Ultraschallprüfung – Allgemeine Fragen
1. Was ist eine Ultraschallprüfung?
Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) mit konventioneller Ultraschalltechnologie (UT) ist ein Verfahren zur Darstellung der Dicke oder der inneren Struktur eines Prüfteils mittels hochfrequenter Schallwellen. Bei der Ultraschallprüfung werden Frequenzen (oder Impulshöhen) verwendet, die weiter über dem für Menschen hörbaren Frequenzbereich liegen, d. h. in der Regel im Bereich zwischen 500 kHz und 20 MHz.
2. Wie funktioniert Ultraschall?
Hochfrequente Schallwellen sind gerichtet. Sie schallen durch ein Medium (z. B. ein Prüfteil aus Stahl oder Kunststoff), bis sie auf eine Grenze zu einem anderen Medium (wie Luft) treffen, dort werden sie zu ihrer Quelle zurück reflektiert. Durch die Analyse dieser Reflexionen kann die Dicke des Prüfteils gemessen werden, wobei mögliche Risse oder andere versteckte Fehler im Inneren gefunden werden.
3. Welche Art von Material kann geprüft werden?
Die Ultraschallprüfung von Metallen, Kunststoffen, Verbundwerkstoffen und Keramik ist in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Die einzigen ungeeigneten technischen Werkstoffe für die Ultraschalltechnologie sind Produkte aus Holz oder Papier. Die Ultraschalltechnologie wird auch in großem Umfang in der Biomedizin für die diagnostische Bildgebung und in der medizinischen Forschung eingesetzt.
4. Was sind die Vorteile der Ultraschallprüfung?
Die Ultraschallprüfung ist komplett zerstörungsfrei. Das Prüfteil muss nicht zerschnitten, getrennt oder schädlichen Chemikalien ausgesetzt werden. Anders als bei der Messung mit mechanischen Dickenmessern, wie Messschiebern oder Mikrometern, wird ein Zugang lediglich von einer Seite benötigt. Anders als bei der Durchstrahlungsprüfung bestehen bei der Ultraschallprüfung keine potenziellen Gesundheitsgefahren.
Wurde die Prüfung richtig konfiguriert, sind die Ergebnisse wiederholbar und äußerst zuverlässig.
5. Was sind mögliche Einschränkungen der Ultraschallprüfung?
Die Fehlererkennung mittels Ultraschall erfordert einen geschulten Prüfer, der eine Prüfung anhand geeigneter Referenzstandards einstellen und die Ergebnisse richtig interpretieren kann. Die Prüfung einiger komplexer Geometrien kann schwierig sein. Ultraschalldickenmesser müssen entsprechend des Prüfmaterials kalibriert werden. Anwendungen mit mehreren Dickenmessungen oder Messungen von Materialien mit verschiedenen akustischen Eigenschaften können mehrere Einstellungen erfordern. Ultraschalldickenmesser sind teurer als mechanische Messgeräte.
6. Was ist ein Ultraschallkopf?
Ein Schallkopf ist ein Gerät, das eine Energieform in eine andere Energieform umwandelt. Ein Ultraschallkopf wandelt elektrische Energie in mechanische Vibrationen (Schallwellen) und Schallwellen in elektrische Energie um. Normalerweise sind es kleine, handgehaltene Baugruppen, die mit verschiedenen Frequenzen und Gehäusen erhältlich sind, um den spezifischen Prüfanforderungen zu entsprechen.
7. Was ist ein Ultraschalldickenmesser?
Ein Ultraschalldickenmesser ist ein Gerät, das Schallimpulse erzeugt und diese in ein Prüfteil schallt und dann sehr präzise das Zeitintervall bis zum Empfang der zurückgeschallten Echos misst. Die Schallgeschwindigkeit im Prüfmaterial wird im Dickenmesser programmiert und zusammen mit dem gemessenen Zeitintervall zur Berechnung der Dicke mittels der Formel [Abstand] gleich [Geschwindigkeit] multipliziert mit [Zeit] verwendet.
8. Wie hoch ist die Messgenauigkeit eines Ultraschalldickenmessers?
Unter optimalen Bedingungen können kommerzielle Ultraschallgeräte eine Genauigkeit von ± 0,001 mm und ± 0,025 mm oder höher mit den üblichsten technischen Werkstoffen erzielen. Faktoren, die die Genauigkeit beeinträchtigen, umfassen die Einheitlichkeit der Schallgeschwindigkeit im Prüfmaterial, den Umfang der Schallstreuung oder -absorption, die Oberflächenbeschaffenheit und die Präzision und Sorgfalt, mit der das Gerät für die Anwendung kalibriert wurde.
9. Wofür werden Ultraschalldickenmesser verwendet?
Ein Hauptverwendungszweck von Ultraschallgeräten ist die Messung der Restwanddicke in korrodierten Rohren und Tanks. Die Messung kann schnell und einfach ohne Zugang von der Innenseite des Rohrs oder Tanks durchgeführt werden und verlangt auch keine Entleerung. Andere wichtige Anwendungen umfassen die Dickenmessung von vergossenen Kunststoffflaschen und ähnlichen Behältern, Rotorblättern und anderen feinmechanisch hergestellten oder gegossenen Teilen, medizinischen Schläuchen mit kleinem Durchmesser, Gummireifen und Bandförderern, Bootsrümpfen aus Glasfaser und sogar Kontaktlinsen.
10. Was ist ein Ultraschallprüfgerät?
Schallwellen breiten sich in einem Material aus und werden auf berechenbare Weise von Fehlern (Rissen und Hohlräumen) zurück reflektiert. Ein Ultraschallprüfgerät ist ein Gerät, das Ultraschallsignale erzeugt und verarbeitet, um ein A-Bild anzuzeigen, das von einem geschulten Prüfer zur Identifizierung von versteckten Fehlern im Prüfteil verwendet werden kann. Der Prüfer identifiziert die charakteristischen Reflexionsmuster eines Bereichs ohne Fehler und schaut nach veränderten Reflexionsmustern, die auf Fehler schließen lassen.
11. Welche Defekte kann ein Prüfgerät erkennen?
Mit Ultraschallprüfgeräten können verschiedene Risse, Hohlräume, Haftverluste, Einschlüsse und ähnliche Defekte, die die Formbeständigkeit beeinträchtigen, lokalisiert und gemessen werden. Die erkennbare Mindestfehlergröße in einer bestimmten Anwendung richtet sich nach dem Prüfmaterial und der möglichen Fehlerart.
12. Wofür werden Ultraschallprüfgeräte verwendet?
Ultraschallprüfgeräte werden hauptsächlich für sicherheitstechnische und qualitätsrelevante Anwendungen, wie strukturelle Schweißnähte, Stahlträger, Schmiedeteile, Pipelines und Tanks, Flugzeugtriebwerke und -tragwerke, Fahrzeugkarosserien, Eisenbahnschienen, Turbinen und andere schwere Maschinen, Schiffs- und Bootsrümpfe, Gussteile, und für viele andere wichtige Anwendungen eingesetzt.
13. Gibt es noch andere Messformen?
Ultraschallbildverarbeitungssysteme generieren hoch detaillierte Bilder, ähnlich wie Röntgenstrahlung, die das Gefüge eines Prüfteils mit Schallwellen darstellen. Die ursprünglich für die medizinische Bilddiagnostik entwickelte Phased-Array-Technologie wird für Anwendungen in der Industrie eingesetzt, um Querschnittsbilder zu erstellen. Große Prüfsysteme werden für die Luft- und Raumfahrt und von Herstellern in der Metallindustrie verwendet, um Rohmaterialien und Fertigprodukte auf versteckte Fehler zu überprüfen. Sender/Empfänger und Signalverarbeitungssysteme für Ultraschall werden in verschiedenen Forschungsanwendungen eingesetzt.
