DE749940C - Verfahren zur Werkstoffpruefung mittels Ultraschallwellen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Werkstoffprüfung mittels Ultraschallwellen Die Erfindung befaßt sich mit der Verbesserung einer mit Ultraschallwellen durchgeführten zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, d. h. mit der Auffindung von Fehlstellen, wie Hohlräumen, Rissen, Lunkerungen usf., in festen Prüfkörpern. Der Fehlernachweis soll daibei über die bloße Anwesenheit einer Fehlstelle hinaus die Lage des Fehlers und nach Möglichkeit auch dessen Form und Abgrenzung aufzeigen.
• Bei der akustischen Werkstoffprüfung hat sich ergeben, daß der Nachweis flaohgedrückter Materialtrennungen (Dopplungen) Schwierigkeiten macht. Da die Dopplung keine oder nur sehr geringe Anderungen der metallischen Dicke solcher fehlerhafter Querschnitte verursacht, reicht die Unterscheidungsfähigkeit des auf Filterwirkung beruhenden Ultraschalldurchstrahlverfahrens nicht aus, auch wenn zum Nachweis der sehr kleinen Energieunterschiede zu besonderen Hilfsmitteln ge griffen wird.
• Die Erfindung besteht danach in einem Verfahren zur Werkstoffprüfung mittels Ultraschallwellen nach der Durchstrahl- oder Reflexionsmethode, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur besseren Fehlererkennbarkeit und zur Steigerung der Leistungsfähigkeit des Prüfverfahrens durch zusätzliche Vorkehrungen die aneinanderliegenden und gegebenenfalls auch örtlich verschweißten oder verklebten Trennflächen voneinander abgehoben und möglichst weit voneinander entfernt werden.
• Durch solche dem eigentlichen akustischen Prüfvorgang vorgeschaltete oder in den Prüfgang unmittelbar eingebaute bzw. eingeschaltete Vorkehrungen lassen sich die Aussichten einer ausreichenden Fehlererkennbarkeit we sentlich steigern.
• Diese in den Prüfvorgang eingeschalteten ~torkehrungen können z. B. in der Ausnutzung magnetischer Querzugkräfte bestehen. Querzugkräfte nennenswerter Größe können als Normalkräfte ohne Verletzung der Oberfläche des Prüflings ohne dessen Vorbereitungen ge mäß Fig. I mit Magneten N, S an magnetischen Werkstoffen erzeugt werden. Der im vorliegenden Falle aus magnetischem Werkstoff bestehende Prüfling ist in der Zeichnung mit I und seine Fehlstelle (Dopplung) mit 2 bezeichnet. Die magnetischen Ouerzugkräfte, die durch Pfeile angedeutet sind, reißen die Dopplung 2 zu einem Hohlraum 3 auf. Für eine Behandlung des Prüflings I nach Fig. I wird dieser, wenn er eine niedrige Streckgrenze aufweist und unter Umständen auch in glühende Zustande unterhalb der Umwandlungstemperatur geprüft werden soll, besonders eingespannt.
• Eine weitere für die Erfindung beispielsweise zutreffende Vorkehrung besteht in einem Ausknicken des Prüflings durch Kaltbiegen.
• Biegt man einen Prüfling mit einem Flachquerschnitt und einer Dopplung großer Ausdehnung etwa nach der in Fig. 2 dargestellten Art, so knickt ii ach Fig. 3 der unter Druck stehende Teilquerschnitt der Dopplung aus, wenn der Ahstand d2 gegen Abstand d, nicht zu groß und die Trennfläche selbst genügend ausgedehnt ist. Dabei fördert eine schon angebahnte Ausbeuklrlg die Einleitung des Vorganges.
• Das Ausbeulen der Dopplung läßt sich auch durch reine Vorbereitungsarbeiten für das Fehlernachweisverfahren erreichen. Dies kann z. R. durch Herstellung von Wärmespannmgen infolge einseitigen oder beidseitigen Abkühlens bzw. Erwärmens des Prüflings ge schellen.
• Beim einseitigen Abkühlen (in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet) des warmen Prüfkörpers I, z. 3. eines Bleches, stellt sich im gesunden Querschnitt die in Fig. 4 dargestellte Temperaturverteilung mit der entsprechend gleichmäßig verteilten Krümmung ein, während an der Fehlerstelle nach Fig. 4 infolge des teilweise unterbrochenen Wärmeflusses eine Temperaturüherhöhung #T mit nur geringem Teilgefälle #T in der nicht direkt gekühlten Schale erhalten bleibt. Diese wird unter der Einwirkung der schrumpfenden Umgebung und der vorbereiteten Ausknickung unter Erweiterung der Trennfläche ausgebeult. Diese Trennflächenerweiterung wird aber durch das Temperaturgefälle in der unteren Schale und der damit verbundenen Krümmung nach innen teilweise wieder aufgezehrt. Die Ausbeulung ge}lt nicht mehr völlig zurück, sie ist aber am größten, wenn der Temperaturunterschied 4 T den Höchstwert hat.-Dieser Verlust kann bei beidseitigem raschen Abschrecken vermieden werden. Die Nusfbeulung kann hierbei beliebig gestaltet werden, sie ist daher für das nachfolgende akustische Prüfverfahren besonders geeignet.
• Durch ein einseitiges Erwärmen des Prüfkörpers I die oder mit Kühlung der Gehen seite wird die in Fig. 5 dargestellte Wirkung erreicht, solange das Temperaturgefälle erhalten ist. Dieses Verfahren ist ohne weiteres zu einer vorübergehenden Weiteraufweitung hel i el)iger Trennflächenerweiterungen nach Fig. 4 oder bei heiderseitigem Abkühlen heranzuziehen. Ein Einspannz-clng, der der Materialkrümmung entgegenwirkt. kann dal>ei noch zusätzlich förderlich sein.
• Ein kurzzeitiges Erwärmen bei<ler Oberflächen ist insofern vorteilhaft, als nach Fig. 6 eine doppelte .Nufweitgröße erzielt wird.
• In Fig. 7 ist ein Schema einer akustischen Werkstoffprü.feinrichtuiig, vorzugsweise für Rreitflachstähle mit Ausnutzung des Wärmequerflusses dargestellt. Der Prüflinge wird hiernach mittels Rollen 4 durch einen Abkühlbereich 5 (durch Pfeile dargestellt) und durch einen Anwärmbereich 6 (ebenfalls durch Pfeile dargesteilt) und anschließend quer durch den Strahlengang eines vom Geber 7 ausgehenden und auf den Empfänger 8 auftreffenden Ultraschallwellenbündels geführt. An den Ultraschallempfänger 8 ist ein Verstärker 9 angeschlossen, von dem aus ein Stcuerrelais 10 mit Warneinrichtung II und einer Vorrichtun 12 für die Fehlerabbildung betrieben werden. An Stelle der in Fig. 7 benutzten Qurchstrahlmethode kann natürlich auch die bekannte Reflexionsmethode benutzt werden, bei der Geber 7 und Empfänger S auf der gleichen Seite des Prüfkörpers I angeordnet sind.
• Der Prüfling kann vorteilhafterweise auch zu Dickenresonanzschwingungen oder bei dünnen Werkstücken zu B iegesdl wingungen angeregt werden, um so an den gesunden Stellen den Schalldurchgang zu verbessern.
• Im letzteren Falle wird bei Übereinstimmung von Spurgeschwindigkeit des einfallenden Schallstrahles und Biegewellengeschwindigkeit des Prüflings der Prüfkörper zu besonders intensiven Schwingungen angeregt.
• Unter Spurgeschwindigkeit soll dabei die durch den Sinus des Einfallswinkels dividierte Schallfortpflanzungsgeschwi ndigkeit im umgebenden Medium verstanden sein.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Werkstoffprüfung mittels Ultrasehallwellen nach der Durchstrahl- oder Reflexionsmethode, insbesondere für zu Dickenresonanzschwingungen oder Biegeschwingungen angeregte Prüflinge, dadurch-gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Fehlererkennbarkeit und zur Steigerung der Leistungsfähigkeit des akustischen Prüfverfahrens durch zusätzliche, dem eigentlichen Prüfvorgang vorgeschaltete oder in den Prüfgang unmittelbar eingeschaltete Vorkehrungen im Falle des Vorhandenseins von Dopplungen innerhalb des Prüflings die aneinanderliegenden und gegebenenfalls auch örtlich verschweißten oder verklebten Trennflächen voneinander abgehoben und möglichst weit voneinander entfernt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächenaufweitung der Dopplung, vorzugsweise eines Prüflings mit niedriger Streckgrenze durch Ausnutzung magnetischer Querzugkräfte erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächenaufweitung der Dopplung durch Kaltbiegen des Prüflings geschieht.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auseinanderspreizen der Dopplung der Prüfling einer ein- oder beidseitigen Abkühlung oder Erwärmung unterworfen wird.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden.