WO2011072638A1 - Verfahren zur prüfung von verbindungen metallischer werkstücke mit kunststoffmassen auf hohlräume mittels ultraschall - Google Patents

Verfahren zur prüfung von verbindungen metallischer werkstücke mit kunststoffmassen auf hohlräume mittels ultraschall Download PDF

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WO2011072638A1
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plastic
cavity
workpiece
test frequency
skin
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Michael Kaack
Christian Kremer
Jörn WINKELS
Holger Brauer
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Salzgitter Mannesmann Line Pipe Gmbh
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    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Definitions

  • the invention relates to a method for testing compounds of metallic workpieces with plastic masses on cavities by means of ultrasound according to the preamble of claim 1.
  • plastic materials are understood in the following any types of plastics, z. B. as an adhesive for bonding metallic workpieces, as a sealant or as coating materials for metallic workpieces application.
  • these materials are used for the production of adhesive bonds in sheets or pipes or for coating them.
  • Typical defects in such adhesive compounds are, for example, air bubbles and non-adhering connection areas (so-called kissing bonds).
  • Adhesive skin (100pm - 20 ⁇ thickness), which adheres to the pipe wall, are surrounded.
  • adhesive joints are usually tested by means of ultrasound in perpendicular insonification. The sound is coupled into the first joining partner (cuff) and passes through it. Part of the sound is reflected at the interface with the adhesive layer while another part penetrates the adhesive. The part that penetrates provides another reflection echo at the back of the adhesive layer. The part that is reflected at the top of the adhesive layer, however, provides a long echo train through repeated reflections in the cuff wall.
  • the reflected ultrasonic signals are converted into electrical signals and selected, amplified and evaluated via time windows and diaphragms.
  • the ratings refer to amplitudes of the signals and the transit times between the signals.
  • the check information d. H. the amplitudes, limit value overruns, running times etc.
  • Plastic layer based have several disadvantages. On the one hand, the reliable automated detection of the phase position is very difficult. On the other hand, a change in the phase position from the transition steel / plastic to steel / cavity just for metallic workpieces due to the large acoustic density is not given.
  • Gap gaps occur with adhesive, are located within the plastic mass and therefore always have to the interface of the workpiece always a cavity
  • the object of the invention is therefore to provide a safe and cost effective method for testing compounds of metallic workpieces with plastic masses by means of ultrasound, which avoids the disadvantages of the known methods, so that cavities in the plastic layer can be clearly detected and evaluated.
  • this object is achieved in that the test frequency of
  • Ultrasonic signals in a range between 1 and 10 MHz is set so that the attenuation of the sound after passing through the plastic skin at the interface
  • test frequency and the pulse length are readjusted after adjustment for a minimum damping, so that in comparison to a faultless plastic material signal amplification or -Schwownung by
  • Coating material detected and thus reliable statements about the quality of the coating or the bond can be made.
  • test frequency is therefore initially to be chosen so that the weakening of the sound remains small after passing through the plastic skin.
  • the echo from the interface of the underside of the skin / air then interferes with the echo of the interface
  • Test frequencies between 1 and 10 or 3-7 MHz have proven to be favorable in tests.
  • the pulse length and the test frequency should be chosen so that the
  • the pulse length should be at least twice the remaining residual layer between the cavity and the workpiece. However, the pulse length should only be chosen so long that an overlay with the next following ultrasonic pulse is avoided so as not to complicate the evaluation of the signals.
  • the signals should be used for the evaluation, the amplitude levels have the largest differences compared to error-free plastic compositions. Evaluations with the 6th or a subsequent echo show a greater contrast in the signal amplitudes, than, for example, evaluations with that of the second echo and are therefore excellent to evaluate.
  • Differences in adhesive parameters can lead locally to test signals similar to those of defects such as air bubbles usually extend over a larger area of the workpiece, a reliable separation between the two signal causes is also advantageously possible by a two-dimensional display and evaluation using neighborhood criteria with this method.
