DE2129110C3 - Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall - Google Patents

Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall

Info

Publication number
DE2129110C3
DE2129110C3 DE2129110A DE2129110A DE2129110C3 DE 2129110 C3 DE2129110 C3 DE 2129110C3 DE 2129110 A DE2129110 A DE 2129110A DE 2129110 A DE2129110 A DE 2129110A DE 2129110 C3 DE2129110 C3 DE 2129110C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
ultrasound
angle
acting
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2129110A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2129110B2 (de
DE2129110A1 (de
Inventor
Robert Massy Saglio (Frankreich)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of DE2129110A1 publication Critical patent/DE2129110A1/de
Publication of DE2129110B2 publication Critical patent/DE2129110B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2129110C3 publication Critical patent/DE2129110C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/043Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023Solids
    • G01N2291/0234Metals, e.g. steel
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042Wave modes
    • G01N2291/0421Longitudinal waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042Wave modes
    • G01N2291/0422Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10Number of transducers
    • G01N2291/102Number of transducers one emitter, one receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/267Welds
    • G01N2291/2675Seam, butt welding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

tg/J = cotga -
(D
bestimmt wird, in der α für den Einfallswinkel der Transversalwellen, Vlw für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen im Kupplungsmittel und V1x für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Ttansversalwe'len im Werkstück stehen.
2. Verfahren zum überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall, bei dem der zeitliche Abstand zwischen einem Sendesignal eines als Ultrascballseader wirkenden Meßfühlers und einem eventuellen, einem Fehler entsprechenden Echosignal eines als Ultraschallempfänger wirkenden Meßfühlers beobachtet wird und bei dem unter Verwendung der Deltatechnik ein erster, als UltraschalL-ender wirkender und Transversalwellen aussendender Meßfühler und ein zweiter, als Ultraschallempfänger wirkender und Longitudinalwellen empfangender' Meßfühler relativ zur zu prüfenden Schweißnaht bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Messung längs dsr Schweißnaht zur Konstanthaltung des zeitlichen Abstandes zwischen Sende- und Echosignal der als Ultraschallsender wirkende erste Meßfühler längs einer geradlinigen Bahn verschoben wird, die mit der Werkstückoberfläche einen Winkel β einschließt, der durch die Beziehung
vlm
• / r,w K1 V1I-V,2 , sin α I -2^ — H— — +
V,w
V1n
m^-KisüPE.
bestimmt wird, während ier als Ultraschallempfanger wirkende zweite Meßfühler senkrecht zur Werkstückoberfläche und mit einer ilda'ivgeschwindigkeit γ gegenüber dem ersten Meßfühler verschoben wird, die der Beziehung
v,m
^Vi,,. Vlw Vn, W1I-V1ISm1J \Vtm Vlw V1n, fv,*-V2^VTu J
genügt, wobei in beiden Beziehungen γ für den Einfallswinkel der Transversalwellen, Vlw für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellenentkopplungsmittel, Vlm für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen im Werkstück und Vtm für die FortpflanzungS£2-schwindigkeit der Transversalwellen im Werkstück stehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßfühler mit Ultraschall-Bender — und Ultraschallempfängerfunktion verwendet werden, deren zugehörige TransversalmaiUn im Wprkciiick nrthnconal zueinander verlaufen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Meßfühler ein solcher mit zwei Schallgebern verwendet wird, die symmetrisch in bezug auf die Bahn des zweiten Meßfühlers verschoben werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei als Ultraschallsender wirkenden Meßfühlern der eine Transversalwellen und der andere Longitudinalwellen abgibt und der eine unter dem Winkel /i und der andere unter einem rechten Winkel zur Werkstückoberfläche verschoben wird und beide entsprechend der Deltatechnik mit konstanter Laufzeit miteinander gekoppelt werden.
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall gemäß den in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2 genannten Gegenständen.
