeitig auftretende Störsignale mittels wenigstens zweier Sensoren gemessen werden und wobei die gemessenen Signale einer Signalaufbereitung zugeführt werden, wobei vorgesehen ist, dass die aufbereiteten Daten über eine Parametrierung einer Analyse zugeführt werden.
  2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil, das einer Überprüfung unterzogen wird, um einen hochfesten Werkstoff und/oder um ein beschichtetes und/oder oberflächenbehandeltes Bauteil handelt und/oder um ein Bauteil eines Luftfahrzeugs handelt.
  3. Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Bauteil oder mehrere, insbesondere vier, Bauteile geprüft werden.
  4. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil z. B. auf Zug belastet wird und/oder dass die Belastung durch die Eigenspannung des Bauteils bedingt ist und keine zusätzliche Belastung erfolgt und/oder dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfverfahren bei einer Belastung für mindestens 200 h bei wenigstens 75% der maximalen Kerbzugfestigkeit des Bauteils durchgeführt wird, und/oder dass das Bauteil zerstörungsfrei geprüft wird.
  5. Prüfverfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Signale einer Zerlegung in ein Zeit-Frequenzspektrum zugeführt werden.
  6. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der emittierten Energie erfasst wird und dass diese Summe mit einem Grenzwert verglichen wird, um auf eine Schädigung schließen zu können.
  7. Vorrichtung zur Durchführung eines Prüfverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest zwei Sensoren aufweist, wobei ein erster Sensor in Reihe mit dem Bauteil oder auf dem Bauteil angeordnet ist, das auf durch Wasserstoff bedingte Schädigungen zu prüfen ist und ein zweiter Sensor weder in Reihe mit dem Bauteil noch auf dem Bauteil angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens eine Kraftmessdose aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessdose in Reihe mit dem Bauteil und/oder wenigstens einem der Sensoren angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor nicht unmittelbar an dem Bauteil angeordnet ist und/oder dass der erste Sensor derart angeordnet ist, dass er bei einer Zerstörung des Bauteils nicht beschädigt wird und/oder keine Beschleunigung erfährt.
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GB1348086A (en) * 1971-10-08 1974-03-13 Commissariat Energie Atomique Test method using acoustic emission and a self-contained device for for measuring and using the acoustic emission in order to work the method
DE102015001743A1 (de) * 2015-02-11 2016-08-11 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Prüfverfahren

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Non-Patent Citations (3)

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Title
ASTM F-519
Norm ASTM F519 - 13 2013. Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments. S. 1274-1292. Bibliographieinformationen ermittelt über: https://www.astm.org/Standards/F519.htm [abgerufen am 12.09.2016]. *
RAMADAN, S. [et al.]: Detection of stress corrosion cracking of high-strength steel used in prestressed concrete structures by acoustic emission technique. In: Appl. Surf. Sci., 254, 2008, 2255-2261. *

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