DE2129110C3 - Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall - Google Patents
Verfahren zum Überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels UltraschallInfo
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Description
tg/J = cotga -
(D
bestimmt wird, in der α für den Einfallswinkel
der Transversalwellen, Vlw für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Longitudinalwellen im Kupplungsmittel und V1x für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Ttansversalwe'len im Werkstück stehen.
2. Verfahren zum überprüfen von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschall,
bei dem der zeitliche Abstand zwischen einem Sendesignal eines als Ultrascballseader
wirkenden Meßfühlers und einem eventuellen, einem Fehler entsprechenden Echosignal eines als
Ultraschallempfänger wirkenden Meßfühlers beobachtet wird und bei dem unter Verwendung der
Deltatechnik ein erster, als UltraschalL-ender wirkender
und Transversalwellen aussendender Meßfühler und ein zweiter, als Ultraschallempfänger
wirkender und Longitudinalwellen empfangender' Meßfühler relativ zur zu prüfenden Schweißnaht
bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Messung längs dsr Schweißnaht zur Konstanthaltung
des zeitlichen Abstandes zwischen Sende- und Echosignal der als Ultraschallsender
wirkende erste Meßfühler längs einer geradlinigen Bahn verschoben wird, die mit der Werkstückoberfläche
einen Winkel β einschließt, der durch die Beziehung
vlm
• / r,w K1 V1I-V,2 ,
sin α I -2^ — H—— — +
V,w
V1n
m^-KisüPE.
bestimmt wird, während ier als Ultraschallempfanger wirkende zweite Meßfühler senkrecht zur Werkstückoberfläche
und mit einer ilda'ivgeschwindigkeit γ gegenüber dem ersten Meßfühler verschoben wird, die
der Beziehung
v,m
^Vi,,. Vlw Vn, W1I-V1ISm1J \Vtm Vlw V1n, fv,*-V2^VTu J
genügt, wobei in beiden Beziehungen γ für den
Einfallswinkel der Transversalwellen, Vlw für die
Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellenentkopplungsmittel,
Vlm für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Longitudinalwellen im Werkstück und Vtm für die FortpflanzungS£2-schwindigkeit
der Transversalwellen im Werkstück stehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Meßfühler mit Ultraschall-Bender
— und Ultraschallempfängerfunktion verwendet werden, deren zugehörige TransversalmaiUn im Wprkciiick nrthnconal zueinander verlaufen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Meßfühler ein solcher mit
zwei Schallgebern verwendet wird, die symmetrisch in bezug auf die Bahn des zweiten Meßfühlers
verschoben werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei als Ultraschallsender
wirkenden Meßfühlern der eine Transversalwellen und der andere Longitudinalwellen abgibt und
der eine unter dem Winkel /i und der andere unter
einem rechten Winkel zur Werkstückoberfläche verschoben wird und beide entsprechend der
Deltatechnik mit konstanter Laufzeit miteinander gekoppelt werden.
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum überprüfen von metallischen Schweißnähten auf
Fehlerfreiheit mittels Ultraschall gemäß den in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2 genannten
Gegenständen.
Die Verwendung von Ultraschall zum überprüfen von Schweißnähten ist bereits üblich. Die anfänglich
in diesem Zusammenhang verwendeten Prüfverfahren sind jedoch in zweierlei Hinsicht nachteilig, da sie
zum einen anders als die Röntgenphotographie keine Speicher für eine spätere Messungsauswertung kennen
und zum anderen zu Schwierigkeiten führen, wenn die zu ermittelnden Fehler in besonderer Weise orientiert
sind.
Vor einigen Jahren hat sich daher eine Prüfmethode eingeführt, die mit Transversalwcllen arbeilet und
einen aus Schallgeber um' Schallempfänger kombinierten Meßfühler verwendet, der eine oszilloskopische
2 129
en
oder oszillographische Untersuchung der geprüftcu Schweißnähie ermöglicht. Aus Gründen der Energieverteilung,
d. h, der sich im zu untersuchenden Werkstück insbesondere bei Mehrfachreflexionen fortpflanzenden
Energie, entstehen jedoch neben den auf fehler der überprüften Schweißnaht zurückgehenden
Echosignalen auch parasitäre Echosignaie. Die jeweilige Lage der Echosignale auf dem Oszilloskop
oder dem Oszülogramm variiert in hohem Maße mit dem jeweils überprüften Schweißpunkt, und damit
bleibt eine rasche Lokalisierung der ermittelten Fehlerstellen schwierig. Kürzlich ist nun noch ein weiteres
Prüfverfahren mittels Ultraschall unter dem Namen Deltatechnik bekanntgeworden, das mit einem Sender
{ür Transversalwellen und einem Empfänger für
Longitudinalwellen arbeitet. Diesel Tnjfverfahren ist
relativ unempfindlich gegen!':1 - , '--ientierung der
Fehler und ermöglicht eine - Registrierung
der Ergebnisse. Auch die- > ■ Prüfverfahren
ur—rtiegt jedoch wie die . .-, sich aus dem
Aultreten von parasitären tch-^ignaien ergebenden
^-i-en.