Die Verwendung von Ultraschall zum überprüfen von Schweißnähten ist bereits üblich. Die anfänglich in diesem Zusammenhang verwendeten Prüfverfahren sind jedoch in zweierlei Hinsicht nachteilig, da sie zum einen anders als die Röntgenphotographie keine Speicher für eine spätere Messungsauswertung kennen und zum anderen zu Schwierigkeiten führen, wenn die zu ermittelnden Fehler in besonderer Weise orientiert sind.
Vor einigen Jahren hat sich daher eine Prüfmethode eingeführt, die mit Transversalwcllen arbeilet und einen aus Schallgeber um' Schallempfänger kombinierten Meßfühler verwendet, der eine oszilloskopische
2 129
en
oder oszillographische Untersuchung der geprüftcu Schweißnähie ermöglicht. Aus Gründen der Energieverteilung, d. h, der sich im zu untersuchenden Werkstück insbesondere bei Mehrfachreflexionen fortpflanzenden Energie, entstehen jedoch neben den auf fehler der überprüften Schweißnaht zurückgehenden Echosignalen auch parasitäre Echosignaie. Die jeweilige Lage der Echosignale auf dem Oszilloskop oder dem Oszülogramm variiert in hohem Maße mit dem jeweils überprüften Schweißpunkt, und damit bleibt eine rasche Lokalisierung der ermittelten Fehlerstellen schwierig. Kürzlich ist nun noch ein weiteres Prüfverfahren mittels Ultraschall unter dem Namen Deltatechnik bekanntgeworden, das mit einem Sender {ür Transversalwellen und einem Empfänger für Longitudinalwellen arbeitet. Diesel Tnjfverfahren ist relativ unempfindlich gegen!':1 - , '--ientierung der Fehler und ermöglicht eine - Registrierung
der Ergebnisse. Auch die- > Prüfverfahren
ur—rtiegt jedoch wie die . .-, sich aus dem Aultreten von parasitären tch-^ignaien ergebenden
^-i-en.
Hzr Erfindung hegt daher die Aufgabe zugrunde, den b'ürenden Einfluß von parasitären Echosignalen auf de Ergebnisse von Sch\viiiiu-.htuherprüfungen mittel· Ultraschall auszuschalten.
DiJ:■■<■ Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schvvcüiii.-.hten auf Fehlerfreihe'. mittels Ultraschall, bei dem der £eitliche Abstand 7wischen einem Sendes.ii·:-;. i eines als Ultraschaüs-nder wirkenden Meßfühk- \ und einem eventuellen, einem Fehler entsprechend η Fchosignal eines als Ultraschallempfärger wirkenden Meßfühlers beobachtet wird und bei dem unter Bo i n.-i > mi! Transversalwellen ein zugleich als UHraschjü..ender und als Ultrasv-hallempfänger wirkender Mc-ßfühler relativ zur /'ι prüfenden Schweißnaht bewegt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für jede Messung längs ik. Schweißnaht zur Konstanthairang des zeitlichen Abstanaes zwischen Sende- und Echosignal der Meßfühler längs einer geradUnigen Bahn verschoben wird, die mit der Werkstückoberfläche einen Winkel β einschließt, der durch die Beziehung
= COtga
bestimmt wird, in der α für den Einfallswinkel der Transversalwellen, Vlw für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitidunalwellen im Kupplungsmittel und Vtm für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Transversalwellen im Werkstück stehen.
