Die Kalibrierung des Ultraschallgeräts ist das Verfahren, das die Genauigkeit der Messungen an einem bestimmten Werkstoff sicherstellt. Alle Dakota NDT Messgeräte beherrschen mindestens die Kalibrierung mit 1 Punkt, viele fortgeschrittene Modelle auch die mit 2 Punkten. Dieser Leitfaden erklärt die Unterschiede, wann welche zu verwenden ist und welche Praxis zu wiederholbaren und zuverlässigen Messungen führt.
Warum die Kalibrierung notwendig ist
Die Ultraschall-Dickenmessung beruht auf der Formel:
t = v × Δt / 2
wobei t die Wandstärke ist, v die Schallgeschwindigkeit im Werkstoff und Δt die vom Gerät gemessene Laufzeit. Die Messung von Δt ist sehr genau, die Schallgeschwindigkeit hingegen hängt ab von:
- der Zusammensetzung des Werkstoffs (unterschiedliche Stähle haben unterschiedliche Geschwindigkeiten)
- Wärmebehandlung und Gefüge
- Temperatur des Bauteils
- Ausrichtung der Kristallkörner (Anisotropie)
- etwaigen Poren oder Einschlüssen
Deshalb muss jeder Werkstoff vor dem Einsatz eigens kalibriert werden. Zwei Stücke „Stahl“ können Schallgeschwindigkeiten aufweisen, die um 2-3 % voneinander abweichen — ohne Kalibrierung ergibt das Messfehler in derselben Größenordnung.
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Kalibrierung mit 1 Punkt
Die Kalibrierung mit 1 Punkt ist das einfachste Verfahren: Man misst ein Normal bekannter Dicke und korrigiert das Gerät so, dass es genau diesen Wert anzeigt. Das System passt dazu die intern hinterlegte Schallgeschwindigkeit (VM) an oder legt einen Offset auf.
Typischer Ablauf:
- Bereitstellung eines Kalibriernormals aus demselben Werkstoff wie das zu messende Bauteil, mit bekannter Dicke (üblicherweise nahe der erwarteten Wandstärke)
- Auftragen des Koppelmittels auf das Normal
- Aufsetzen des Prüfkopfs und Ablesen
- Weicht der Messwert vom bekannten Wert ab, Anpassung über das 1-Point-Kalibriermenü des Geräts
- Wiederholung der Messung zur Kontrolle
Wann die Kalibrierung mit 1 Punkt zu verwenden ist
- Messungen an einer einzigen, gleichbleibenden Wandstärke oder an eng beieinanderliegenden Dicken
- Feldeinsätze mit schneller Kalibrierung
- Einstiegsgeräte wie Dakota CX2 und ZX1, die nur 1-Point beherrschen
- Routinekontrollen an bereits gut charakterisiertem Werkstoff
Kalibrierung mit 2 Punkten
Die Kalibrierung mit 2 Punkten verwendet zwei Normale unterschiedlicher Dicke: eines nahe dem erwarteten Minimum, eines nahe dem erwarteten Maximum. Das Gerät korrigiert sowohl den Offset (statische Messung) als auch die Verstärkung (Linearität der Messung über einen Bereich) und liefert so eine über weite Bereiche genauere Kalibrierung.
Typischer Ablauf:
- Bereitstellung von zwei Kalibriernormalen aus demselben Werkstoff, mit unterschiedlichen Dicken (z. B. 2 mm und 20 mm, wenn Messwerte in diesem Bereich erwartet werden)
- Messung am dünneren Normal und Korrektur des ersten Punktes
- Messung am dickeren Normal und Korrektur des zweiten Punktes
- Das Gerät berechnet Offset und Verstärkung automatisch
- Abschließende Kontrolle an mindestens einem dritten, dazwischenliegenden Punkt, um die Linearität zu bestätigen
Wann die Kalibrierung mit 2 Punkten zu verwenden ist
- Messungen über weite Dickenbereiche (z. B. von 2 bis 50 mm)
- Kritische Anwendungen, in denen die Genauigkeit vertraglich gefordert ist
- Wenn neben dem Offset auch die Linearität der Messung überprüft werden soll
- Geräte, die sie beherrschen: Dakota CX8-DL, Serie CMX, Serie MX, Serie PMX, PCX und alle Modelle der Oberklasse
Weitere unterstützte Kalibrierverfahren
- Vorkonfigurierte Werkstoffe: die Geräte CX, CMX und andere führen Werkstofflisten mit hinterlegten Schallgeschwindigkeiten (Stahl, Aluminium, Kupfer usw.) — nützlich als Ausgangspunkt, aber kein Ersatz für die Kalibrierung am Normal
- Velocity Mode (VM): ab dem CX4 verfügbar, erlaubt es, die tatsächliche Schallgeschwindigkeit an einem Stück bekannter Dicke zu messen — nützlich, um Legierungen außerhalb der Norm zu charakterisieren
- Target Velocity: beim Dakota R9 Sonic Tester verfügbar, erlaubt die direkte Eingabe einer Referenzgeschwindigkeit
- Custom velocity storage: die fortgeschritteneren Geräte können Kalibrierprofile speichern und schnell wieder aufrufen
Gute Praxis im Betrieb
- Zertifizierte Kalibriernormale: Normale mit rückführbarem Kalibrierschein verwenden (NIST oder gleichwertige nationale Stellen)
- Gleicher Werkstoff: das Normal muss den zu messenden Werkstoff repräsentieren, nicht bloß „Stahl allgemein“
- Gleiche Temperatur: die Schallgeschwindigkeit ändert sich mit der Temperatur; bei einer der Messung ähnlichen Temperatur kalibrieren
- Gleicher Prüfkopf: die Kalibrierung gilt nur für die verwendete Kombination aus Gerät und Prüfkopf
- Wiederkehrende Kalibrierung: bei langen Kampagnen alle 2-3 Stunden nachkalibrieren oder sobald sich die Bedingungen ändern
- Aufzeichnung: jede Kalibrierung mit Datum, verwendeten Normalen, Ergebnis und Prüfer dokumentieren
- Kontrolle am Ende: nach Abschluss einer Kampagne prüfen, ob das Gerät an den Kalibriernormalen noch richtig misst
Für eine Beratung zu den für Ihre Anwendung passenden Kalibriernormalen und zu den Diensten der wiederkehrenden Geräteprüfung bei Dakota wenden Sie sich an unser technisches Büro.