Experimentelle und Modell-basierte POD-Bestimmung für Volumenfehler in gegossenen Bronze-Bauteilen unterschiedlicher Gefügestruktur

Bei schwerprüfbaren Bauteilen wie beispielsweise Gusskomponenten müssen im Hinblick auf die Ultraschallprüfung eine Vielzahl von Material- und Geometrieparametern berücksichtigt werden. Mit Hilfe von validierten Simulationsverfahren kann der Einfluss von Oberflächenkrümmungen, unterschiedlicher Fehlerparameter, aber auch der durch die Gefügestruktur bedingten Schallschwächung virtuell untersucht werden. Dies ist insbesondere für die Bestimmung der Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (englisch: Probability of Detection, POD) von Vorteil, denn die Modell-basierte POD-Analyse (Model-assisted, MAPOD) benötigt lediglich eine geringe Anzahl von Testkörpern zur Ermittlung verschiedener Input-Parameter als Basis für die Simulation sowie zu deren Absicherung und Validierung. In diesem Beitrag berichten wir über eine umfangreiche Studie, die wir im Rahmen eines vom BMWi geförderten Forschungsprojektes durchgeführt haben. Die Grundlage für die experimentellen Untersuchungen bilden Flachbodenbohrungen unterschiedlichen Durchmessers als Modellfehler, die in unterschiedlichen Tiefen in Bronze-Testblöcke eingebracht wurden. Die mittels konventionellen Prüfköpfen mechanisiert aufgenommenen Ultraschalldaten haben wir hinsichtlich der maximalen Fehleramplituden ausgewertet (A-Scan-Bewertung) und in einer â versus a-Analyse zur POD-Bestimmung verwendet. Anhand dieser Ergebnisse haben wir unseren auf der DACH-Tagung 2012 vorgestellten Ansatz der Modell-basierten POD-Bestimmung unter Verwendung der Generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) validiert. Neben diesen Ergebnissen zeigen wir darauf aufbauend weitere MAPOD-Berechnungen für repräsentative Gefügezustände in CuNiAl-Bronzen und diskutieren die Nutzung dieser Ergebnisse bei der Vor-Ort-Prüfung an solchen Komponenten.