Prüfbarkeit

Die Entscheidung für eine Prüfmethode hängt von physikalischen, technologischen und betriebswirtschaftlichen Faktoren ab. Am Anfang steht der Nachweis der Prüfbarkeit.

Eine Untersuchung auf Prüfbarkeit erfordert geeignete Gerätetechnik und Know-How. Die Prüfbarkeit von Materialien mit luftgekoppeltem Ultraschall umfasst mehrere Aspekte.

Der Schall muss durch!

Wer Musik hören will, stellt selten eine Wand zwischen sich und die Lautsprecher. Bei der Luftschallprüfung ist das aber die übliche Anordnung: die Probe ist zwischen Sender und Empfänger. Damit die Probe prüfbar ist, muss am Empfänger genügend Schall ankommen.

 

Rein muss der Schall – und wieder raus

Auch wenn Kunststoffe und Metalle deutlich verschiedene akustische Eigenschaften haben, beim Übergang des Schalls von Luft in jeden beliebigen Festkörper werden immer über 99 % der Schallenergie reflektiert und treten nicht in das Material ein. Generell lassen sich aber Kunststoffe wegen ihrer geringeren akustischen Impedanz einfacher prüfen als Keramik, Beton oder Metalle. Auch das Oberflächenprofil spielt für das Eindringvermögen eine Rolle. Wenn der Schall nicht senkrecht auf die Oberfläche trifft, wird er in der Probe zusätzlich zur Seite abgelenkt (Brechungsgesetz), was zu einer Verringerung des Prüfsignals führt. Die Topologie einer Oberfläche wird also ebenfalls im Prüfbild dargestellt. Die Oberflächenrauigkeit spielt hingegen eine untergeordnete Rolle, da sie unterhalb der Wellenlänge des Luftultraschalls liegt. Die Verluste durch Reflexion und Brechung sind unabhängig von der Probendicke.

Dämpfung lässt Schall schwächer werden

Entscheidend für die Prüfbarkeit ist meist das Dämpfungsverhalten des Materials, wobei darunter verschiedene Effekte wie Schallabsorption und Streuung zusammengefasst werden. Generelle Aussagen sind bei der Vielzahl von Materialien schwer zu treffen. Es gelten aber die Faustregeln: je weicher ein Material, je größer die Porösität im Material, je inhomogener die innere Struktur ist (z.B. Holzmaserungen) und je höher die Prüffrequenz, desto stärker wird der Schall gedämpft. Die Dämpfung ist dickenabhängig. Bei stark dämpfenden Materialien liegt die maximale Probendicke für die Durchschallbarkeit auch bei tiefen Frequenzen manchmal nur bei wenigen Millimetern. Andere Materialien sind selbst bei 10 oder 20 cm Dicke noch prüfbar. Wenn die Probe zu stark dämpft, kann das Signal-Rausch-Verhältnis ungünstig sein. Dann helfen leistungsstarke Sender, empfindliche Empfänger sowie Mittelung.

Transmissionsmessung

Was will ich finden?

Einerseits deuten nicht alle Anzeigen auf kritische Fehlstellen hin. Andererseits sind manche kritische Fehlstellen nur über spezielle Kontrastmechanismen im Prüfbild abbildbar. Deswegen hilft Vorwissen über die Ungänzen bzw. Fehler, die für die Anwendung von Bedeutung sind.


Wie ist das Anwendungsumfeld?

Die Prüfung ist im industriellen Umfeld Teil einer Prozesskette. Deswegen sind verschiedene Fragen zu klären.

  • Wie groß ist die Probe?
  • Mit welcher Geschwindigkeit soll geprüft werden?
  • Welche Auflösung sollte erzielt werden?
  • Ist eine Transmissionsmessung möglich oder gibt es nur einseitige Zugänglichkeit?
  • u.a.m.