Ausgehend voi. einem Verfahren zum überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall, bei dem der zeitliche Abstand zwischen einem Sendesignal eines als Ultraschallsender wirkenden Meßfühlers und einem eventuellen, einem Fehler entsprechenden Echosignal eines als Ultraschallempfänger wirkenden Meßfühlers beobachtet wird und bei d_*m unter Verwendung der Deltatechnik ein erster, aib T ,'ltraschallsender wirkender und Transversalwellen aussendender Meßfühler und ein zweiter als Ultraschallempfänger wirkender und Longitudinalwellen empfangender Meßfühler relativ zur zu prüfenden Schweißnaht bewegt werden, wird die oben gestellte Aufgabe in einer Alternativlösung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß fur jede Messung längs der Schweißnaht zur Konstanthaltung des zeitlichen Abstandes zwischen Sende- und Echosignal der als Ullraschallsender wirkende erste Meßfühler längs einer geradlinigen Bahn verschoben wird, die mit der Werkstückoberfläche einen Winkel β einschließt, der durch die Beziehung
sin α
Kn
1
1 \
-v,?„sirfu;
(2)
bestimm' wird, während der als U!trascha!lempfänger wirkende zweite Meßfühler senkrecht zur Werkstückoberfläche und mit einer Relaüvgeschwindigkeii / gegenüber dem ersten Meßfühler verschoben wird, die üer Beziehung
_ V,m
v,m:
genügt, wobei in beiden Beziehungen 7 für den Einfallswinkel der Transversalwelten, V,„ für die For! Pflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellenentkoppkin£smittel. V1- für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellfn im Werkstück und V,„ für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Transversalwellen im Werkstück stehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante des erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit zwei Meßfühlern mit Ultraschallsender- und si Ultraschallempfängerfunktion gearbeitet, deren zu- §· gehörige Transversalwellen im Werkstück orthogonal - zueinander verlaufen, während sich eine bevorzugte Ausführungsvariante des zweitgenannten criindungsgemäßsn Verlahrens dadurch kennzeichnet, daß als
V11, VJ.-VI
erster Meßfühler ein solcher mit" zwei Schallgebern verwendet wird, die symmetrisch in bezug auf die Bahn des zweiten Meßfühlers verschoben werden. In Ausgestaltung der Erfindung lassen sich die beiden erfindungsgemäüen Verfahrensweisen nuuh rniicin ander kombinieren, wobei bevorzugt so vorgegangen wird, daß von zwei als Ultraschallsender wirkenden Meßfühlern der eine Transversalwellen und der andere Longitudinalwellen abgibt und der eine unter dem Winkel β und der andere unter einem rechten Winkel zur Werkstückoberfläche verschoben wird und beide entsprechend der Deltatcchnik mit konstanter Laufzeit miteinander gekoppelt werden.
Die Erfindung beruht auf nachstehenden Beobachtungen bei Untersuchungen der Anmelderin:
Dazu sei zunächst die überprüfung eines Probekörpers in Form eines ebenen Stabes II mit einer Schweißnaht 12, wie er in F i g. 1 dargestellt ist, mittels Transversalwellen betrachtet. Bei allen bisher bekannten Prüfverfahren ist es üblich, jeden Fühler 13 im Verlaufe der Messungen auf einer Bahn 14 zu verschieben, die aus logischen Überlegungen geradlinig und parallel oder senkrecht zum Werkstück, also dem Stab II gelegt wird. Daher ist bei einer überprüfung beispielsweise mittels eines Fühlers mit Schallgeber und Schallempfänger für einfallende Transversalwellen die Zeit zwischen dem Ausgangsschallsignal und einem Fehlerecho gleich der Zeit, die von der Ultraschallwelle für die Ausbreitung längs der Strecke ABCBA benötigt wird. Nimmt man eine Verschiebung des Fühlers von rechts nach links in Pfeilrichtung an. so wird die durchlaufene Bahn ABCBA gleichmäßig kürzer, da die Strecke AB innerhalb ein und desselben Mediums [A1B' = AB) konstant bleibt, während die Strecke BC in einem anderen Medium [B'C < BC) konstant abnimmt.
Auf dem Oszillogramm variiert daher der Abstand zwischen einem Ausgangsschallsignal und einem Fehlerecho unaufhörlich, und da parasitäre Echosignale je nach dem untersuchten Schweißpunkt an unterschiedlichen Stellen und in variabler Anzahl auftreten können, ergibt sich daraus eine große Schwierigkeit für eine rasche und fehlerfreie Lokalisierung der Fehlerechosignale.