  • Figure 1 is a schematic representation of a typical adhesive joint of pipes below
  • FIG. 2 ultrasonic testing of an adhesive bond according to FIG. 1,
  • FIG. 3 Representation of the amplitude ratios in an ultrasonic test according to FIG. 2.
  • FIG. 1 schematically shows a typical adhesive connection of pipes using a sleeve.
  • the metallic pipes 1, 1 'to be joined together by gluing are in alignment with the end faces in the axial line using a
  • Seal ring 3 placed in front of each other. The sealing ring 3 serves to ensure that
  • a metal collar 4 is held at a radial distance from the pipe 1, 1 'via a casting aid 2, 2' arranged on both sides of the tubes 1, 1 ', so that a hollow chamber is formed for introducing the adhesive 6.
  • the sleeve 4 covers the contact point of the two tubes 1, 1 ', whose overlap width is adapted to the respective requirements.
  • the cuff should be made of metal, as the
  • Ultrasonic testing of the adhesive bond can only be made from the metallic side of the workpiece and is advantageously carried out in the case of pipe connections from the outside of the pipe. Alternatively, an examination of the adhesive bond from the inside of the tube into consideration, if necessary, would be considered.
  • the potting aid 2, 2 ' is designed so that it radially surrounds the tube 1, 1' on the one hand and on the other hand axially thereto - according to the width of the sleeve 4 - can be moved.
  • FIG. 2 schematically shows the ultrasonic testing of an adhesive connection according to FIG.
  • the pipe joint to be tested consists of the two sections of pipes 1, 1 'to be connected, the adhesive layer e (shown with enclosed air bubble 7) and the sleeve 4.
  • test frequency of the ultrasonic signals is adjusted so that the attenuation of the sound after passing through the plastic skin at the interface
  • Steel / cavity is as low as possible and the test frequency and the pulse length is adjusted so that compared to a good plastic mass signal amplification or - weakening due to interference between the top of the plastic skin at the interface steel / plastic skin and the bottom of the plastic skin at the
  • Interface plastic skin / cavity reflects reflected signals.
  • FIG. 3 shows the resulting representation of the amplitude ratios in FIG

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Verbindungen metallischer Werkstücke mit Kunststoffmassen auf Hohlräume mittels Ultraschall, wobei die Kunststoffmasse als Zwischenschicht zwischen dem Werkstück angeordnet oder einseitig mit dem Werkstück verbunden ist und der Hohlraum sich innerhalb der Kunststoffmasse befindet, wobei der Hohlraum über eine verbliebene Kunststoffschicht bzw. Kunststoffhaut am Werkstück angeschlossen ist und wobei mit mindestens einem Ultraschallprüfkopf die Kunststoffmasse von der metallischen Seite des Werkstücks mit Ultraschallsignalen einer bestimmten Prüffrequenz und Pulslänge beaufschlagt wird und insbesondere die von den sich in der Kunststoffmasse befindenden Fehlstellen reflektierten Ultraschallsignale von einem gleichen oder anderen Ultraschallprüfkopf erfasst und in auswertbare elektrische Signale umgewandelt und einer Schwellwertbetrachtung unterzogen werden. Dabei wird die Prüffrequenz der Ultraschallsignale in einem Bereich zwischen 1 und 10 MHz so eingestellt, dass die Dämpfung des Schalls nach Durchlaufen der Kunststoffhaut minimal ist.

Description

Verfahren zur Prüfung von Verbindungen metallischer Werkstücke mit Kunststoffmassen auf Hohlräume mittels Ultraschall
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Verbindungen metallischer Werkstücke mit Kunststoffmassen auf Hohlräume mittels Ultraschall gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Unter Kunststoffmassen werden im Folgenden jegliche Arten von Kunststoffen verstanden, die z. B. als Klebstoff zum Verkleben von metallischen Werkstücken, als Dichtmittel oder als Beschichtungsmaterialien für metallische Werkstücke Anwendung finden. Beispielsweise werden diese Materialien für die Herstellung von Klebeverbindungen bei Blechen oder Rohren oder zum Beschichten derselben verwendet.
