DE2905344A1 - Verfahren zur messung der ermuedung eines einer beanspruchung unterworfenen prueflings und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren zur Messung der Ermüdung eines einer Beanspruchung unterworfenen Prüflings und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Ermüdung eines einer mechanischen Beanspruchung unterworfenen Prüflings durch Messung der akustischen Dämpfung von Ultraschallwellen sowie auf einen Prüfling, eine Biegemaschine und eine Montagebank zur Durführung des Verfahrens.

Die Bildung von Ermüdungsrissen in Werkstoffen ist ein auf die Oberfläche lokalisierter Effekt, an der häufig nur die erste an die Oberfläche grenzende kristalline bzw. Kornschicht beteiligt ist.

Verschiedene Arbeiten, darunter die von FORSYTH, haben gezeigt, dass die Rissbildung auf einer polierten Oberfläche in zwei Etappen stattfindet: Während eines Anfangs stadiums findet eine plastische Verformung der Oberfläche statt, und das andere sog. Fortpflanzungsstadium, das mit I bezeichnet wird, entspricht der Entwicklung eines Mikrorisses durch Scherung im ersten oder in den ersten unter der Oberfläche liegenden Körnern. Im allgemeinen wird eine Rissbildung bisher metallographisch untersucht, obwohl diese nur eine punktweise Beobachtung erlaubende Methode nicht dazu geeignet ist, die entstehenden Materialschäden insgesamt zu verfolgen.

Seit langem hat sich die Fachwelt bemüht, akustische, elektromagnetische oder holographische Methoden zu entwickeln, ohne dass jedoch dadurch wirklich neue Ergebnisse über das Einsetzen einer Rissbildung gewonnen werden konnten.

Was akustische Methoden anbetrifft, so schienen Rayleigh-Wellen aufgrund ihrer Eigenschaft, sich an der Oberfläche eines Materials

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auszubreiten, besonders gut für Materialuntersuchungen geeignet zu sein. Jedoch sind die Versuche von TRUELL und CHICK bezüglich der Dämpfung von Rayleigh-Wellen nicht fortgesetzt worden, wahrscheinlich wegen einer zu geringen Empfindlichkeit dieser Methode (Ultrasonic methods for the study of stress cycling effects in metals - NADD TR 60-920, April 1961). Ebensowenig haben offensichtlich die Arbeiten von BROSSENS, HAKIMI und KHABBAZ, welche bei zu tiefen Frequenzen von 2 MHz arbeiteten., eine Fortsetzung erfahren (Detection of fatigue damage with Rayleigh waves", August I960 - Technical Report 60-307, Applied Mechanics Laboratory, M. I. T. , Cambridge, Massachusetts« Aeronautica Research Laboratory, Contract No AF 33 (616) 6469 Projet No 7063, Task No 70532).

Die Arbeiten dieser Autoren haben es erlaubt, die meisten Schwierigkeiten bei der Anwendung von Oberflächenwellen zu beheben und eine

der Methode zur Beobachtung der Effekte/Korrosion und der Bildung von Ermüdungsrissen in Metallen vorzuschlagen, die auf der Untersuchung der Aenderungen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit oder der Dämpfung von Rayleigh-Wellen beruht. Insbesondere haben diese Arbeiten gezeigt, dass der Parameter der akustischen Dämpfung zur Messung der Ermüdung gut geeignet ist. Die damals empfohlene Methode beruhte auf einer Oberflächenwellen- Schleife, also einem geschlossenen Weg für die Oberflächenwellen, deren Frequenz die Grössenordnung von 20 MHz hatte. Zwar konnten so Aenderungen der Phasengeschwindigkeit der Rayleigh-Wellen von nur 10 und Aenderungen der Dämpfung von ungefähr 0, 001 dB gemessen werden, jedoch hatte diese Methode zahlreiche Nachteile.

Zunächst war diese Methode diskontinuierlich, die Messung der akustischen Dämpfung musste im Ruhezustand an einem Prüfling

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durchgeführt werden, weicher seine Stellung maximaler Beanspruchung einnahm. Ferner erforderte die Methode eine sorgfältige und genaue Temperaturstabilisierung auf ungefähr l/lOO°C, da die Frequenz der Schleife sehr temperaturempfindlich war. Desweiteren musste die Qualität der Erzeugung reiner Rayleigh-Wellen sorgfältig kontrolliert werden, da Stör-Reflektionen in der Schleife die Messungen verfälschen konnten. Um alle diese Bedingungen so gut wie möglich zu erfüllen, waren ein grosser elektronischer Aufwand und ausserdem die ständige Anwesenheit eines hochqualifizierten Fachmannes erforderlich. Auch blieb die Interpretation der Ergebnisse heikel, da die beiden gemessenen Grossen, nämlich die Aenderungen der Frequenz und der Dämpfung, miteinander gekoppelt waren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art unter Vermeidung der bisherigen Nachteile so zu verbessern, dass eine kontinuierliche Messung und Beobachtung der Ermüdungseffekte bei verschiedenen Beanspruchungsgraden des Prüflings in zuverlässiger "Weise möglich ist, dass Dauerversuche vollständig automatisch ablaufen können und dass die gewonnenen Ergebnisse, in analoger oder digitaler Form, gut gedeutet werden können und gegebenenfalls direkt einer elektronischen Datenverarbeitung zugänglich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmässige Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis angegeben.

Dadurch wird erreicht, dass auf verhältnismässig einfache Weise das für die Ermüdungseffekte charakteristische Verhältnis der

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Amplituden der vom Ultraschallsender emittierten und der vom. Ultraschallempfänger empfangenen Wellen gemessen werden kann, wobei die Verwendung von Ultraschallwellen-Impulsen das Auftreten stationärer Wellen vermeidet und Störeffekte weitgehend ausschaltet. Die direkte Messung des die Dämpfung definierenden Verhältnisses macht auch eine Stabilisierung der emittierten Wellenamplituden überflüssig, und die Verzögerung des Empfangs gegenüber der Emission erlaubt es, die beiden Glieder des zu messenden Verhältnisses mit derselben elektronischen Anordnung zu verarbeiten, was die Nachteile einer Drift vermeidet. Offenbar ist auch die durch das erwähnte Verhältnis definierte Dämpfung nur wenig temperaturempfindlich, wodurch die Schaltung vereinfacht wird.

