Materialcharakterisierung mittels elektro-magnetisch angeregten Ultraschallwandlern

Elektromagnetische Ultraschall-(EMUS-)Wandler, die ein koppelmittelfreies Senden und Empfangen von Ultraschall-(US-)Signalen ermöglichen, sind in den Bereichen der Fehlerprüfung und der US-basierten Spannungsmessung etabliert, in denen der Einsatz von piezoelektrischen US-Wandlern nur bedingt möglich ist. So finden sie z.B. Verwendung bei Hochtemperatur-Anwendungen, beimEinsatz von geführten US-Wellen und bei der Nutzung von Wellentypen, die piezoelektrisch nur schwer bzw. nicht anregbar sind. In der jüngeren Vergangenheit wurden EMUS-Wandler vom Fraunhofer IZFP auch vermehrt zur Materialcharakterisierung ertüchtigt und verwendet. So ist es im Rahmen eines Forschungsvorhabens gelungen, drei unterschiedliche Typen von EMUS-Wandlern zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von austenitischen Stählen zu konzipieren und aufzubauen. Bei den unterschiedlichen Typen handelt es sich um Wandler für horizontal und radial polarisierte Scherwellen sowie für Rayleigh-Wellen. Deren in-situ Anwendung zeigt eine gute Korrelation mit den ablaufenden Ermüdungsvorgängen im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis hin zu 300°C.In einem weiteren Vorhaben wurde ein EMUS-Kombinations-Wandler zur zerstörungsfreien Charakterisierung der Neutronenversprödung durch die austenitische Plattierung in Reaktordruckbehältern entwickelt und aufgebaut. Dieser Wandler kombiniert die elektromagnetische US-Anregung und Methoden der elektromagnetischen Materialcharakterisierung in einem Prüfkopf. Darüber hinaus wurden fokussierende EMUS-Sende-Wandler entwickelt und aufgebaut, die erfolgreich zur in situ Charakterisierung des Rissverhaltens in Dreipunktbiegeversuchen eingesetzt werden konnten.