Beim Beschichten von Werkstücken, wie beispielsweise von Blechen oder Rohren, mit einem Kunststoff können bei der Applikation Fehlstellen entstehen, die sich z. B. als
Hohlräume (Luftblasen) in der Beschichtung oder als nicht haftende Verbindung an der Kontaktstelle zwischen Beschichtung und Werkstück ausbilden. Derartige Fehlstellen können zur Unterrostung des Werkstückes und damit zu einem frühzeitigen Ausfall durch
Lochkorrosion führen.
Bei der Herstellung von geklebten Verbindungen, z. B. bei Rohren, ist es bekannt, die Rohrenden mittels einer Manschette durch Einbringen von Klebstoff in einen Fügespalt zwischen Manschette und Rohr miteinander zu verbinden.
Typische Fehler bei solchen Klebeverbindungen sind beispielsweise Luftblasen und nicht haftende Verbindungsbereiche (sogenannte kissing bonds).
Bei Festigkeitsversuchen an geklebten Rohrverbindungen zeigte sich, dass diese Fehler in dieser Anwendung aber erst kritisch werden, wenn sie eine Größe von ca. 20 mm
überschreiten. Es zeigte sich weiter, dass insbesondere Luftblasen dieser Größe zwar in der Regel die gesamte Höhe des Fügespalts ausfüllen, aber von jeweils einer dünnen
Klebstoffhaut (100pm - 20Όμιη Dicke), die an der Rohrwand haftet, umgeben sind. Zur Sicherstellung einer ausreichend festen und fehlerfreien Verbindung der Rohre werden Klebeverbindungen üblicherweise mittels Ultraschall in Senkrechteinschallung geprüft. Der Schall wird in den ersten Fügepartner (Manschette) eingekoppelt und durchläuft ihn. An der Grenzfläche zur Klebstoffschicht wird ein Teil des Schalls reflektiert während ein anderer Teil in den Klebstoff eindringt. Der Teil, der eindringt, liefert ein weiteres Echo bei der Reflexion an der Rückseite der Klebstoffschicht. Der Teil, der an der Oberseite der Klebstoffschicht reflektiert wird, liefert hingegen einen langen Echozug durch wiederholte Reflexionen in der Manschettenwand.
Bei der einfachsten Lösung der Ultraschallprüfung von Rohrklebeverbindungen, die aus der JP 57037257 A bekannt ist, werden die Amplituden der Echos von der Rückseite der Klebstoffschicht zur Auswertung verwendet. Hier wird der Klebstoff durchschallt und das Ausbleiben des Echos zeigt einen Fehler an.
Für die Auswertung der reflektierten Ultraschallsignale werden diese in elektrische Signale umgewandelt und über Zeitfenster und Blenden ausgewählt, verstärkt und bewertet. Die Bewertungen beziehen sich auf Amplituden der Signale und die Laufzeiten zwischen den Signalen.
Die Prüfinformation, d. h. die Amplituden, Grenzwertüberschreitungen, Laufzeiten usw.
werden mittels einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung erfasst, ausgewertet, protokolliert und auf einem Monitor angezeigt.
Andere z. B. aus der JP 2000221173 A bekannte Lösungen werten die Echos von der Oberseite der Klebstoffschicht aus. Hier wird insbesondere die Form der Echosignale ausgewertet, um Rückschlüsse auf die Qualität der Klebeverbindung zu ziehen.
Da die Schwächung der Ultraschallsignale auch nach Aushärtung der Klebstoff Schicht oder des Beschichtungsmaterials groß ist, haben alle Lösungen, die auf einer Durchschallung beruhen den Nachteil, dass die Echos von der Unterseite der Klebstoffschicht oder des Beschichtungsmaterials gerade bei größeren Schichtdicken sehr klein werden.