Für die Anmelderin stellte sich daher die Frage, ob es nicht möglich sei. durch eine andere einfache Verschiebung des Fühlers als die Paraüelverschiebung relativ zum Werkstück den zeitlichen Abstand zwischen einem Ausgangsschallsignal und dem zugehörigen Fehlerechosignal konstant zu machen. In diesem Falle könnte der Beobachter nahezu momentan und mit einem Schlage jedes Fehlerecho ungeachtet des Auftretens von parasitären Echosignalen an Hand des unveränderlichen Abstandes zwischen den dem Ausgangsschallsignal und dem Fehlerechosignal entsprechenden Zacken auf dem Oszillogramm oder dem Oszilloskop erkennen.
Von der Anmelderin mit diesem Ziel angestellte Berechnungen haben gezeigt, daß die entsprechenden Voraussetzungen realisierbar sind und daß eine überprüfung mit konstanter Laufzeit wie die erfindungsgemäße Prüfmethode vereinfacht bezeichnet wcden könnte, allgemein bei allen bekannten Prüfmethoden mittels Ultraschall zur Anwendung kommen kann.
Auf diese Weise gelangte die Anmelderin zu der durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen technischen Lehre.
Außerdem wird für den Fall einer Schweißnahtüberprüfung unter Empfang von Longitudinalwellen der entsprechende Fühler bei einer überprüfung mit konstanter Laufzeit in der Weise auf einer zur Werkstückoberfläche senkrechten Bahn verschoben, daß der Brennpunkt des Fühlers sich bei jeder Messung dem untersuchten Schweißpunkt überlagert.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, die verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Prüfverfahren veranschaulicht. Dabei zeigt in der Zeichnung
F i g. 1 ein Schema für eine der bisherigen Technik entsprechende überprüfung mittels Transversalwellen,
F i g. 2 ein entsprechendes schematiches Ausführungsbeispiel für die überprüfung mittels Transversalwellen mit konstanter Laufzeit gemäß der Erfindung unter Verwendung eines einzigen aus Schallgeber und Schallempfänger bestehenden Fühlers,
F i g. 3 einen Ausschnitt aus einem bei einer überprüfung nach F i g. 2 erhaltenen Oszillogramm,
F i g. 4 ein entsprechendes Schema für eine überprüfung mit zwei Fühlern aus Schallgebern und Schallempfänger,
« F ig. 5 einen Ausschnitt aus einem wahrend einer
ίο Prüfung nach F i g. 4 erhaltenen Oszillogramm,
F i g. 6 ein Schema für die Anwendung einer Überprüfung mit konstanter Laufzeit auf den Fall der Deitatechnik und
F i g. 7 die Anwendung der überprüfung mit konstanter Laufzeit auf ein kombiniertes Prüfverfahren mittels Transversalwellen. Longitudinalwellen und gemäß der Deitatechnik.
In F i g. 2 sind den Elementen in F i g. 1 homologe Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
α bezeichnet den konstanten Einfallswinkel der Wellen zur Werkstückoberfläche 15. Für die Überprüfung mit konstanter Laufzeit wird der Fühler 13 entlang der Geraden MN verschoben, die mit der Werkstückoberfläche 15 einen Winkel (i einschließt wobei die Verschiebung des Fühlers 13 zwischen zwei Endstellungen ' -folgt, die einer Abtastung der gesamten Schweißnaht 12 entsprechen. Die Ausbreitungswege für eine Schallwelle sind für zwei Zv.ischenstellungen A und A' des Fühlers 13 in F i g. 2 veranschaulicht und man sieht sofort, daß die Laufzeit für das Durchlaufen des Weges ABCBA die gleiche ist wie für das Durchlaufen des Weges A'B'C'B'A'. Für den betrachteten Fall eines Eintauchens des Werkstücks 11 in Wasser ergibt sich die Bestimmungsgleichung für die Größe des Winkels ti in einfacher Weise, wobei man beispielsweise schreiben kann
tg,/ = cotg« -j
1 -
Nimmt man nun einen Fall an. in dem der Einfallswinkel α einer Transversalwelle BC von 60° entspricht, so erhält man für die Ausbreitungsgeschwindigkeiten und die Winkel folgende Werte:
Bei einem Werkstück 11 aus Stahl werden
a = 23.5'.