Da eine Messung in sehr kurzer Zeit durchführbar ist, kann die Aussendung der akustischen Impulse taktweise mit sehr raschem Rhythmus erfolgen, so dass rasch aufeinanderfolgende Ergebnisse als Funktion des Beanspruchungsgrades des Prüflings erhältlich sind; es können also sozusagen "im Fluge" Messungen bei jedem Beanspruchungsgrad durchgeführt werden, selbst wenn der Prüfling einer rasch variierenden Belastung unterliegt, was zahlreiche Informationen über den Ermüdungsmechanismus zu gewinnen erlaubt.

Für jeden Beanspruchungszustand des Prüflings kann insbesondere das Mittel der während zahlreicher aufeinanderfolgender Zyklen gemessenen Dämpfungen berechnet werden, wobei dann nur die bedeutsamen Messungen gespeichert oder ausgegeben werden, während alle fehlerhaften Messungen, deren Werte sich von den vorangehenden Messungen zu stark unterscheiden, oder alle überflüssigen Messwerte, sofern sie nämlich mit den vorangehenden identisch sind, unterdrückt werden können.

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Die Verwendung einer internen Uhr bzw. eines internen Taktgebers erlaubt es ferner, die Methode auf statische Messung en für eine zeitlich konstante Beanspruchung des Prüflings auszudehnen.

Zweckmässige Ausbildungen eines Prüflings sind in den Ansprüchen 5 und 6, zweckmässige Ausgestaltungen einer Biegemaschine bzw. einer Montagebank in den Ansprüchen 7 bis 9 bzw. 10 angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläitert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Prüflings mit

einem auf der einen bzw. anderen Seite desselben befestigten Ultraschallsender bzw. Ultraschallempfänger,

Fig. 2 die Seitenansicht einer Biegemaschine nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den mittleren Teil der Maschine nach

Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 2,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Messanordnung zur Durchführung

des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 6 eine teilweise Aufzeichnung von Messergebnissen über die

Dämpfung bei verschiedenen Ermüdungsgraden,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Aenderungen der Dämpfung

für das auch Fig. 6 betreffende Beispiel bei maximaler Biegung (cc- ) und bei Biegung null (aC ) sowie der Fort- ^{b v} max' β β _ο/

pflanzung der Risslänge, gemessen auf im Ruhezustand maximaler Biegung aufgenommenen Photograph!en, als

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Funktion der Zahl N der Biegezyklen_s

Fig. 8 Kurven, -welche die Aenderungen der Dämpfung im Verlauf

eines Biegezyklus ot(F) bei verschiedenen Ermüdungsgraden zeigen, wobei F die ganzzahligen Werte von 0 bis 15 annehmen kann, entsprechend 16 verschiedenen Zuständen innerhalb des Biegezyklus, und

Fig. 9 die schematische Darstellung einer Montagebank zum

Verbinden eines Prüflings mit einem den Sender oder den Empfänger bildenden Quarzblock.

Das im folgenden beschriebene Beispiel betrifft die Beanspruchung eines Werkstück-Prüflings aus Stahl durch einseitige Biegung, insbesondere periodische Biegung, und die Verwendung von Ultraschall-Oberflächenwellen, die sich im Prüfling fortpflanzen.

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-yC-

Wenn ein Prüfling einem Biegeversuch unterworfen wird, dann machen sich Ermüdungseffekte zunächst in denjenigen Oberflächenbereichen bemerkbar, welche den maximalen Zug- oder Druckbeanspruchungen unterliegen. Gemäss der Erfindung wird nun vorgeschlagen, die Bildung und Entwicklung dieser Ermüdungseffekte durch kontinuierliche Messung der Dämpfung einer akustischen Rayleigh-Welle (im folgenden mit "RW" bezeichnet) zu verfolgen, welche sich an der einer Dehnung unterworfenen Oberfläche eines ebenen Prüflings aus Stahl ausbreitet, der einer einseitig gerichteten Biegung unterliegt. Diese Wahl der Belastung erlaubt eine akustische Prüfung der Oberfläche, an welcher Risse auftreten. Bei Verwendung einer RW-Frequenz von ungefähr 20 MHz wird, da die praktische Eindringtiefe der RW ungefähr- eine halbe Wellenlänge beträgt, die geprüfte Dicke im Falle von Stahl auf ungefähr 75 um begrenzt. Da ferner die Laufzeit und die Messzeit der akustischen Wellen (^-50 us) klein gegenüber der mechanischen Belastungsperiode (20 ms bei 50 Hz) ist, kann die Dämpfungsmessung fliegend an zahlreichen Punkten, mindestens an hundert Punkten des Biegungszyklus durchgeführt werden; die Erfinder haben sich mit maximal sechzehn Punkten je Zyklus begnügt., was weitgehend ausreichen dürfte.

Versuche haben gezeigt, dass die Aenderungen der akustischen Dämpfung während der ersten Stadien der Ermüdung, d.h. während des Auftretens und der Ausbreitung von Mikrorissen, auf einige Dezibel begrenzt bleiben; das Mess-ystem wurde daher so entworfen, dass Aenderungen der Dämpfung von ungefähr 0, 01 dß mit einer einem Zeitraum von 48 Stunden äquivalenten Mess stabilität erfasst werden konnten. Die letzten Stadien der Ermüdung, die zur Zerstörung des Prüflings führen, sind daher von der praktischen Untersuchung gemäss der Erfindung ausgeschlossen.

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Das Prinzip der Messung wird im folgenden anhand des Blofckschalt bildes nach Fig. 5 näher erläutert.

In einem Hochfrequenzgenerator werden Hochfrequenzimpulse mit einstellbarer Amplitude V\ und einer Dauer von 5 bis 15 us erzeugt, die nach geeigneter Modulation in einem Modulator und nach Verstärkung in einem Verstärker A. auf einen elektroakustischen Quarzwandler Q^ zur Erzeugung von RW gegeben werden. Der zu untersuchende Prüfling E befindet sich zwischen dem Quarzsender Q, und einem Quarz empfänger Q2> in welchem die RW nach Fortpflanzung durch den Prüfling E wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, welches die Amplitude V2 hat und um die Fortpflanzungsdauer T des emittierten Signales verzögert ist. Die Dämpfung ist durch das Verhältnis V^/^l oder besser durch V2 (t+T)/V'i (t) gekennzeichnet, wobei V'i (t) einen bekannten Bruchteil von Vj_ (t) mit einem leicht über V2 liegenden Pegel bedeutet und durch ein abgestuftes Dämpfungsglied erhalten wird, mit dem, beispielsweise mittels einer Tastatur, im Bereich von 0 bis 101 dB Dämpfungsschritte von 0, 1 dB einstellbar sind. Es ist daher nicht erforderlich, den Pegel Y, zu stabilisieren, dessen eventuelle Fluktuationen die Messungen nicht stören.