Die Erfahrungen zeigen, dass bei Schichtdicken oberhalb weniger Millimeter keine Echos von der Unterseite der Schicht mehr detektiert werden können. Hinzu kommt, dass bei Manschettenklebeverbindungen das kleine Rückwandecho dem Echozug aus der
Manschette überlagert ist, der in der Regel selbst große Amplituden liefert. Die Verfahren, die auf der Detektion der Phase der Echos von der Oberseite der
Kunststoffschicht beruhen, haben mehrere Nachteile. Zum Einen ist die zuverlässige automatisierte Detektion der Phasenlage sehr schwierig. Zum Anderen ist eine Änderung der Phasenlage vom Übergang Stahl/Kunststoff zu Stahl/Hohlraum gerade für metallische Werkstücke wegen der großen akustischen Dichte nicht gegeben.
Weiter kommt erschwerend hinzu, dass entstandene Hohlräume sich immer innerhalb der Kunststoffmasse befinden und an der Grenzfläche zum metallischen Werkstück immer noch eine dünne Schicht der Kunststoffmasse als eine den Hohlraum umschließende Haut vorhanden ist, so dass der Übergang Stahl/Hohlraum nicht vorkommt. Die Ultraschallsignale treffen bei derartigen Fehlem also immer auf die Werkstoffkombination
Stahl/Kunststoff/Hohlraum, was eine aussagekräftige Ultraschall Prüfung erschwert.
Dies ist gleichermaßen ein Problem bei Lufteinschlüssen in Kunststoffbeschichtungen, die ebenfalls von einer dünnen Haut aus Kunststoff umgeben sein können.
Bei Veränderung der Klebe- oder Beschichtungsparameter (Dicke der Klebschicht oder Beschichtung, Beschaffenheit der Werkstückoberfläche, etc.) kommt es zu Schwankungen der Ultraschallsignale, die wiederum bei einer nur lokalen Auswertung leicht zu
Fehlinterpretationen führen können.
Insgesamt ergibt sich bei der Ultraschallprüfung folgende Problematik bei der Detektion von Fehlstellen bei Kunststoffverbindungen mit metallischen Werkstücken:
1. Luftblasen, die beim Beschichten eines Werkstücks oder beim Befüllen eines
Fügespalts mit Klebstoff auftreten, befinden sich innerhalb der Kunststoffmasse und weisen deshalb zur Grenzfläche des Werkstücks immer eine den Hohlraum
abschließende Kunststoffhaut auf.
Auch bei Vorhandensein eines solchen Hohlraums ist deshalb stets der Übergang Stahl/ Kunststoff und nicht der Übergang Stahl/Luft (Hohlraum) vorhanden. Der Nachweis von Luftblasen unter der Kunststoffhaut ist daher besonders für Verfahren, die die
Reflexionen aus der Grenzschicht im metallischen Werkstück verwenden, erschwert.
2. Durch Veränderungen der Dicke und Oberflächenbeschaffenheit des metallischen Werkstücks, sowie durch Interferenzeffekte kommt es zu Variationen der
Echoamplituden. Die lokale Auswertung dieser Amplituden und deren Verhältnisse ohne Einbeziehung von Nachbarschaftskriterien werden so unzuverlässig. 3. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein sicheres und kostengünstiges Verfahren zur Prüfung von Verbindungen metallischer Werkstücke mit Kunststoffmassen mittels Ultraschall anzugeben, welches die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet, so dass Hohlräume in der Kunststoffschicht eindeutig detektiert und ausgewertet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Prüffrequenz der
Ultraschallsignale in einem Bereich zwischen 1 und 10 MHz so eingestellt wird, dass die Dämpfung des Schalls nach Durchlaufen der Kunststoffhaut an der Grenzfläche
Stahl/Hohlraum minimal ist.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung werden nach der Einstellung für eine minimale Dämpfung die Prüffrequenz und die Pulslänge so nachjustiert, dass sich im Vergleich zu einer fehlerfreien Kunststoffmasse eine Signalverstärkung oder -Schwächung durch
Interferenz zwischen der von der Oberseite der Kunststoffhaut an der Grenzfläche
Stahl/Hohlraum und von der Unterseite der Kunststoffhaut an der Grenzfläche
Kunststoffhaut/Hohlraum reflektierten Signale einstellt.