Hzr Erfindung hegt daher die Aufgabe zugrunde,
den b'ürenden Einfluß von parasitären Echosignalen
auf de Ergebnisse von Sch\viiiiu-.htuherprüfungen
mittel· Ultraschall auszuschalten.
DiJ:■■<■ Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Überprüfen
von metallischen Schvvcüiii.-.hten auf Fehlerfreihe'.
mittels Ultraschall, bei dem der £eitliche Abstand
7wischen einem Sendes.ii·:-;. i eines als Ultraschaüs-nder
wirkenden Meßfühk- \ und einem eventuellen,
einem Fehler entsprechend η Fchosignal eines
als Ultraschallempfärger wirkenden Meßfühlers beobachtet
wird und bei dem unter Bo i n.-i
> mi! Transversalwellen ein zugleich als UHraschjü..ender und als
Ultrasv-hallempfänger wirkender Mc-ßfühler relativ
zur /'ι prüfenden Schweißnaht bewegt wird, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß für jede Messung längs ik. Schweißnaht zur Konstanthairang des zeitlichen
Abstanaes zwischen Sende- und Echosignal der Meßfühler längs einer geradUnigen Bahn verschoben
wird, die mit der Werkstückoberfläche einen Winkel β einschließt, der durch die Beziehung
= COtga
bestimmt wird, in der α für den Einfallswinkel der
Transversalwellen, Vlw für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Longitidunalwellen im Kupplungsmittel und Vtm für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der
Transversalwellen im Werkstück stehen.
Ausgehend voi. einem Verfahren zum überprüfen
von metallischen Schweißnähten auf Fehlerfreiheit
mittels Ultraschall, bei dem der zeitliche Abstand zwischen einem Sendesignal eines als Ultraschallsender
wirkenden Meßfühlers und einem eventuellen, einem Fehler entsprechenden Echosignal eines als
Ultraschallempfänger wirkenden Meßfühlers beobachtet wird und bei d_*m unter Verwendung der
Deltatechnik ein erster, aib T ,'ltraschallsender wirkender
und Transversalwellen aussendender Meßfühler und ein zweiter als Ultraschallempfänger wirkender
und Longitudinalwellen empfangender Meßfühler relativ zur zu prüfenden Schweißnaht bewegt werden,
wird die oben gestellte Aufgabe in einer Alternativlösung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß fur jede
Messung längs der Schweißnaht zur Konstanthaltung des zeitlichen Abstandes zwischen Sende- und Echosignal
der als Ullraschallsender wirkende erste Meßfühler längs einer geradlinigen Bahn verschoben wird,
die mit der Werkstückoberfläche einen Winkel β einschließt, der durch die Beziehung
sin α
Kn
1
1 \
-v,?„sirfu;
(2)
bestimm' wird, während der als U!trascha!lempfänger wirkende zweite Meßfühler senkrecht zur Werkstückoberfläche
und mit einer Relaüvgeschwindigkeii / gegenüber dem ersten Meßfühler verschoben wird, die üer
Beziehung
_ V,m
v,m:
genügt, wobei in beiden Beziehungen 7 für den Einfallswinkel
der Transversalwelten, V,„ für die For!
Pflanzungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellenentkoppkin£smittel.