Die Signale V' und V2 » die im wesentlichen trapezförmig sind, treten zeitlich nacheinander auf und können durch die gleiche Messschaltung verarbeitet werden. Sie werden zunächst in einem Verstärker A₂ linear verstärkt, in einem Gleichrichter gleichgerichtet, in einem Verstärker A erneut verstärkt und dann einem schnellen Analog-Digital-Wandler A/D mit einer Umwandlungszeit von etwa 4 us zugeleitet. Eine durch einen Selektor auslösbare Hilfsschaltung, deren Bedeutung später noch beschrieben wird, liefert zwei in ihrer Lage einstellbare Steuerimpulse L und I₂ zur Umwandlung.

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Nach Anzeige auf dem Oszillographen werden die Steuerimpulse in bezug auf V₁ und V_ derart justiert, dass die Umwandlung an den Höchst- bzw. Scheitelwerten der Signale stattfindet.

Um die Stabilität des Systems zu erhöhen und mögliche Störimpulse so gering wie möglich zu halten, werden 50 Werte von V_ bzw. V summiert, was daptiselben Biegezustand während 50 aufeinanderfolgenden Perioden entspricht, bevor die einfache Operation tX» s (1-50 V-/50 V) durchgeführt wird, deren

Ci J.

Ergebnis durch eine dreistellige Zahl darstellbar ist.

Die Werte V_? und V werden so gewählt, dass sie benachbart liegen; die gemessene Dämpfung ist dann direkt in Dezibel umwandelbar :
log

Obige Beziehung gilt mit vernünftiger Näherung bis zu einer Dämpfung von ungefähr 3 db. Darüber hinaus kann in einfacher Weise die folgende Umwandlung gemacht werden: A^= - 20 log (1-cC)

Nachdem die Dämpfung eines Zustandes erfasst worden ist, bewirkt der Selektor die Analyse des folgenden Zustandes. Im betrachteten Beispiel sind mehrere Digital- und Analogausgänge zur Darstellung der Informationen vorgesehen.

mit
So kann eine/Leuchtdioden arbeitende Digitalanzeige über einen

Schalter entweder an den einen oder anderen Ausgang des Analog-Digital-Wandlers zur Anzeige der Grossen V₁ bzw. V- oder aber

1 c*

an den Ausgang eines dem Analog-Digital-Wandler nachgeschalteten

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Rechners zur Anzeige des Rechenergebnisses O(f - (1 - V_/V ) angeschlossen werden, was insbesondere für vorbereitende Einstellungen nützlich ist. Ferner ist ein Analogausgang in Form eines Registrier- bzw. Schreibgerätes vorgesehen, welches über einen Digital-Analog-Wandler D/A und eine automatisch die Empfindlichkeit ändernde Schaltung an den Rechner angeschlossen ist. Dabei sind zwei Registrierarten der resultierenden Analogspannung möglich, und zwar über eine Eingangsimpedanz Z_e ~^kr 10 kß, mit einer Empfindlichkeit von einem Volt bei voller Skala, nämlich eine Gesamtregistrierung entsprechend den drei Ziffern, und eine partielle Registrierung, die nur den beiden letzten Ziffern der dreistelligen Zahl entspricht.

Die Gesamtregistrierung erlaubt es, die zeitliche Entwicklung der Dämpfung insgesamt zu verfolgen. Dabei verbessert eine automatische Aenderung des Messbereiches die Empfindlichkeit im Laufe der ersten Untersuchungsphase der Ermüdung, während der die Dämpfungen an allen Punkten des Biegungszyklus sehr benachbart bleiben. Die Grenzen der vier gewählten Messbereiche für die Dämpfung sind:

0 ^₁ < 0,099 ; 0,1 < ^₂ < 0,199

0,2<<*₃< o,399 ; 0,4<o6₄ < 0,999

Da sich die Dämpfung monoton ändert, sind die automatischen Aenderungen der Empfindlichkeit auf der Aufzeichnung leicht zu int erpr etier en.

Die partielle Registrierung erlaubt es, die schwache Fortentwicklung der Ermüdung einer kleinen Anzahl von besonderen B iegungs zustand en mit erhöhter Empfindlichkeit zu verfolgen. Obwohl diese Aufzeichnungsart genauer ist, ist sie für die Gesamtentwicklung der Ermüdung, deren Verfolgung durch Ueberlappung

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von registrierten Kurven kompliziert sein kann, weniger repräsentativ.

Desweiteren ist ein Drucker als Digitalausgang vorgesehen, welcher über einen Speicher und einen Datenprüfer an den Rechner angeschlossen ist. Im Rechner werden die den je Zyklus erfassten Biegezuständen entsprechenden Messergebnisse an Adressen gespeichert, welche in geeigneter Weise durch den Selektor bestimmt werden. Diese Messergebnisse werden für einen gegebenen Zustand nur dann ausgedruckt, wenn sie zweimal aufeinanderfolgend identisch sind und einen vom letzten ausgedruckten Ergebnis unterschiedlichen Wert haben. Diese Entscheidung trifft der den Drucker steuernde Datenprüfer. Durch diese Massnahme vermeidet man sowohl irrtümliche, von eventuellen Störimpulsen herrührende Veränderungen als auch redundante Informationen,wie sie bei einer derartigen Untersuchung unvermeidlich sind. Da ja eine Messung für je 50 Zyklen ausgeführt wird, würde man ohne Unterdrückung der überflüssigen Ergebnisse bei einer sich über 5 · 10 Biegungszyklen

erstreckenden Ermüdungsuntersuchung 10 Messergebnisse ausdrucken.