Vly, = 1483 m/s.
V,m = 3230 m/s uhd
/i = 31°35'.
Für ein Werkstück Il aus Aluminium werden
Vtm ^
24,5%
1483 m/s,
3080 m/s und
n =
In F i g. 3 sind Ausschnitte aus den Ausbreitungswegen ABCBA bzw. A'B'C'B'A' entsprechenden Os-
zillogrammen untereinander dargestellt Die den Ausgangsschallsignalen entsprechenden Zacken sind mit 16 und 16'. die den Echosignalen entsprechenden Zacken mit 17 und 17' bezeichnet. Die Abstände zwischen den Zacken 16 und 17 einerseits sowie 16' und 17' andererseits sind gleich groß und entsprechen einer konstanten Laufzeit t. Die Identifizierung der Fehlerec.iosignale wird daher auch bei Anwesenheit von parasitären Echosignalen sehr leicht
Diese Anordnung läßt sich natürlich auch für den Fall einer Steuerung durch Berührung anwenden; man schiebt dann zwischen den Fühler .3 und das zu kontrollierende Werkstück 11 einen Keil ein, dessen Material und Keilv/inkel so gewählt sind, daß die eifindungsgemäße Regel der konstanten Laufzeit .eingehalten wird.
Die Kontrolle mit Transversalwellen läßt sich auch mit Hilfe zweier Fühler mit Schallgeber und Schalle;> pfanger durchführen, die parallel zueinander an einen Ultraschallgenerator angeschlossen sind; die ^Erfindung läßt sich auch auf diesen Fall anwenden, und das dafür erforderliche Schema ist in F i g. 4 veranschaulicht.
Der Fühler 13 wird entlang der Geraden PQ verschoben, die mit der Werkstückoberfläche 15 einen Winkel /i in der Weise einschließt, daß bei einem Einfallwinkel α Für die übertragenen Schallwellen die Laufzeit f, für das Durchlaufen der Bahn EDCDE konstant bleibt.
Der Fühler 53' wird entlang der Geraden MN unter einem Winkel ß' für einen Einfallswinkel «' so verschoben, daß die Laufzeit t2 für das Durchlaufen der Bahn ABCBA konstant bleibt.
Das entsprechende Oszillogramm, von dem ein Ausschnitt in F i g. 5 dargestellt ist, kann dann drei Anzeigen für einen Schweißnahtfehler liefern, nämlich eine erste für die Zeit ij, eine zweite für die Zeit t2 und eir.·» d.-itte für die Zeit I3 = , die einer direkten Reflexion entspricht.
Alle diese Zeiten werden, ausgehend von einem Zeitpunkt 0, entsprechend dem das Ausgangsschallsignal bezeichneten Zacken 16 gemessen.
Auf diese Weise erhält man für jeden Punkt der untersuchten Schweißnaht bei stets den gleichen Relatiwerschiebungen des Oszillogramms gegenüber dem Zacken 16 für das Ausgangsschallsignal drei Registrierungen, die eine Anzeige für die Form und die Orientierung eines Schweißnahtfehlers liefern, die besten Ergebnisse erhält !ran dann, wenn die Strecken BC und DC senkrecht zueinander verlaufen, also dann, wenn die frinfallswinkel α und α für die Transversalwellen auf den Strecken DC und BC komplementär zueinander sind. Auch kann man die beiden Laufzeiten t2 und t, einander und damit auch der Laufzeit ti gleich machen. Die drei den Fehlerechosignalen entsprechenden Zacken fallen dann im Oszillogramm aufeinander.
Der Vorteil einer überprüfung mit Transversalwellen und zwei Fühlern liegt darin, daß man unabhängig von der Orientierung eines etwaigen Fehlers sicher sein kann, ihn zu entdecken.
