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Artikel-Nr. VK-IND07

IND07 Risstiefenbestimmung (TOFD)

Risstiefenbestimmung an einem Aluminiumprüfkörper mit definierten Rissen

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Gegenstand des Versuchs

An einem Aluminiumprüfkörper mit definierten Rissen wird eine Risstiefenbestimmung vorgenommen. Die beiden verwendeten Verfahren, das Echoamplituden- und das TOFD-Verfahren (time-of-flight diffraction), werden hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Nachweisgrenzen vergleichend beurteilt.

Keywords: Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (ZfP/NDT), Schallgeschwindigkeit, Transversalwellen, Ultraschallbeugung, Winkelkopfprüfung, Winkelecho, Sprungabstand, TOFD-Verfahren, Ultraschall-B-Bild

Theoretische und praktische Aspekte zum Versuch

Bei der bruchmechanischen Bewertung von Bauteilen bezüglich flächiger Trennungen (Risse) sind genaue Angaben zur Fehlergeometrie wie Risstiefe, Risslänge und Risstiefenlage gefragt. Oberflächenrisse können sehr empfindlich mit Winkelprüfköpfen nachgewiesen werden. Dabei wird nach Echos gesucht, die im Winkel zwischen Riss und Oberfläche entstehen. Abhängig von Rissgröße und Risstiefe kommen zwei verschiedene Verfahren zum Einsatz, die im Versuch untersucht und beurteilt werden sollen. An einem Prüfkörper werden a) eine Nutkennlinie für die Risstiefenbestimmung nach dem Echoamplitudenverfahren bestimmt und b) die Risstiefen mit dem TOFD-Verfahren (time of flight diffraction) ermittelt. Anhand der Ergebnisse können Eignung und Empfindlichkeit der beiden Verfahren bezüglich der Rissgeometrie abgeschätzt werden. Zusätzlich soll eine weitere Risstiefenabschätzung durch die Aufnahme eines TOFD-B-Bildes mittels des TOFD-Prüfkopfs erfolgen und analysiert werden.

Ergebnis

Mit dem Echoamplitudenverfahren können mit Hilfe einer Amplituden-Tiefen-Kennlinie (Vergleichskörper) Risstiefen abgeschätzt werden, die kleiner als der halbe Sondendurchmesser (8 mm) sind. Für größere Risse geht die Echoamplitude in die Sättigung und zeigt keine Risstiefenabhängigkeit mehr. Mit dem TOFD-Verfahren können tiefere Risse analysiert werden. Es liefert jedoch keine Ergebnisse für kleine Risstiefen (1 und 2 mm). Eine vollständige Risstiefenprüfung ergibt sich durch die Kombination beider Verfahren.

Echoamplitudenverfahren und TOFD-Verfahren im Vergleich

Echoamplitudenverfahren und TOFD-Verfahren im Vergleich

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