Auf jeden Fall ist jedoch nach jeweils zehntausend Zyklen eine systematische Ausgabe der Messergebnisse über 16 Biegungszustände vorgesehen, um die die Entwicklung der Dämpfung darstellenden Kurven in den verschiedenen B iegungs zuständen als Funktion der Ermüdung besser verfolgen zu können. Ausserdem kann der Datenprüfer ausser Funktion gesetzt werden, so dass alle Messergebnisse kontinuierlich ausgegeben werden können. Jedes gedruckte Ergebnis umfasst die Anzahl der Biegezyklen T (in Tausender-Einheiten), den B iegungs zustand F (1^F ^16) und die Dämpfung.

Also zum Beispiel: T 152 F 14 0,123

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Schliesslich ist noch ein äusserer Digital-Aus gang vorgesehen, der über einen in Fig. 5 nicht dargestellten aus s er en Stecker an den Speicher angeschlossen ist, um systematisch die erwähnten Daten im BCD-Code abnehmen und eventuell einem Bandlocher oder, im Hinblick auf eine Echtzeit- oder eine verzögerte Verarbeitung, einer EDV-Einrichtung zuführen zu können.

Das Blockschaltbild nach Fig. 5 weist Zusatzvorrichtungen auf, die insbesondere dazu dienen, die vorbereitenden Einstellungen zu erleichtern und die Messoperationen mit der mechanischen Biegebeanspruchung des Prüflings E zu synchronisieren. So dient zur Steuerung des Modulators entweder ein eingebauter Impulsgeber, wodurch man etatisch die Dämpfung für irgendwelche Biegungsstellungen während der vorläufigen Einstellungen messen kann, oder aber eine von zwei vorgesehenen optischen Einrichtungen in Form von Lochscheiben D« bzw. D^, welche drehfest auf der Welle der Biegemaschine sitzen. Das von der Lochscheibe Dj^ mit nur einem Loch herrührende Synchrones ierungssignal bestimmt den Beginn jeder Periode. Die Wahl der Anzahl F der Messpunkte und ihrer Lage innerhalb eines Biegezyklus erfolgt mit Hilfe der Lochscheibe D2 und durch Einstellung auf dem Codierrad (0 bis 15). Wenn die Anzahl F der Löcher bzw. Kerben der eingestellten Zahl (F-I) entspricht, dann werden alle den Löchern bzw. Kerben der Lochscheibe D2 entsprechenden Zustände analysiert. Wenn man auf dem Codierrad p^.F - 1 einstellt, dann werden aufeinanderfolgend die (p + 1) Stellungen analysiert, welche nach dem Synchronisierungsimpuls der Lochscheibe D₁ auftreten.

Der von den Lochscheiben D. und D gesteuerte elektronische

L Ci

Selektor und das Codierrad bewirken die Adressierung des für

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~¹⁷~ - 29Ü5344

die Ergebnisse vorgesehenen Speichers und ferner die Auslösung eines Stroboskops, welches eine visuelle Beobachtung des Biegezustandes im dynamischen Betrieb erlaubt. Die Zahl der von der Lochscheibe D herrührenden Impulse wird durch einen Drehzähler bzw. ein Tachometer gezählt und ist, in Einheiten von eintausend Umdrehungen, im Moment der Anzeige verfügbar.

Die Umwandlung der elektrischen in mechanische Signale und umgekehrt erfolgt im betrachteten Beispiel durch piezoelektrische Quarze, die mit ineinandergreifenden Kämmen versehen sind. Die vom Quarz Q erzeugte Oberflächenwelle wird auf den zu untersuchenden Prüfling E übertragen und dann von einem Quarz Q empfangen, der genauso gestaltet und aufgebaut ist wie der Quarz Q₁ (man vergleiche die Figuren 1 bis 5). Natürlich können die piezoelektrischen Quarze Q und Q auch durch andere piezo-

J. Ci

elektrische oder ferroelektrische Materialien ersetzt werden. Der Prüfling E ist so angeordnet, dass er in den Bereichen der akustischen Uebertragung keinerlei Belastung unterliegt und daher die Fortpflanzung der Oberflächenwellen nicht gestört wird.

Das akustische System ist in Fig. 1 näher dargestellt und weist zwei gleiche Quarze Q und Q mit Y-Schnitt und den Abmessungen von beispielsweise χ = 30 mm, y = 2 mm und ζ = 20 mm auf; auf den Quarzen ist mittels Photogravüre eine durch Verdampfung im Vakuum niedergeschlagene Aluminiumschicht in Form ineinandergreifender Kämme 1 aufgebracht, welche 70 Paare von parallel zur kristallographischen Achse Z ausgerichtetem«! in der XOZ-Ebene liegende Zähne 2 aufweisen. Der Abstand zwischen zwei Zähnen derselben Parität ist gleich der Wellenlänge A der erzeugten Oberwellenfläche und definiert die Eigenfrequenz der Kämme f = ν/Λ , also z.B. f = 17 MHz für A = 186/cm und die Geschwindigkeit ν = 3153 m/s.

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Die Uebertragung der akustischen Welle wird durch eine Methode der Ausrichtung der Ebenen erreicht; die Quarze Qi und Q sowie der Prüfling E sind endweise entlang ihren Schnittflächen mittels einer sehr dünnen Schicht eines schnelltrocknenden Klebers derart aneinander befestigt, dass die Oberflächen der Wellenfortpflanzung, nämlich die die Kämme 1 tragenden Flächen 3 der Quarze Q₁ und Q sowie eine während der Biegung des Prüflings E einer maximalen Dehnung unterliegende Fläche 4 dieses Prüflings E, koplanar sind.

Die sich berührenden Oberflächen sind poliert und scharfwinklig (mit Abrundungen kleiner als 2 oder 3 pm), und wenn man die Ermüdung des Prüflings durch Photographie verfolgen möchte, dann empfiehlt es sich, die Oberfläche 4 mit einer Spiegelpolitur zu vers ehen.

