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Die Aufnahme von Riss-Ultraschallanzeigen bei zyklischer Belastung

 
: Bergner, F.; Köhler, B.

Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung. DGZfP-Jahrestagung 2001. CD-ROM : Zerstörungsfreie Materialprüfung
2001 (DGZfP-Berichtsbände 75)
V05
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2001, Berlin>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IZFP ()
Ultraschalldiagnostik; Ultraschallprüfung; Rißnachweis; Rißprüfung

Abstract
Es wird gezeigt, dass mit der belastungsabhängigen Aufzeichnung und Verarbeitung von Ultraschall-Messsignalen ein Informationsgewinn erzielbar ist. Bei Aufnahme von vielen A-Scans über einen Belastungszyklus und Darstellung in Form von LB-Bildern können Informationen über das belastungsabhängige Verhalten eines Risses gewonnen werden. Es fallen dabei bereits pro einzelnem Belastungszyklus große Datenmengen an, die derzeit noch eine aufwendige manuelle Auswertung erfordern. Deshalb eignet sich dieses Vorgehen vor allem für grundsätzliche Untersuchungen z. B. über das Rissschließen an Bruchmechanik-Proben. Es können auf diese Weise Informationen gewonnen werden, die anders nicht oder nur sehr schwer zugänglich sind. Dies betrifft den Rissfortschritt in zeitabhängigen Messungen und insbesondere die Bestimmung der Rissschließkraft. Aus den LB-Bild Untersuchungen wird zweifelsfrei klar, dass der Rissschließeffekt die Ultraschall-Wellenausbreitung merklich beeinflusst. Um diesen Effekt für schnellere Online-Messungen nutzen zu können, erfolgt in einer zweiten Variante die Aufzeichnung der Ultraschallechos nur im Belastungsmaximum und -minimum. Durch Bildung des Differenzsignals werden die belastungsunabhängigen Formanzeigen weitgehend eliminiert und nur die Differenz der Echoanzeige eines mehr oder weniger geöffneten Risses bleibt erhalten. Die durchgeführten Messungen zeigen als zentrale Ergebnisse: Eine wesentliche Unterdrückung der Formanzeigen der Bohrung (29dB),
bereits bevor ein Riss an den Probenseiten optisch sichtbar wird treten deutliche Veränderungen in den Differenz-Messsignalen auf, die einem gestarteten Riss zugeschrieben werden müssen.
Im Detail ist die Form der Signale noch ungeklärt, so dass die vorliegenden Ergebnisse als eine Ermunterung für weitere Untersuchungen aufgefasst werden müssen. Besonders hilfreich sollten zusätzliche EFIT-Simulationsrechnungen sein. Damit kann ein besseres Verständnis der Ultraschall-Laufwege gewonnen und infolge dessen die genaue Herkunft der einzelnen Signalbestandteile geklärt werden.
Natürlich ist die Erzeugung der Wechselbelastung in einer Prüfmaschine nur für grundsätzliche Untersuchungen und nicht für Prüfungen im Feld geeignet. Es bietet sich aber an, die Betriebs-Wechselbelastung des Bauteils, die ja zur Ermüdung und dem befürchteten Risswachstum führen kann, für die Messungen zu nutzen. Dort wo dies schwierig ist, beispielsweise bei sehr großen Komponenten wie Flugzeugen, sollte als weitere Möglichkeit die externe Aufprägung der zyklischen Belastung z.B. in Form von niederfrequenten Biegewellen geprüft werden.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-7943.html