F i g. 6 veranschaulicht die Anwendung der erfindungsgemäßen Regel der konstanten Laufzeit auf die Deltatechnik, bei der getrennte Fühler mit Schallgeber und Schallempfänger Verwendung finden. In F i g. 6 bezeichnet die Bezugszahl 27 den Fühler mit
-J £7—1 II 1 «.»I Al^. Qa«iai»iikl ltt Aekn t^ilkl^.i'
mit dem Schallempfänger; zur Befriedigung der erfindungsgemäßen Regel der konstanten Laufzeit ist es dann erforderlich, aber auch hinreichend, daß die Bahn ABCDE unabhängig von der Lage des untersuchten Punktes C konstant ist.
Man verwendet dazu einen Fühler mit fokussierendem Schallempfänger und muß diesen dann senkrecht zur Werkstückoberfläche 15 so verschieben, daß der zu untersuchende Punkt der Schweißnaht stets im Brennpunkt des Fühlers verbleibt, durch eine ein wenig kompliziertere Rechnung als oben kann man
dann zeigen, daß für einen gegebenen Einfallswinkel a
der Fühler 27 mit dem Schallgeber stets entlang einer Geraden GH verschoben werden muß, die einen Winkel β mit der Werkstückoberfläche 15 einschließt.
Auch kann man zeigen, daß das Verhältnis γ
zwischen den Verschiebegeschwindigkeiten für die beiden Fühler 27 und 18 von dem der Prüfung unterzogenen Material und vom Einfallswinkel « abhängt; für die Realisierung der beiden Verschiebungen montiert man beide Fühler 27 und 18 auf eine Schraubenspindel und wählt das Verhältnis zwischen den Ganghöhen der beiden sich mit gleicher Geschwindigkeit
drehenden Schraubenspindeln gleich dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis γ.
Unter Verwendung eines Einfallswinkels « von dem jeweiligen Material entsprechendem Optimalwert erhält man dann folgende Werte für ein Werkstück aus Stahl
<i = 23.5".
Vtw = 1483 m/s,
V,m = 3230 m/s,
Km = 5900 m/s
β = 4Γ50' und
y = 1,033,
wobei die Ganghöhe für den Schallgeber die Ganghöhe für π Schallempfänger übersteigt; für ein Werkstück aus Aluminium
Kn, =
'ß =
24,5",
1483 m/s,
3080 m/s,
6300 m/s,
43Ί0' und
1,042.
Bei Anwendung der Deltatechnik kann man die Fehlererkennung verbessern und das en'-sprechende Echosignal vergrößern, indem man mehrere Schallgeber verwendet, beispielsweise zwei Schallgeber, die sich symmetrisch zu der vom Schallempfänger durchlaufenen Bahn verschieben.
Zur Veranschaulichung dieses letzten Anwendungsbeispiels für die Erfindung zeigt F i g. 7 das Aufbauschema für eine kombinierte überprüfung mit-Longitudinalwellen, Transversalwellen und entsprechend der Deltatechnik. Man verwendet wieder zwei Fühler 19 und 20 mit Schallgeber und Schallempfänger, die parallel zueinander an einen Ultraschallgenerator angeschlossen sind.
Der Fühler 19 läßt in dem zu überprüfenden Werkstück II Transversal wellen entstehen und verschiebt sich längs einer Geraden JK, die einen Winkel β mit der Werkstückoberfläche 15 einschließt; die Laufzeit für das Durchlaufen des Weges ABCBA ist konstant gleich fj. Der Winkel β errechnet sich dann wie in dem
g j
in Fin Ο ygran
Ann/enftiinociall·»
Der Fühler 20 arbeitet mit Longitudinalwellen und verschiebt sich senkrecht zur Werkstückoberfläche 15 in der Weise, daß die Laufzeit für das Durchlaufen der Bahn EDCDE konstant gleich t2 wird.