Die Ausrichtung der Ebenen wird bequemerweise unter einem metallurgischen Mikroskop auf einer schematisch in Fig. 9 dargestellten Montagebank durchgeführt. Diese Montagebank weist eine Grundplatte 32 auf, auf der einerseits ein Sockel 26 mit einer oberen horizontalen ebenen Fläche 27 befestigt ist und auf welcher andererseits, neben dem Sockel 26, vertikal orientierte Stellschrauben 33 angeordnet sind, auf denen ein in der Höhe verstellbarer Tisch 29 mit einer oberen Fläche 30 ruht. Der Quarz Q,

also der Quarz Q oder Q , wird mit der zu seiner Fläche 3 parallelen 1 et

Fläche 28 auf die Sockelfläche 27 und der Prüfling E mit der zu seiner Fläche 4 parallelen Fläche 31 auf die Tischfläche 30 gelegt. Der Tisch 29 ist sowohl mittels der Stellschrauben 33 in vertikaler Richtung als auch mittels horizontaler Stellschrauben 34, die in einen auf der dem Sockel 26 gegenüberliegenden Seite des Tisches vorgesehenen Ansatz 35 der Grundplatte 32 eingeschraubt sind, horizontal justierbar, so dass der Abstand des Tisches 29 vom Sockel

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genau einstellbar ist; vorzugsweise sind zwei horizontale Stellschrauben 34 vorgesehen.

Oberhalb der Montagebank ist im Bereich des Zwischenraumes zwischen dem Sockel 26 und dem Tisch 29 ein senkrecht orientiertes metallurgisches Mikroskop 36 derart angeordnet, dass es sich über den beiden Kanten 1 und 1 der einander gegenüberliegenden und

1 £*

auszurichtenden Flächen 38 bzw. 39 des Quarzes Q bzw. des Prüflings E befindet.

Zur Ausrichtung und Befestigung des Prüflings E am Quarz Q geht man folgendermaßen, vor:

Mit geeigneten Mitteln werden der Quarz Q auf dem Sockel 26 und der Prüfling E auf dem Tisch 29 so befestigt, dass sie sich nicht berühren und ihre beiden Flächen 28 und 29 einen Abstand von etwa 0,2 bis 0,3 mm voneinander haben. Mit Hilfe der vertikalen Stellschrauben 33 wird die obere Kante 1_ der Fläche 39 des Prüflings E in bezug auf die Oberkante 1 der Fläche 38 des Quarzes Q ausgerichtet; dazu beobachtet man die beiden Kanten durch das Mikroskop 36 mit beispielsweise 500-facherVergrösserung und justiert so lange, bis die beiden einander gegenüberliegenden Kanten über ihre gesamte Länge deutlich zu sehen sind. Dann werden mittels der horizontalen Stellschrauben 34 die beiden Flächen 38 und 39 in Berührung gebracht. Bei streifend in Richtung des Pfeiles 37 einfallendem Licht erlaubt die Beobachtung des durch Reflexion an den geeignet polierten Oberflächen 3 und 4 erzeugten Bildes vertikaler Linien, die Ausrichtung der Ebenen zu prüfen. Anschliessend werden die beiden Flächen 38 und 39 mit Hilfe eines schnelltrocknenden Klebstoffes verbunden, dessen Viskosität hinreichend klein ist, damit er leicht und rasch in die Fuge zwischen den beiden Flächen 38 und 39 eindringt. Es ist empfehlenswert,

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darauf zu achten, dass Klebstoff auch an der Verbindungsstelle der unteren Flächen 28 bzw. 31 des Quarzes Q bzw. des Prüflinges E vorhanden ist bzw. zugefügt wird.

Nach einigen Minuten der Trocknung wird der zweite Quarz in analoger Weise am Prüfling E befestigt.

Es hat sich gezeigt, dass ein kleiner Niveauunterschied von einigen um zwischen den Oberflächen 3 und 4 zulässig ist, da die Vergrösserung der Uebertragungsverluste die Funktion des Systems nicht beeinträchtigt.

Die mechanische St eifheit der aus den beiden Quarzen und dem Prüfling bestehenden Einheit wird durch metallische Stäbe 5 verstärkt, welche, jeweils einen Quarz und den benachbarten Bereich des Prüflings E überlappend, auf deren Oberflächen 3 und 4 aufgeklebt sind, wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt.

Um die RW und eventuelle Volumwellen zu absorbieren, kann man verschiedene U eb er züge der Quarze Q₁ und Q auf ihrer die Kämme aufweisenden Fläche 3, ihrem dem mit dem Prüfling E in Berührung befindlichen Abschnitt gegenüberliegenden Bereich jenseits der Kämme und auf der der Fläche 3 gegenüberliegenden Fläche vorsehen; insbesondere kann man hierzu Klebeband verwenden.

Der Prüfling E kann verschiedene Formen haben.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte flache Gestalt. Der Prüfling E hat die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, welches eine in Richtung OX der Quarze Q₁ und Q orientierte Länge L, eine längs der Richtung OZ orientierte Breite 1 und in Richtung OY eine Dicke e hat.

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Die Dimensionen L· und € definieren die Abmessung der zu untersuchenden Fläche 4 des Prüflings. Jh der Mitte seiner langen Seiten weist der Prüfling E gegenüberliegende bogenförmige Ausnehmungen 7 auf, durchweiche die Breite der Rissbildungszone 6 auf den Wert Λ kleiner als ^verringert wird und welche die Breite des akustischen Feldes auf der Oberfläche 4 definieren.

Es ist bequem, jedoch nicht zwingend, die Breite £des Prüflings E gleich der der Quarze Q und Q zu machen; die Dicke e muss grosser als 10 Λ sein, beträgt also fürStahl bei einer Frequenz f = 17 MHz 1, 76 mm; die Länge L hat vorzugsweise die Grössenordnung 3 bis 6 cm, um die akustische Dämpfung zu begrenzen. Mit einem. Prüfling E, der die Dimensionen L = 30 mm, β= 20 mm, Λ = 5, 9 mm und e = 2 mm aufwies, wurden gute Ergebnisse erzielt.

Die Abmessungen der Stäbe 5 werden derart gewählt, dass sie kein Hindernis für die Fortpflanzung der akustischen Wellen auf den Oberflächen 3 und 4 darstellen; sie sind beiderseits der Ausnehmungen 7 parallel zur Richtung der Wellenfortpflanzung im Sinne des Pfeiles 8 angeordnet und haben senkrecht zu dieser Richtung einen Abstand, der grosser als A und natürlich grosser als die entsprechende Abmessung der Kämme 1 ist.

Die beschriebene zusammengesetzte Einheit wird auf einer Biegemaschine montiert, welche den Prüfling E einseitig gerichteten Biegungen längs einer zur Oberfläche 4 senkrechten und zur Fortpflanzungsrichtung 8 parallelen Ebene unterwirft, wobei die Biegsamplitude geeignet gewählt wird. Die Figur en 2 bis 4 zeigen das Ausführungsbeispiel einer Biegemaschine.

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Diese Biegemaschine weist zwei starre Blöcke 9 und 10,beispielsweise aus Messing, mit ebenen Anlageflächen 11 bzw. 12 auf, auf denen der Prüfling E mit seiner der Fläche 4 gegenüberliegenden Fläche 31 in den Bereichen aufliegt, welche sich zwischen den Ausnehmungen 7 und den mit dem Quarz Q bzw. Q in Berührung stehenden Kanten befinden; solange die Maschine in Ruhe ist, sind die Anlageflächen 11 und 12 koplanar.

Zum Festspannen des Prüflings E auf den Anlageflächen 11 und 12 der Blöcke 9 und 10 dienen Klemmorgane 13 und 14, welche auf die Stäbe 5 in Richtung der Anlageflächen 11 und 12 wirken. Die Klemmorgane 13 und 14, die im betrachteten Beispiel Schrauben aufweisen, berühren nach Fig. 4 nicht direkt die Stäbe 5, sondern vielmehr ein eingefügtes Zwischenteil 16, das zur elektrischen Abschirmung der Prüflingsbereiche dient, die zwischen jedem der Quarze Q₁ bzw. Q und der die Ausnehmungen 7 aufweisenden Zone liegen. Dieses Zwischenteil 16 berührt nicht die Oberfläche 4, wo sich die Oberflächenwellen ausbteiten. Zur Abschirmung der anderen Teile dienen nach Fig. 2 metallische Kappen 15.

Unterhalb der beiden Quarze Q und Q sind die beiden Blöcke 9 und 10 mit Vertiefungen 17 bzw. 18 derart versehen, dass die beiden Quarze Q und Q nur aufgrund ihrer Klebeverbindung mit dem Prüfling E gehalten werden, damit sie selber während der Biegung des Prüflings keinen mechanischen Belastungen unterliegen.

Der Block 9 ist in einen festen Ständer 19 eingebaut, während der Block 10 einerseits vermittels des Prüflings E vom Block 9 und andererseits, an seinem dem Prüfling E ab gewandt en Ende, durch einen in senkrechter Richtung 21 nach Fig. 2 in bezug auf den Ständer 19 hin- und her beweglichen Bolzen 20 gehalten wird. Dieser Bolzen 20 wird durch einen nicht dargestellten Nocken angetrieben,

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so dass der Block 10, welcher ausserdem einer in der Richtung 21 wirkenden Schraubenfeder 22· unterliegt, an seinem äusseren Ende periodisch auf und ab bewegt und damit der mit seinen beiden Endbereichen starr an den Blöcken 10 und 9 befestigte Prüfling E in seinem mittleren Bereich/entsprechend verbogen wird.

Es können natürlich auch Biegemaschinen anderer Bauart sowie andere Anordnungen zur Erzeugung von Synchronisierungs Signalen, als vorstehend beschrieben, verwendet werden. In allen Fällen hat man darauf zu achten, dass die Bereiche der akustischen Uebertragung keiner Belastung ausgesetzt sind, was im vorstehend beschriebenen Beispiel durch die Vertiefungen 17 und 18 der Blöcke 9 und 10 sowie durch die Lage der Klemmorgane 13 und 14 in bezug auf die Verbindungsstellen zwischen Quarz und Prüfling erreicht wird.

Es empfiehlt sich f e rner, bestimmte Bedingungen der Temperaturstabilität einzuhalten, die jedoch hier nicht sehr kritisch sind. Im betrachteten Beispiel hat man an der Stelle des Ständers 19, an der der Block 9 befestigt ist, eine Wasserkühlung 23 und an den Blöcken 9 und 10 je eine Heizung 24 bzw. 25 mit einer Kontrolle durch einen temperaturabhängigen Widerstand 26 vorgesehen, der sich nach Fig. 3 in Berührung mit der Fläche 3 eines der Quarze Q₁ und Q befindet.

Im betrachteten Beispiel ist die den Sender, also den Quarz Q , tragende Seite des Prüflings E am Block 9 und die andere, den Empfänger, also den Quarz Q , tragende Seite am Block 10 befestigt, die Anordnung kann jedoch auch umgekehrt getroffen sein.

Die Art und Weise, wie die aus den beiden Quarzen und dem Prüfling

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zusammengesetzte Einheit . an die vorstehend beschriebene Messanordnung angeschlossen und diese reguliert wird, braucht nicht näher, erläutert zu werden, da das dem Fachmann bekannt ist. Das Dämpfungsglied wird so eingestellt, dass der Wert V' im statischen Zustand.' etwas grosser als der Wert V ist. Bevor ein Mess-

Cd

zyklus durchgeführt wird, werden die Lochscheiben D und D (Fig. 5) so eingestellt, dass keine Oeffnung der Lochscheibe D mit der Oeffnung der Lochscheibe D zusammenfällt. Dann stellt man am Codierrad die Anzahl F (O4.F^15 im betrachteten Beispiel) ein, welche die Anzahl der Messpunkte je Biegezyklus des Prüflings E definiert, also z.B. 0 für einen Punkt und allgemein n-1 für η Punkte.

Im statischen Betrieb führt man die Regulierung der die A/D-Umwandlung steuernden Impulse I₁ und I in bezug auf die Signale V' und V_ durch, damit die Umwandlung jeweils beim Auftreten

J. Ct

der Scheitelwerte dieser Signale stattfindet. Man lässt dann die Messanordnung wenigstens eine halbe Stunde lang eingeschaltet, um einen stabilen Betrieb zu erreichen. Nach vorläufigen bzw. vorbereitenden Versuchen kann das System im dynamischen Betrieb ohne Ueberwachung arbeiten.

Nach Abschalten der Biegemaschine ist es ohne weiteres möglich, statische Messungen vorzunehmen, um. in einer gewählten Biegestellung die Werte V', V undot = 1-V /V' zu messen oder aber

L Ci Ct X

visuelle oder photographische Untersuchungen der Oberfläche 4 des Prüflings E vorzunehmen. Diese kontrollierten Ausserbetriebsetzungen stören weder die Folge der F noch die Zählung der Zahl T.

.Dagegen ist es nicht zulässig, im Laufe der Messung die Frequenz des Oszillators, die Einstellung der Anpassung der Kämme und die Lage oder die Form der Umwandlungsimpulse zu modifizieren.

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29Ü5344

Wenn jedoch eine dieser Veränderungen stattgefunden hat, dann kann man nichtsdestoweniger die Ergebnisse vergleichen, die man vor und nach dieser Veränderung durch einen statischen Versuch im Biegezustand null gewonnen hat, um den eventuellen starken Sprung des Dämpfungswertes festzustellen, welcher von der Veränderung der Einstellung der Messanordnung herrührt und daher für die Ermüdung als nicht bedeutsam zu betrachten ist.

im folgenden wird ein konkretes Durchführungsbeispiel für das Verfahren nach der Erfindung angegeben. Es wurden Biegeversuche an einem Prüfling aus XC55-Stahl mit den Abmessungen L=30 mm, £= 20 mm, X =5, 9 mm und e = 1, 92 mm durchgeführt, welcher aus einer Stange von 40 mm Durchmesser senkrecht zur Stangenachse geschnitten worden war. Dieser Prüfling E wurde, wie vorstehend beschrieben, montiert und einer einseitigen Biegung unterworfen, deren Amplitude in Höhe des Bolzens 20 (Fig. 2) 1, 7 mm betrug und/nach 270. 000 Biegezyklen zum Bruch führte.

Die in Fig. 6 gezeigte Kurve stellt die registrierten Bereiche der Dämpfung zu verschiedenen Zeitpunkten der Ermüdung dar.

Die Kurven nach Fig. 7 zeigen die Aenderungen der Dämpfung bei maximaler Biegung ( oC ) und bei Biegung null (oC ) sowie die Fortpflanzung der Risslänge, wie sie photographisch im Stillstand in der Stellung maximaler Biegung gemessen wurde, als Funktion der hier mit N bezeichneten Anzahl der Biegezyklen. Man kann drei Phasen der Entwicklung unterscheiden:

In der ersten Phase mit N<60. 000 Zyklen bleibt die Dämpfung bei der Biegung nullo6 konstant, und die Dämpfung bei maximaler Biegung oi# ist nur wenig grosser ( der Abstand beträgt un-

XXIcL^C

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gefähr 0,2 dB) und weist nur wenige kleine Sprünge auf.

In der zweiten Phase, für die 60. 000 Zyklen^N <. 170.000 Zyklen

gilt, schreitet die Dämpfung für C^ schneller voran, wobei

f & max

der Anstieg zunächst in Sprüngen und dann kontinuierlich mit einer gegebenen Steigung erfolgt, während oc· unverändert

bleibt. Die Steigung bei oO kann mit dem Fortschreiten des ^{& &} max

oder der Risse in Beziehung gesetzt werden; sie steigt insbesondere plötzlich an, wenn sich ein zweiter Riss ausbildet.

lh der dritten Phase für N^ 170.000 Zyklen erreicht die relative Länge des Risses 30% der Nutzbreite X des Prüflings, und die Dämpfung für cO beginnt ihrerseits zuwachsen, wahr scheinlich wegen einer Deformation der Rissränder, die sich nicht mehr vollständig schliessen.

Die ausgedruckten Ergebnisse erlauben es, die Dämpfungsänderung im Laufe eines Biegezyklus o6(F), wobei im betrachteten Beispiel F = 16 Punkte, bei verschiedenen Ermüdungsgraden mit hoher Genauigkeit zu zeichnen. Mehrere derartige Kurven, die auf eine konstante Höhe normiert wurden, sind in Fig. 8 dargestellt. Man erkennt eine progressive Verbreiterung der Kurven: Die Dämpfung nähert sich dem relativen maximalen Wert (100%) bei immer schwächeren Biegungsgraden, wenn die Anzahl N zunimmt. Die Versuche, bei denen die ersten f»
scheinen folgendes zu zeigen:

3
suche, bei denen die ersten {»10 Zyklen nicht beobachtet wurden,

Bei Abwesenheit von Mikrorissen bleibt die Dämpfung für einen gegebenen Biegezustand konstant.

Das Erscheinen der ersten Mikrorisse ist ein plötzlich auftretendes Phänomen, welches dann einen sprungweisen Anstieg der Dämpfung

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bewirkt; dieses Phänomen lässt sich am besten bei maximaler Biegung beobachten. Bei Biegung null sind die Risse wieder geschlossen und, wenigstens wahrend einer gewissen Zeit, nicht beobachtbar.

Der stetige Anstieg der Dämpfung muss dem Auftreten einer grossen Anzahl von Mikrorissen je registriertem Zyklus ( 50 χ 16 = 8.000 Biegezyklen) oder dem stetigen Fortschreiten (hinsichtlich Länge und Tiefe) der bestehenden Risse zugeschrieben werden.

Die Verbreiterung der Kurve ©6 (F) mit der Zunahme von N kann durch die Annahme gedeutet werden, dass die Oeffnungszeit der Risse zunimmt, während die Aenderungen in der Steigung von

cO bei zunehmendem N mit der Zahl der Risse im Laufe

max

der Fortpflanzung in Zusammenhang stehen.

Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Rayleigh-Wellen ein geeignetes Mittel zur Beobachtung der Ermüdung von Metallen sind. Die Anwendung der Impuls-Methode nach der Erfindung vermeidet die bisherigen experimentellen Schwierigkeiten und ermöglicht eine automatische Messung, welche darüber hinaus eine Echtzeit-Datenverarbeitung oder eine verzögerte Datenverarbeitung der Ergebnisse mittels einer Rechenmaschine erlaubt. Dieser wesentliche Fortschritt ermöglicht es ferner, Untersuchungsprogramme mit demZiel aufzustellen, den Begriff der Materialschäden als Funktion folgender Parameter genauer zu definieren:

a) Einfluss der Anzahl der Zyklen N;

b) Einfluss der Belastungsfrequenz;

c) Einfluss der Gestalt des Beanspruchungszyklus (zum Beispiel zinnenförmige bzw. rechteckförmige oder sägezahnförmige Zyklen,

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die mechanisch oder mittels eines Vibrationstopfes erzeugbar sind) und eventueller U eb er lastung en;

d) Einfluss der Kaltverformung und der Korrosion.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs- bzw. Durchführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt hinsichtlich der Messmethode, der Erzeugung der Oberflächenwellen, der Ausbildung des Prüflings, der Biegemaschine und der Montagebank sowie der elektronischen Datenverarbeitung mannigfache Varianten zu. Ferner kann das Verfahren nach der Erfindung, welches im beschriebenen Durchführungsbeispiel mit Oberflächenwellen arbeitet, auch auf die Verwendung von Volumwellen sowie auf andere Typen einer mechanischen Beanspruchung erweitert werden.

