Ultraschallprüfung (UT)
Ultraschallprüfung (UT)–
Zerstörungsfreie Prüfung mit Schallwellen
Die klassische Ultraschallprüfung ist eines von drei Ultraschallverfahren, die Metal Check im Bereich der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung anbietet.
Zu diesen Verfahren gehören:
- Klassische Ultraschallprüfung
- Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT)
- Time of Flight Diffraction (TOFD)
Was ist die Ultraschallprüfung (UT)?
Die Ultraschallprüfung (UT) ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren, bei dem hochfrequente Schallwellen zur Untersuchung der inneren Struktur von Materialien verwendet werden. Ziel ist es, Defekte wie Risse, Einschlüsse oder Porositäten zu erkennen, ohne das Material zu beschädigen. Der Ultraschallprüfkopf (Transducer) sendet Schallwellen in das Material, die beim Auftreffen auf Fehler reflektiert werden. Die Zeit, die die Schallwellen benötigen, um zurückzukehren, ermöglicht die genaue Bestimmung der Tiefe und Größe von Defekten.
Um die Schallwellen effektiv vom Prüfkopf in das Material zu übertragen, wird ein Koppelmittel (meist Gel oder Öl) verwendet. Es sorgt dafür, dass keine Luftspalten entstehen, die die Schallübertragung stören könnten, und gewährleistet so eine reibungslose und präzise Prüfung.
Vorteile der Ultraschallprüfung
- Tiefliegende Defekte: UT kann innere Defekte wie Risse, Lunker oder Einschlüsse in Bauteilen erkennen, selbst tief im Material.
- Hochpräzise Messungen: Das Verfahren ermöglicht eine genaue Messung der Wandstärken und der Position von Fehlern, selbst bei sehr dicken Materialien.
- Schnell und zerstörungsfrei: Da keine Proben oder Materialstücke entnommen werden müssen, können Prüfungen schnell und ohne Beschädigung der Bauteile durchgeführt werden.
- Vielseitigkeit: UT eignet sich für eine Vielzahl von Materialien, darunter Metalle, Kunststoffe, Komposite und Keramiken.
Nachteile bei komplexe Geometrien
Ein Nachteil der klassischen Ultraschallprüfung ist, dass es weniger für komplexe Geometrien geeignet ist.
Das Prüfverfahren PAUT ist dafür besser geeignet
Die Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) ist eine verbesserte Form der klassischen Ultraschallprüfung und bietet deutliche Vorteile, wenn es um die Prüfung von Bauteilen mit komplexen Geometrien geht. Durch den Einsatz von mehreren Ultraschallstrahlen, die in verschiedenen Winkeln und Fokussierungen ins Material gesendet werden, kann PAUT das Bauteil in verschiedenen Tiefen und Winkeln gleichzeitig untersuchen. Dies ermöglicht eine detaillierte und präzise Erfassung von Fehlern, selbst in schwer zugänglichen oder geometrisch komplexen Bereichen.
Metal Check stellt Ihnen nun auch diese Prüfdienstleistung zur Verfügung.
Wie funktioniert die Ultraschallprüfung (UT)?
Die Ultraschallprüfung basiert auf der Erzeugung und Reflexion von Schallwellen. Diese breiten sich in einem Material aus und werden an Materialgrenzen oder Fehlstellen reflektiert. Das Verfahren folgt diesen Schritten:
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Erzeugung der Ultraschallwellen:
- Ein Ultraschallprüfkopf (Transducer) sendet hochfrequente Schallwellen (normalerweise zwischen 0,5 und 25 MHz) in das Material. Diese Schallwellen werden durch den Kontakt mit dem Prüfobjekt mittels eines Koppelmediums (meist ein Gel) übertragen, das sicherstellt, dass die Wellen ohne Luftunterbrechungen ins Material gelangen.
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Durchdringung des Materials:
- Die Schallwellen breiten sich im Material aus. Wenn sie auf eine Materialgrenze, wie einen Riss, eine Einschlussstelle oder eine Unregelmäßigkeit treffen, wird ein Teil der Wellen reflektiert, während der Rest weiter durch das Material dringt.
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Erfassung der reflektierten Wellen:
- Die reflektierten Wellen kehren zum Transducer zurück, und die Zeit, die sie benötigen, um zurückzukehren, wird gemessen. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen im Material bekannt ist, kann aus der Zeitverzögerung die Position und Tiefe der Defekte im Material ermittelt werden.
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Darstellung der Ergebnisse:
- Die reflektierten Signale werden auf einem Oszilloskop oder einem Computer dargestellt. Diese Signale, auch A-Scan, B-Scan oder C-Scan genannt, zeigen, ob und wo sich Fehler im Material befinden. Je nach Anwendung kann das Signal als zweidimensionales Bild oder als Liniendiagramm ausgegeben werden.
Dopplungsprüfung – Sicherstellung der Materialintegrität
Die Dopplungsprüfung ist eine spezielle Technik innerhalb der Ultraschallprüfung, die eingesetzt wird, um Materialdopplungen oder Lagen von übereinanderliegenden Schichten zu identifizieren. Sie tritt häufig in Bauteilen mit beschichteten oder verbundenen Materialien auf. Dopplungen entstehen, wenn sich eine zusätzliche Schicht im Material oder an einer Naht bildet, die die Funktionalität beeinträchtigen kann.
Die Dopplungsprüfung ist besonders relevant für Bauteile mit Schweißnähten, Rohren oder Platten, da sie Materialdoppellagen oder ungewollte Schichttrennungen detektieren kann, die bei der Herstellung oder im Betrieb auftreten können. Diese Methode wird genutzt, um sicherzustellen, dass das Material einheitlich und frei von Schichtdopplungen ist, die zu Schwächungen oder Strukturschäden führen könnten.
Wann ist die Ultraschallprüfung (UT) relevant?
Die Ultraschallprüfung ist besonders dann relevant, wenn Sie tiefliegende Defekte in Bauteilen schnell und präzise erkennen müssen. Sie eignet sich hervorragend für sicherheitskritische Anwendungen in der Luftfahrt, dem Maschinenbau oder der Energieerzeugung, wo eine zerstörungsfreie Prüfung der inneren Struktur von Materialien unerlässlich ist.
Vergleich der von Metal Check angebotenen Ultraschallprüfungen:
UT, Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) und Time of Flight Diffraction (TOFD)
Die zerstörungsfreie Materialprüfung setzt stark auf verschiedene Ultraschallprüfverfahren, die eine zentrale Rolle bei der Qualitätssicherung spielen. Metal Check bietet dabei drei bewährte Verfahren an: die klassische Ultraschallprüfung (UT), die Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) und die Time of Flight Diffraction (TOFD).
Jedes dieser Verfahren bietet spezifische Vor- und Nachteile, die je nach Material und Prüfanforderungen variieren. Im Folgenden präsentieren wir einen umfassenden Vergleich dieser drei Techniken, um unseren Kunden die bestmögliche Beratung bei der Wahl des optimalen Verfahrens für ihre individuellen Bedürfnisse zu ermöglichen.
Fazit: Wann welches Verfahren wählen?
- Ultraschallprüfung (UT) ist die kostengünstige und einfach anwendbare Lösung für Standardprüfungen, besonders bei einfachen Bauteilen und dicken Materialien.
- Phased Array (PAUT) bietet eine hohe Bildqualität, präzise Ergebnisse und ist ideal für komplexe Bauteile oder Anwendungen, bei denen schnelle und detaillierte Analysen erforderlich sind.
- TOFD ist die Methode der Wahl, wenn es auf feinste Rissanalyse ankommt. Es eignet sich besonders für sicherheitskritische Anwendungen, bei denen Risse unabhängig von ihrer Ausrichtung erkannt werden müssen.
Oft werden PAUT und TOFD zusammen eingesetzt, um eine umfassende Materialprüfung zu gewährleisten. PAUT deckt größere Flächen ab und TOFD bietet detaillierte Rissanalyse, insbesondere bei Schweißnähten und kritischen Bauteilen.
Fragen zur Ultraschallprüfung (UT)
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