DE2217472B2

DE2217472B2 - Verfahren zur Herstellung von Dämpfungskörpern für Ultraschall-Prüfköpfe

Info

Publication number: DE2217472B2
Application number: DE19722217472
Authority: DE
Inventors: Helmut 5456 Rheinbrohl Buendgen; Manfred Dipl.-Phys. Dr.- Ing. 5039 Rondorf Gregor
Original assignee: Krautkraemer GmbH and Co
Current assignee: Krautkraemer GmbH and Co
Priority date: 1972-04-12
Filing date: 1972-04-12
Publication date: 1979-06-13
Also published as: DE2217472A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dämpfungskörpern für Ultraschall-Prüfköpfe, mit einem Schwinger aus Lithiumsulfat oder einem ähnlichen Kristall, bei dem aushärtbaren Kunstharzen Metallpulver zugesetzt wird.

Bei der Herstellung von Ultraschall-Prüfköpfen für die Impulstechnik ist es erforderlich, den Schwingkristall (z. B. Quarz, Bariumtitanat) mechanisch so zu beeinflussen, daß seine Eigenschwingungen je nach geforderter Auflösung mehr oder weniger stark bedämpft sind. Diese Bedämpfung geschieht durch Aufbringen eines schallabsorbierenden Dämpfungskörpers auf der Rückseite des Schwingkristalls. Der akustische Widerstand des Dämpfungskörpers bestimmt die Dämpfungskonstante der Schwingungen des Kristalls. Der höchste Wert (aperiodische Schwingung) ist erreicht, wenn die akustischen Widerstände von Dämpfungskörper und Schwingkristall übereinstimmen. In diesem Fall strahlt der Kristall eine sogenannte Stoßwelle ab. Sie wird vor allem benötigt für Wanddickenmessungen. Für die Werkstoffprüfung dagegen ist es von Bedeutung, einen längeren Impuls zu erzeugen. Die Schallabsorption innerhalb des Dämpfungskörpers muß so groß sein, daß der vom Kristall abgestrahlte Impuls im Körper vollkommen absorbiert wird.

Es ist bekannt, Dämpfungskörper aus Mischungen eines Zweikomponenten-Gießharzes mit Gummipulver und einem feinkörnigen Pulver hoher Dichte, wie z. B. ^o Bleiglätte oder Wolfram, herzustellen. (J. u. H. Krautkrämer: Werkstoffprüfung mit Ultraschall, 2. Auflage, Berlin-Heidelberg-New York 1966, Seite 176.)

Diese Dämpfungskörper sind aber elektrisch nicht leitfähig. Wenn ferner Lithiumsulfat-Kristalle als (,5 Schwinger verwendet werden, besitzen sie im Lieferzustand keine Elektrodenflächen. Zur elektrischen Kontaktierung müssen deshalb dünne Metallfolien in bekannter Weise auf den Schwingkristall gekittet werden, wonach der Dämpfungskörper auf eine Seite der Kristalloberfläche geklebt wird. Zwischen Dämf>; fungskörper und Kristall befinden sich somit zwei Klebeschichten und eine Metallfolie. Die Klebstoffschichten setzen aber die Wirkung des Dämpfungskörpers herab, während die Metallfolie die Eigenfrequenz des Kristalls verringert Bei der Herstellung der Prüfköpfe führt dies jedoch zu unerwünscht starken Qualitätsschwankungen. Eine optimale Bedämpfung des Kristalls zur aperiodischen Schwingung (Abstrahlung von Stoßwellen) kann mit dem bekannten Fertigungsverfahren bei Lithiumsulfat-Kristallen nicht erreicht werden. Eine andere bekannte Methode der Stoßwellenerzeugung besteht noch im Aufkitten von Lithiumsulfat-Kristallen auf Magnesium. Magnesium ist elektrisch I eitend, die Schallabsorption weist aber so geringe Werte auf, daß von den Endflächen des M*^nesium-Dämplungskörpers störende reflektierte Impulse zum Kristall zurückkehren. Dieses Verfahren ist deshalb nur im Einzelfall anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dämpfungskörper für Lithiumsulfat oder ähnliche Schwingkristalle mit einer genauer vorbestimmten Dämpfung herzustellen, die Fertigungsstreuung zu verringern, die Kontaktierung des Kristalls mittels einer Metallfolie zu vermeiden und die Schallabsorption der Dämpfungsmasse zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gewichtsteil eines Gießharz-Härter-Gemisches mit ein bis zehn Gewichtsteilen Zinn- oder Bleipulver oder eines Gemisches dieser Pulver angereichert, die Mischung vor dem Aushärten zentrifugiert und nach dem Aushärten eine mechanische Bearbeitung, z. B. ein Abdrehen der Oberfläche, vorgenommen wird.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die Fertigungstoleranzen eingeengt werden können durch Vorbehandeln der Dämpfungsmasse in einer Zentrifuge vor dem Aushärteprozeß. So lassen sich Dämpfungskörper mit reproduzierbarer Dichteverteilung anfertigen. Die Verbesserung gemäß der Erfindung besteht auch in einer erheblichen Vereinfachung des Herstellungsverfahrens von Lithiumsulfat-Prüfköpfen sowie in einer bedeutenden Verbesserung der akustischen Eigenschaften.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert werden: Fügt man einem Zweikomponenten-Gießharz, z. B. einem Epoxydharz, dem ein Härter zugesetzt wird, feinkörniges Zinn- oder auch Bleipulver bei, so läßt sich durch die Menge der Zinn- oder Bleizugabe der akustische Widerstand q ■ c (Dichte χ Schallgeschwindigkeit) des Gießharzes von