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Claims (10)

3053 PATENTANS PR UEC HE

1. /Verfahren zur Messung der Ermüdung eines einer Beanspruchung unterliegenden Prüflings durch Messung der Dämpfung von Ultraschallwelle^ dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (E) beansprucht, die Ausbreitung von Ultraschallimpulsen bestimmter Frequenz in einem offenen Kreis längs des Prüflings (E) in einem beliebigen Belastungsgrad erzeugt und die akustische Dämpfung dieser Ultraschallimpulse gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es im Dauerversuch durchgeführt wird, irudem die Fortpflanzung der Ultraschallimpulse taktweise als Funktion des Beanspruchungsgrades des Prüflings (E) erfolgt und die akustische Dämpfung dieser Impulse gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (E) zyklisch beansprucht wird, die Fortpflanzung der Ultraschallimpulse entsprechend einem identischen oder dem Beanspruchungszyklus angepassten Zyklus erfolgt, in jedem Zyklus und bei jedem Beanspruchungsgrad die akustische Dämpfung der Ultraschallimpulse gemessen und eine Mittelung derjenigen Messungen durchgeführt wird, welche ein und denselben vorbestimmten Beanspruchungsgrad des Prüflings (E) entsprechen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ultraschallwellen Oberflächenwellen verwendet werden und der Prüfling (E) einer Biegebeanspruchung unterworfen wird.

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5. Prüfling zur Durchführung des Verfahrens nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine senkrecht zur Biegerichtung zu orientierende und das akustische Feld definierende ebene Fläche (4) aufweist und diese Fläche (4) eine Verengung hat, welche einen Bereich (6) bevorzugter Biegung oder maximaler Beanspruchung definiert, in welchem die Bildung von Rissen vorbestimmter, senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Ultraschallwellen orientierter Breite auftritt, die gleich der Breite des akustischen Feldes ist.

6. Prüfling nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form eines flachen, rechtwinkligen Parallelepipeds hat, dessen eine grosse Fläche (4) das akustische Feld definiert und welches zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen an den parallelen langen Schmalseiten zur Bildung des verengten Bereichs (6) aufweist.

7. Biegemaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 an einem Prüfling, der wenigstens eine ebene Fläche und einen bevorzugten Biegebereich zwecks Biegung längs einer senkrecht zu dieser Fläche orientierten Ebene aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei den Prüfling (E) tragende Teile (9,10) mit Klemmorganen (13, 14), mit denen der Prüfling (E) beiderseits seines bevorzugten Biegebereichs (6) einspannbar ist, und eine Vorrichtung (20) vorgesehen sind, welche wenigstens einemder Teile (9, 10) eine Rotationsbewegung längs der erwähnten senkrechten Ebene zwecks Biegung des Prüflings (E) erteilt, dass auf der einen bzw. auf der anderen Seite des bevorzugten Biegebereichs (6), ausgerichtet mit diesem und in Höhe der erwähnten ebenen Fläche (4),ein Ultraschallsender (Q,) bzw. ein Ultraschall-

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empfänger (Q₉) befestigt sind, wobei die Klemmorgane (13,14) die Zone der erwähnten ebenen Fläche (4) zwischen dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger frei von mechanischen Beanspruchungen lassen, und dass an den Ultraschallsender (Q₁) und den Ultraschallempfänger (Q₉) eine Anordnung zur Messung der Dämpfung der Wellen zwischen Sender und Empfänger angeschlossen ist.

8„ Biegemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsender (Q₁) und der Ultraschallempfänger (Q₉) je einen Block aus einem piezoelektrischen Material aufweisen und beide Blöcke an den gegenüberliegenden kurzen Schmalseiten (39) des Prüflings (E) beiderseits des bevorzugten Biegebereichs (6) befestigt sind, eine mit der erwähnten ebenen Fläche (4) des Prüflings (E) koplanare Fläche (3) aufweisen und auf diesen Flächen (3) mit kammförmigen Sende- bzw. Empfangsbereichen . versehen sind, welche an die Messanordnung angeschlossen sind und mit dem bevorzugten Biegebereich (6) in Reihe liegen, und dass die Blöcke aus piezoelektrischem Material frei von mechanischen Beanspruchungen sind.

9. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der erwähnten Teile (9) fest und das andere Teil (10) beweglich ist und einerseits vermittels des eingegespannten Prüflings (E) vom festen Teil (9) und andererseits in der Nähe seines dem Prüfling (E) abgewandten Endes durch die erwähnte Vorrichtung (20) gehalten wird, welche diesem Teil eine Hin- und Herbewegung senkrecht zur erwähnten ebenen Fläche (4) des Prüflings (E) erteilt.

10. Montagebank zur Befestigung eines den Ultraschallsender bzw. -."empfänger bildenden piezoelektrischen Materialblocks mit einem

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Prüfling zur Durchführung des Verfahrens nach einerriider Ansprüche 1 bis 4 auf einer Biegemaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sockel (26) zur Aufnahme eines der beiden erwähnten Elemente₃ des " piezoelektrische! Materialblocks(Q) oder des Prüflings(E), und ein daneben angeordneter, das andere Element aufnehmende Tisch (29) vorgesehen sind, welcher sowohl in seiner Höhe und Orientierung als auch im horizontalen Sinne in Richtung auf den Sockel (26) justierbar ist, um die obere ebene Fläche (4) des Prüflings (E) koplanar zur oberen ebenen Fläche (3) des piezoelektrischen Materialblocks auszurichten und beide Elemente mit ihren einander zugekehrten Schmalseiten (38,39) in Berührung zu bringen, und dassin der Nähe der miteinander zu verbindenden Schmalseiten eine optische Einrichtung (36) zur Kontrolle der Höhe und Orientierung der oberen ebenen Flächen (3,4) beider Elemente vorgesehen ist.

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