Techniklexikon

Ultraschallwerkstoffprüfung

Festkörperphysik, zerstörungsfreie Methode zur Untersuchung von Metallen auf das Vorhandensein von Hohlräumen, Rissen usw. Da sich Ultraschallwellen in festen homogenen Stoffen geradlinig und praktisch ungeschwächt ausbreiten, aber an der Grenzfläche Festkörper-Luft fast vollständig reflektiert werden, kann man mit der Ultraschallwerkstoffprüfung eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung vornehmen. Dies ist insbesondere bei Werkstücken grösserer Ausdehnung sehr wertvoll, bei denen die übliche Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen nicht mehr möglich ist. Man unterscheidet zwei verschiedene Prüfmethoden:

Beim Durchschallungsverfahren wird von einer Seite her ein Ultraschallstrahl in das Werkstück gesandt und seine auf der gegenüberliegenden Seite austretende Intensität mit einem Schallempfänger gemessen. Hierbei besteht die Hauptschwierigkeit darin, dass sich beim Verschieben von Schallgeber und Empfänger deren Ankopplungsbedingungen nicht verändern dürfen, da hierdurch unkontrollierbare Schwankungen der auf den Empfänger treffenden Schallintensität entstehen können. Man benutzt daher diese Methode nur noch zur Prüfung von dünnen Blechen oder serienmässig hergestellten Teilen.

Beim Reflexionsverfahren misst man die von einer Fehlstelle im Werkstück zurüchgeworfene Schallenergie. Zu diesem Zweck ist nur ein Schallgeber erforderlich, der gleichzeitig auch als Empfänger dient und in regelmässigen Abständen kurze Ultraschallimpulse aussendet (Echo-Impulsverfahren). Der Vorteil gegenüber dem Durchschallungsverfahren liegt darin, dass man das zu prüfende Werkstück nur noch von einer Seite anzugehen hat und daher im allgemeinen die Gestalt des Prüflings das Verfahren nicht beeinflusst. Dabei kann man aus der Laufzeit des reflektierten Schallimpulses auch die Tiefe feststellen, in der sich die Fehlstelle befindet.

Üblicherweise werden bei der Ultraschallwerkstoffprüfung Schallfrequenzen zwischen 0,5 und 2 MHz benutzt. Tiefe Frequenzen werden gewählt, wenn bei hoher Schallabsorption grosse Strecken druchstrahlt oder kleine Fehlstellen ausgesiebt werden sollen oder wenn die Ankoppelung über rauhe Oberflächen erfolgen muss. Hohe Frequenzen sind erforderlich, wenn es auf besonders scharfe Bündelung der Schallwellen und ein hohes Auflösungsvermögen zur Erkennung kleinster Fehlstellen ankommt.