auf Werte bis zu

3 10"

m² -s

11,5-10*

kg

m² · s

erhöhen und ein akustischer Widerstand des Lithiumsulfats von

11,2-

nr s

erreichen. Die Mischung von I bis 4 Gewichtsteilen

Zinn- oder Bleipulver und ein Teil Gießharz-Härter-Gejnisch ergibt einen Dämpfungskörper für Ultraschall-Prüfköpfe, die z, B. einen Schwinger aus Lithiumsulfat-Kristall haben, mit erhöhter Auflösung.

Bei größerer Metallzugabe von vier bis zehn Gewichtsteilen Zinn- oder Bleipulver auf ein Teil Gießharz-Härter-Gemisch erhält man einen Dämpfungskörper für Ultraschall-Prüfköpfe mit z. B. Lithiumsulfat-Kristall mit sehr hoher Auflösung (sehr hohe Dämpfung bis Stoßwelle). Das Mischen dieser Masse ist ι ο fertigungstechnisch infolge hoher Zähigkeit aber schwierig. Hier kann man erfindungsgemäß eine geringere Menge Metallpulver verwenden und die noch flüssige Mischung in einer Zentnfuge schleudern, so daß sie verdichtet wird. Das Metallpulver setzt sich im unteren Teil des Dämpfungskörpers je nach Dauer der Behandlung in einem bestimmten Mischungsverhältnis ab, das in dem vorbezeichneten Mischungsbereich enthalten ist Durch das Zentrifugieren, in Verbindung mit dosierter Zugabe der einzelnen Bestandteile, wird die Verteilung des Metallpulvers während der Herstellunggesteuert

Die gewünschte Leitfähigkeit des Dämpfungskörpers wird zuletzt erreicht durch mechanisches Bearbeiten, z.B. Ober- oder Abdrehen des Rohkörpers, Diese Bearbeitung stellt den Kontakt zwischen den einzelnen im Gießharz eingebetteten Zinn- oder Bleiteilchen her, die Oberfläche wird leitfähig. Der Lithiumsulfat-Kristall kann jetzt direkt auf den Dämpfungskörper geklebt werden.

Bei niedrigeren Frequenzen kann die akustische Absorption der Gießharz-Zinn- oder Blei-Mischung nicht ausreichend sein, es kehren von der Endfläche störende Impulse zum Kristall zurück. In diesem Fall kann je nach erforderlicher Absorption eine mehr oder weniger große Menge feinkörnigen, absorbierenden Pulvers hocher Dichte (z. B. Bleigummi oder Wolframgummi) der Mischung beigefügt werden. Um eine bessere Gleichmäßigkeit bei der Herstellung der Körper zu erreichen, können die Gießharz-Zinn- oder Blei-Gummipulver-Mischungen in einer Zentrifuge vor dem Aushärten behandelt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Dämpfungskörpern für Ultraschall-Prüfköpfe mit einem Schwinger aus Lithiumsulfat oder einem ähnlichen Kristall, bei dem aushärtbaren Kunstharzen Metallpulver zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichtsteil eines Gießharz-Härter-Gemisches mit ein bis zehn Gewichtsteilen Zinn- oder Bleipulver oder eines Gemisches dieser Pulver angereichert, die Mischung vor dem Aushärten zentrifugiert und nach dem Aushärten eine mechanische Bearbeitung, z. B. ein Abdrehen der Oberfläche, vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Gießharz-Härter-Gemisch zum Zinnpulver eins zu mindestens vier beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Gießharz-Härter-Gemisch zum Zinnpulver eins zu eins bis vier beträgt

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Schallabsorption der Dämpfungsmasse Gummipulver, z. B. Bleigummi oder Wolframgummi, beigefügt wird.