Der Vorteil der beschriebenen Erfindung besteht darin, dass mit dem speziellen Prüf- und Auswerteverfahren zuverlässig Hohlräume in der Klebstoffschicht oder im
Beschichtungsmaterial detektiert und somit zuverlässige Aussagen über die Qualität der Beschichtung oder der Verklebung gemacht werden können.
Bei umfangreichen Versuchen zur Prüfung auf Luftblasen in Klebstoffverbindungen und Beschichtungen stellte sich heraus, dass die Wahl der„richtigen Prüffrequenzen" von entscheidender Bedeutung ist.
Der Schall dringt zwar in den Kunststoff ein, wird aber stark gedämpft, wobei die Dämpfung frequenzabhängig ist. Die Prüffrequenz ist demnach zunächst so zu wählen, dass die Schwächung des Schalls nach Durchlaufen der Kunststoffhaut klein bleibt. Das Echo von der Grenzfläche der Hautunterseite/Luft interferiert dann mit dem Echo der Grenzfläche
Stahl/Hautoberseite in sich verstärkender oder in sich abschwächender Weise, so dass diese deutlichen Amplitudenveränderungen ausgewertet werden können. Als günstig haben sich in Versuchen Prüffrequenzen zwischen 1 und 10 bzw. 3 - 7 MHz herausgestellt.
Außerdem sollten die Pulslänge und die Prüffrequenz so gewählt werden, dass die
Interferenz einen großen Kontrast in den Signalamplituden liefert, um die Auswertbarkeit der Ultraschallsignale zu verbessern. Die Pulslänge sollte dazu mindestens das doppelte der verbliebenen Restschicht zwischen Hohlraum und Werkstück betragen. Allerdings sollte die Pulslänge nur so lang gewählt werden, dass eine Überlagerung mit dem nächst folgenden Ultraschallimpuls vermieden wird, um die Auswertung der Signale nicht zu erschweren.
Bei den Versuchen zeigte sich auch, dass die Auswahl der„richtigen Echos" für die
Auswertung der Signale von großer Bedeutung ist. Vorteilhaft sollten für die Auswertung deshalb die Signale verwendet werden, deren Amplitudenhöhen die größten Unterschiede im Vergleich zu fehlerfreien Kunststoffmassen aufweisen. Auswertungen mit dem 6. oder einem folgenden Echo zeigen einen größeren Kontrast in den Signalamplituden, als beispielsweise Auswertungen mit dem des 2. Echos und sind daher hervorragend auszuwerten.
Zu beachten ist aber stets, dass das Signal-Rausch-Verhältnis mit wachsender Zahl der Echos sinkt. Die Wahl des auszuwertenden Echos ist daher immer der jeweilige Prüfsituation anzupassen.
Unterschiede der Klebe-Parameter, wie (Dicke und Oberflächenbeschaffenheit des metallischen Werkstücks, Breite des Fügespalts, usw. oder veränderte Beschichtungsdicke können lokal zu Prüfsignalen führen, die denen von Fehlern, wie z. B. Luftblasen, ähneln. Da sich die veränderten Parameter jedoch in der Regel über einen größeren Bereich des Werkstücks erstrecken, ist durch eine flächenhafte Darstellung und Auswertung unter Verwendung von Nachbarschaftskriterien eine zuverlässige Trennung zwischen den beiden Signalursachen mit diesem Verfahren ebenfalls vorteilhaft möglich.
Da in dem erfindungsgemäßen Verfahren Echoamplituden bewertet werden, ist außerdem auf eine gute und gleichmäßige Ankopplung zu achten. Eine präzise mechanische Führung des Prüfkopfes beim Scannen kann dabei den Nachweis von Fehlern unterstützen.
Vorteilhaft können bei diesem Verfahren auch sogenannte EMUS-Prüfköpfe (elektromagnetisch angeregter Ultraschall) verwendet werden, die anders als bei der
konventionellen Piezo-Technik eine Ankopplung ohne Koppelmittel, wie z. B. Wasser, ermöglichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren bezeichnen gleiche Bauteile. Es zeigen:
Figur 1 schematische Darstellung einer typischen Klebeverbindung von Rohren unter
Verwendung einer Manschette, Figur 2 Ultraschallprüfung einer Klebeverbindung nach Figur 1 ,
Figur 3 Darstellung der Amplitudenverhältnisse bei einer Ultraschallprüfung gemäß Figur 2.
In Figur 1 ist schematisch eine typische Klebeverbindung von Rohren unter Verwendung einer Manschette dargestellt. Die miteinander durch Kleben zu verbindenden metallischen Rohre 1 , 1' sind mit den Stirnseiten in Achslinie fluchtend unter Verwendung eines
Dichtungsrings 3 voreinander gelegt. Der Dichtungsring 3 dient dazu, dass der
einzubringende Klebstoff 6 nicht durch die Kontaktstelle in das Rohr 1 , V eindringen kann.
Über eine beidseitig der Rohre 1, 1' über den Umfang angeordnete Vergusshilfe 2, 2' wird eine metallische Manschette 4 in einem radialen Abstand zum Rohr 1 , 1' gehalten, so dass sich eine Hohlkammer zum Einbringen des Klebstoffs 6 bildet. Die Manschette 4 überdeckt dabei die Kontaktstelle der beiden Rohre 1, 1', deren Überdeckungsbreite den jeweiligen Erfordernissen anzupassen ist. Die Manschette sollte aus Metall sein, da die
Ultraschallprüfung der Klebeverbindung nur von der metallischen Seite des Werkstücks aus vorgenommen werden kann und bei Rohrverbindungen vorteilhaft von der Außenseite des Rohres durchgeführt wird. Alternativ käme auch eine Prüfung der Klebeverbindung von der Rohrinnenseite aus in Betracht, wenn dies erforderlich sein sollte.
Die Vergusshilfe 2, 2' ist so ausgebildet, dass sie das Rohr 1, 1' einerseits radial umschließt und andererseits axial hierauf - entsprechend der Breite der Manschette 4 - verschoben werden kann. Mit jeweils im Bereich der Enden der Manschette 4 auf dem Umfang der Rohre 1 ,1' angeordneten Distanzstücken 5, 5' kann der radiale Abstand der Manschette 4 zum Rohr 1 ,1', d. h. die radiale Breite des mit Klebstoff 6 zu verfüllenden Fügespalts, eingestellt werden.
In Figur 2 ist schematisch die Ultraschallprüfung einer Klebeverbindung nach Figur 1 dargestellt. Die zu prüfende Rohrverbindung besteht aus den beiden Teilstücken der Rohre 1 , 1', die verbunden werden sollen, der Klebstoffschicht e (dargestellt mit eingeschlossener Luftblase 7) und der Manschette 4.
Sie wird gemäß dem linken unteren Teilbild von Figur 2 bei der Prüfung mit einem Piezo- Prüfkopf 8 in eine z. B. mit Wasser gefüllte Prüfwanne 8 getaucht, bzw. es wird in geeigneter Weise eine Schallankopplung an den Prüfkörper mittels Koppelflüssigkeit realisiert. Bei der im rechten unteren Teilbild von Figur 2 dargestellten EMUS-Prüftechnik ist dies nicht notwendig; anstatt eines Piezo-Prüfkopfes 9 wird hier ein EMUS-Prüfkopf 10 verwendet. ln beiden Fällen wird der Prüfkopf zum Scannen über die Manschette 4 geführt. Die mit dem Ultraschallgerät 11 erzeugten und empfangenen Pulse werden von einem PC-System 12 aufgezeichnet. Die Amplituden ausgewählter Echos werden ausgewertet, digital gefiltert und flächenhaft dargestellt.
Erfindungsgemäß ist die Prüffrequenz der Ultraschallsignale so eingestellt, dass die Dämpfung des Schalls nach Durchlaufen der Kunststoffhaut an der Grenzfläche
Stahl/Hohlraum möglichst gering ist und die Prüffrequenz und die Pulslänge so justiert ist, dass sich im Vergleich zu einer fehlerfreien Kunststoffmasse eine Signalverstärkung oder - Schwächung durch Interferenz zwischen der von der Oberseite der Kunststoffhaut an der Grenzfläche Stahl/Kunststoffhaut und von der Unterseite der Kunststoffhaut an der
Grenzfläche Kunststoffhaut/Hohlraum reflektierten Signale einstellt.
Figur 3 zeigt die daraus resultierende Darstellung der Amplitudenverhältnisse in
Abhängigkeit von den reflektierten Echos des Signalimpulses. Zu erkennen ist das mit zunehmender Echozahl deutlich zunehmende Kontrastverhältnis der Amplitudensignale vom Klebstoff und von der Luftblase, das die Signalauswertung und damit eindeutige Detektion eingeschlossener Luftblasen im Kunststoff der Klebeverbindungen oder der Beschichtung möglich macht..
Bezugszeichenliste
Nr, Bezeichnung
1, r Rohr
2, 2' Vergusshilfe
3 Dichtring
4 Manschette
5, 5' Distanzstück
6 Klebstoff
7 Luftblase
8 wassergefüllte Prüfwanne
9 Piezoprüfkopf
10 EMUS-Prüfkopf
11 Ultraschallgerät
12 PC-System

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Prüfung von Verbindungen metallischer Werkstücke mit
Kunststoffmassen auf Hohlräume mittels Ultraschall, wobei die Kunststoffmasse als Zwischenschicht zwischen dem Werkstück angeordnet oder einseitig mit dem
Werkstück verbunden ist und der Hohlraum sich innerhalb der Kunststoffmasse befinden, wobei der Hohlraum über eine verbliebene Kunststoffschicht bzw.
Kunststoffhaut am Werkstück angeschlossen ist und wobei mit mindestens einem Ultraschallprüfkopf die Kunststoffmasse von der metallischen Seite des Werkstücks mit Ultraschallsignalen einer bestimmten Prüffrequenz und Pulslänge beaufschlagt wird und insbesondere die von den sich in der Kunststoffmasse befindenden Fehlstellen reflektierten Ultraschallsignale von einem gleichen oder anderen Ultraschallprüfkopf erfasst und in auswertbare elektrische Signale umgewandelt und einer
Schwellwertbetrachtung unterzogen werden
dadurch gekennzeichnet,
dass die Prüffrequenz der Ultraschallsignale in einem Bereich zwischen 1 und 10 MHz so eingestellt wird, dass die Dämpfung des Schalls nach Durchlaufen der
Kunststoffhaut minimal ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass die Prüffrequenz zwischen 3 und 7 MHz eingestellt wird.
3. Verfahren nach AnsprucM und 2
dadurch gekennzeichnet,
dass nach der Einstellung der Prüffrequenz für eine minimale Dämpfung die
Prüffrequenz und die Pulslänge so nachjustiert werden, dass sich im Vergleich zu einer fehlerfreien Kunststoffmasse eine Signalverstärkung oder -Schwächung durch
Interferenz zwischen der von der Oberseite der Kunststoffhaut an der Grenzfläche Stahl/Hohlraum und von der Unterseite der Kunststoffhaut an der Grenzfläche
Kunststoffhaut/Hohlraum reflektierten Signale einstellt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pulslänge so eingestellt wird, dass diese mindestens das doppelte der verbliebenen Restschicht zwischen Hohlraum und Werkstück beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pulslänge nur so lang ist, dass eine Überlagerung mit dem nächst folgenden Ultraschallimpuls vermieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Auswertung die von der Oberseite des Hohlraums und von der Unterseite des Hohlraums reflektierten Signale herangezogen werden, deren Amplitudenhöhen die größten Differenzen aufweisen bei gleichzeitig großem Signal-/Rauschverhältnis.
PCT/DE2010/001406 2009-12-17 2010-11-29 Verfahren zur prüfung von verbindungen metallischer werkstücke mit kunststoffmassen auf hohlräume mittels ultraschall WO2011072638A1 (de)

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