Die beiden Fühler 19 und 20 zusammen bilden eine
Delta-Konfiguration und lassen sich auch mit konstanter Laufzeit für das Durchlaufen der Bahn ABCDE betreiben, da die Zeit r3 gleich dem arithmetischen Mittel (ij + r2)/2 aus des Zeiten ti + t2 ist
409 616/398
, Daraus folgt, daß jeder Schweißfehler entsprechend seiner Art und seiner Orientierung sich in ein, zwei oder drei Signalen äußern kann, was die Wahrscheinlichkeit der Fehlererkennung vergrößert. Gewünschtenfalls kann man die drei «Laufzeiten tu t2 und t3 einander gleich machen, was zu einem einzigen aber intensiveren Signal fuhrt.
Bei allen oben beschriebenen Anordnungen können die verschiedenen Signale bei ihrer Untersuchung ge-, trennt oder gleichzeitig behandelt werden; für den, Fall einer Verwendung mehrerer zueinander parallel-* geschalteter Fühler kann jeder Fühler mit einem Vorverstärker, einem Dämpfungsglied oder sonst einer Einrichtung versehen sein, die eine identische Reaktion; auf identische, aber in verschiedener Werkstücktiefe1' liegende Fehler der Schweißnaht ergibt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
i: ^WZw^ _,

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschau, bei dem der zeitliche Abstand zwischen einem Sendesignal eines als Ultraschallsender wirkenden Meßfühlers und einem eventuellen, einem Fehler entsprechenden Echosignal eines als Ultraschallempfänger wirkenden Meßfühlers beobachtet wird und bei dem unter Betrieb mit Transversalwellen ein zugleich als Ultraschallsender und als Ultraschallempfanger wirkender Meßfühler relativ zur zu prüfenden Schweißnaht bewegt wird,d adurchgekennzeichnet, daß für jede Messung längs der Schweißnaht zur Konstanthaltung des zeitlichen Abstandes zwischen Sende- und Echosignal der Meßfühler längs einer geradlinigen Bahn verschoben wird, die mit der Werkstückoberfläche einen Winkel /i einschließt, der durch die Beziehung
DE2129110A 1970-06-12 1971-06-11 Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall Expired DE2129110C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7021747A FR2093406A5 (de) 1970-06-12 1970-06-12

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2129110A1 DE2129110A1 (de) 1971-12-16
DE2129110B2 DE2129110B2 (de) 1973-09-20
DE2129110C3 true DE2129110C3 (de) 1974-04-18

Family

ID=9057123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2129110A Expired DE2129110C3 (de) 1970-06-12 1971-06-11 Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3739628A (de)
CH (1) CH543092A (de)
DE (1) DE2129110C3 (de)
FR (1) FR2093406A5 (de)
GB (1) GB1356020A (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3960005A (en) * 1974-08-09 1976-06-01 Canac Consultants Limited Ultrasonic testing device for inspecting thermit rail welds
US3982426A (en) * 1975-01-02 1976-09-28 Purdue Research Foundation Random signal flaw detector system
US4195530A (en) * 1978-08-14 1980-04-01 Republic Steel Corporation Ultrasonic inspection
USRE30926F1 (en) * 1978-08-14 1984-09-18 Ultrasonic inspection
DE3050285C2 (de) * 1980-03-03 1987-03-12 Republic Steel Corp Vorrichtung zur Ultraschall-Materialpr}fung eines zylindrischen Gegenstandes
FR2549607B1 (fr) * 1983-07-19 1986-01-31 Gaz De France Procede de detection de defauts, notamment internes, tels que fissures dans des joints soudes
US4509369A (en) * 1983-08-25 1985-04-09 Combustion Engineering, Inc. Near surface inspection system
US6297467B1 (en) 1999-04-01 2001-10-02 Daimlerchrysler Corporation Transducer built into an electrode
US6116090A (en) * 1999-04-30 2000-09-12 Daimlerchrysler Corporation Multieyed acoustical microscopic lens system
US6546803B1 (en) * 1999-12-23 2003-04-15 Daimlerchrysler Corporation Ultrasonic array transducer
DE50304530D1 (de) * 2002-12-18 2006-09-14 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur bewertung einer sich während eines schweissvorganges ausbildenden schweissverbindung mit longitudinalen und transversalen ultraschallwellen
DE10313288A1 (de) * 2003-03-25 2004-10-14 Bosch Rexroth Ag Elektrodenhalter mit integriertem Ultraschallsensor
JP4544240B2 (ja) * 2005-11-21 2010-09-15 Jfeスチール株式会社 管体の超音波探傷装置および超音波探傷方法
US7640809B2 (en) * 2007-07-31 2010-01-05 Honda Motor Co., Ltd. Spot welding inspecting apparatus
CN105987951B (zh) * 2015-01-28 2018-12-07 宝山钢铁股份有限公司 识别焊缝边部缺陷类型的探伤方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3274822A (en) * 1963-02-19 1966-09-27 Republic Steel Corp Apparatus for ultrasonic testing
US3302453A (en) * 1963-04-15 1967-02-07 American Mach & Foundry Method of inspection utilizing ultrasonic energy

Also Published As

Publication number Publication date
GB1356020A (en) 1974-06-12
FR2093406A5 (de) 1972-01-28
US3739628A (en) 1973-06-19
DE2129110B2 (de) 1973-09-20
DE2129110A1 (de) 1971-12-16
CH543092A (fr) 1973-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2129110C3 (de) Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall
DE10248979B4 (de) Multielement-Ultraschall-Transducer und Ultraschall-Prüfverfahren
EP0200183B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung ferromagnetischer Körper
DE1648637A1 (de) Ultraschall-Pruefeinrichtung fuer Schweissnaehte od.dgl.
EP0160922B1 (de) Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken oder Bauteilen mit Ultraschall und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102008024884A1 (de) Erkennung von schrägen Defekten mit Ultraschallwandlern
DE102019106427B4 (de) Wandler und Wandleranordnung für Ultraschall-Prüfkopfsysteme, Ultraschall-Prüfkopfsystem und Prüfverfahren
DE4027161A1 (de) Vorrichtung zur pruefung von laenglichen gegenstaenden mittels ultraschallwellen
DE19530116C2 (de) Vorrichtung zum Darstellen von Schallaufzeiten
DE102008041831A1 (de) Impulsechoverfahren mit Ermittlung der Vorlaufkörpergeometrie
DE102012112121B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rotationssymmetrischen Werkstücks, welches Abschnitte verschiedener Durchmesser aufweist
DE10036565C2 (de) Vorrichtung zur Feststellung der Änderung der Dichte eines Mediums
DE2442040C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Auftreffwinkels eines Ultraschallstrahlenbündels
DE102017207331A1 (de) Verfahren zur Auswertung eines Prüfdatensatzes einer Ultraschallprüfung
EP1576363B1 (de) Ultraschallprüfgerät und verfahren zur auswertung von ultraschallsignalen
DE19513194C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Ungänzen an langgestreckten Werkstücken, insbesondere Rohre und Stangen
DE102008027384A1 (de) Verbesserte zerstörungsfreie Ultraschalluntersuchung mit Kopplungskontrolle
EP2073003A1 (de) Mess- und auswerteeinrichtung zum ermittlen von ungänzen in einem prüfkörper
DE102010037981B4 (de) Ultraschallmessverfahren und -vorrichtung, insbesondere zur Aushärtungsüberwachung und Laminatdickenbestimmung bei der Faserverbundteilfertigung
DE19957905C5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Schweißnähten mittels Ultraschall
DE4022152C2 (de)
DE2710403C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung der Wandstärke von Rohren u.dgl.
WO2019201804A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der ausdehnung von fehlstellen mittels v-durchschallung
DE602005002534T2 (de) Bestimmung der Fläche einer lateralen Schattenzone in einem Ultraschallprüfungsverfahren
DE19803615B4 (de) Verfahren zur Fehlerartklassierung

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee