Im Gusseisen wird der Schall nicht von einem Hindernis gestoppt: Er wird vom Gefüge des Werkstoffs selbst gestreut. Das zurückkommende Signal ist schwach und muss mit geeigneter Frequenz und Energie lesbar gemacht werden.
- ✓ Niedrige Frequenz, um grobkörnige Gefüge zu durchdringen
- ✓ Geräte mit hoher Eindringtiefe für die schwierigsten Fälle
- ✓ A-Scan, um das Rückwandecho vom Rauschen zu unterscheiden
- ✓ Schallgeschwindigkeit an einer Probe desselben Gussstücks ermittelt
Gusseisen und einige Gusslegierungen gehören zu den anspruchsvollsten Werkstoffen für die Ultraschall-Dickenmessung. Der Grund liegt weder in der Härte noch in der Wanddicke, sondern im inneren Gefüge: In einem Gusseisen mit Lamellengraphit haben die Graphiteinschlüsse und die Kristallkörner Abmessungen, die mit der Wellenlänge des Impulses vergleichbar sind. Jede innere Ungänze reflektiert und lenkt einen Teil der Energie in zufällige Richtungen ab, und die fortschreitende Welle verarmt entlang des Weges zunehmend.
Das Ergebnis ist zweifach und will gut verstanden sein. Zum einen kehrt das Rückwandecho mit stark verringerter Amplitude zurück, weil ein großer Teil der Energie die gegenüberliegende Wand nie erreicht hat. Zum anderen erreichen die auf dem Weg erzeugten Störreflexionen den Empfänger als diffuses Rauschen, in dem das Nutzecho untergehen kann. Ein Gerät, das lediglich eine Zahl anzeigt, kann in diesen Fällen ein Echo erfassen, das nicht der Rückwand entspricht, und einen stabilen, aber falschen Wert liefern.
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Die gerätetechnische Antwort verläuft in zwei zusammenlaufenden Richtungen. Die erste ist, die Frequenz zu senken: Eine gegenüber der Korngröße größere Wellenlänge verringert die Streuung und erlaubt dem Schall, den Werkstoff zu durchdringen — auf Kosten einer geringeren Auflösung. Die zweite ist, die Energie des Sendeimpulses zu erhöhen, sodass auch ein kleiner Bruchteil der Ausgangsenergie noch ausreicht, um ein erkennbares Echo zu erzeugen. Geräte mit hoher Eindringtiefe entstehen aus diesem Kompromiss.
Wie man einen schallschwächenden Werkstoff angeht
| Aspekt | Maßnahme |
|---|---|
| Prüfkopffrequenz | Niedrige Werte, um die Streuung an den Körnern des Werkstoffs zu verringern |
| Sendeenergie | Geräte mit hoher Eindringtiefe, für schallschwächende Werkstoffe ausgelegt |
| Signalkontrolle | A-Scan, um zu prüfen, ob das erfasste Echo wirklich das der Rückwand ist |
| Schallgeschwindigkeit | An einer Probe desselben Werkstoffs ermittelt, nicht aus einer allgemeinen Tabelle |
| Vorabprüfung | Versuch an einem realen Bauteil, bevor das Prüfverfahren festgelegt wird |
Die Schallgeschwindigkeit ist kein Tabellenwert
Ein Dickenmessgerät misst keine Dicke: Es misst eine Laufzeit und rechnet sie mit der eingestellten Ausbreitungsgeschwindigkeit um. Bei Gusseisen ist diese Geschwindigkeit kein einheitlicher Wert, denn sie hängt von der Graphitform, vom Gehalt der Elemente und von den Erstarrungsbedingungen ab: Zwei nominell gleichwertige Gussstücke können sich unterschiedlich verhalten.
Deshalb ist die Kalibrierung an einer Probe desselben Werkstoffs mit bekannter, mechanisch überprüfter Dicke durchzuführen. Die Geräte von Dakota erlauben eine Ein- oder Zweipunktjustierung; die Kalibrierblöcke bleiben die Referenz für die regelmäßige Überprüfung der Messkette.
Empfohlene Produkte
| Produkt | Warum es relevant ist |
|---|---|
| Dakota PMX4-DL | Messgerät mit hoher Eindringtiefe, für stark schallschwächende Werkstoffe konzipiert |
| Dakota CMX3-DL | A-Scan, um die Form des Echos zu beurteilen, wenn das Signal schwach ist |
| Prüfköpfe für Korrosions-Dickenmessgeräte | Reihe mit niedrigen, für Gusseisen geeigneten Frequenzen |
| Kalibrierblöcke | Sichere Referenzen für die Justierung und die regelmäßige Überprüfung |
Häufige Fragen
Weil das Gefüge des Werkstoffs den Impuls entlang des gesamten Weges streut: Das Rückwandecho kehrt zu schwach zurück, um erkannt zu werden. Es braucht eine niedrigere Frequenz und eine höhere Sendeenergie.
Das ist nicht ratsam. Bei Gusseisen ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der Graphitform und mit den Erstarrungsbedingungen: Sie ist an einer Probe desselben Werkstoffs mit bekannter Dicke zu ermitteln.
Dazu, das Signal statt nur der Zahl zu sehen. Mit dem A-Scan lässt sich das Rückwandecho von den Störreflexionen unterscheiden und eine unzuverlässige Messung erkennen, die sonst wie ein beliebiger Wert aussähe.
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