V1- für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Longitudinalwellfn im Werkstück und V,„ für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der
Transversalwellen im Werkstück stehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante des erstgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens wird
mit zwei Meßfühlern mit Ultraschallsender- und si Ultraschallempfängerfunktion gearbeitet, deren zu-
§· gehörige Transversalwellen im Werkstück orthogonal
- zueinander verlaufen, während sich eine bevorzugte Ausführungsvariante des zweitgenannten criindungsgemäßsn
Verlahrens dadurch kennzeichnet, daß als
V11, VJ.-VI
erster Meßfühler ein solcher mit" zwei Schallgebern verwendet wird, die symmetrisch in bezug auf die
Bahn des zweiten Meßfühlers verschoben werden. In Ausgestaltung der Erfindung lassen sich die beiden
erfindungsgemäüen Verfahrensweisen nuuh rniicin
ander kombinieren, wobei bevorzugt so vorgegangen wird, daß von zwei als Ultraschallsender wirkenden
Meßfühlern der eine Transversalwellen und der andere Longitudinalwellen abgibt und der eine unter dem
Winkel β und der andere unter einem rechten Winkel zur Werkstückoberfläche verschoben wird und beide
entsprechend der Deltatcchnik mit konstanter Laufzeit miteinander gekoppelt werden.
Die Erfindung beruht auf nachstehenden Beobachtungen
bei Untersuchungen der Anmelderin:
Dazu sei zunächst die überprüfung eines Probekörpers
in Form eines ebenen Stabes II mit einer Schweißnaht 12, wie er in F i g. 1 dargestellt ist, mittels
Transversalwellen betrachtet. Bei allen bisher bekannten Prüfverfahren ist es üblich, jeden Fühler 13
im Verlaufe der Messungen auf einer Bahn 14 zu verschieben, die aus logischen Überlegungen geradlinig
und parallel oder senkrecht zum Werkstück, also dem Stab II gelegt wird. Daher ist bei einer überprüfung
beispielsweise mittels eines Fühlers mit Schallgeber
und Schallempfänger für einfallende Transversalwellen
die Zeit zwischen dem Ausgangsschallsignal und einem Fehlerecho gleich der Zeit, die von der Ultraschallwelle
für die Ausbreitung längs der Strecke ABCBA benötigt wird. Nimmt man eine Verschiebung
des Fühlers von rechts nach links in Pfeilrichtung an. so wird die durchlaufene Bahn ABCBA gleichmäßig
kürzer, da die Strecke AB innerhalb ein und desselben
Mediums [A1B' = AB) konstant bleibt, während die
Strecke BC in einem anderen Medium [B'C < BC) konstant abnimmt.
Auf dem Oszillogramm variiert daher der Abstand zwischen einem Ausgangsschallsignal und einem Fehlerecho
unaufhörlich, und da parasitäre Echosignale je nach dem untersuchten Schweißpunkt an unterschiedlichen
Stellen und in variabler Anzahl auftreten können, ergibt sich daraus eine große Schwierigkeit
für eine rasche und fehlerfreie Lokalisierung der Fehlerechosignale.
Für die Anmelderin stellte sich daher die Frage, ob es nicht möglich sei. durch eine andere einfache
Verschiebung des Fühlers als die Paraüelverschiebung relativ zum Werkstück den zeitlichen Abstand zwischen
einem Ausgangsschallsignal und dem zugehörigen Fehlerechosignal konstant zu machen. In
diesem Falle könnte der Beobachter nahezu momentan und mit einem Schlage jedes Fehlerecho ungeachtet
des Auftretens von parasitären Echosignalen an Hand des unveränderlichen Abstandes zwischen den dem
Ausgangsschallsignal und dem Fehlerechosignal entsprechenden Zacken auf dem Oszillogramm oder dem
Oszilloskop erkennen.
Von der Anmelderin mit diesem Ziel angestellte Berechnungen haben gezeigt, daß die entsprechenden
Voraussetzungen realisierbar sind und daß eine überprüfung mit konstanter Laufzeit wie die erfindungsgemäße
Prüfmethode vereinfacht bezeichnet wcden könnte, allgemein bei allen bekannten Prüfmethoden
mittels Ultraschall zur Anwendung kommen kann.
Auf diese Weise gelangte die Anmelderin zu der durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 2
angegebenen technischen Lehre.
Außerdem wird für den Fall einer Schweißnahtüberprüfung unter Empfang von Longitudinalwellen
der entsprechende Fühler bei einer überprüfung mit konstanter Laufzeit in der Weise auf einer zur Werkstückoberfläche
senkrechten Bahn verschoben, daß der Brennpunkt des Fühlers sich bei jeder Messung
dem untersuchten Schweißpunkt überlagert.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen,
die verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Prüfverfahren veranschaulicht.
Dabei zeigt in der Zeichnung
F i g. 1 ein Schema für eine der bisherigen Technik entsprechende überprüfung mittels Transversalwellen,
F i g. 2 ein entsprechendes schematiches Ausführungsbeispiel
für die überprüfung mittels Transversalwellen mit konstanter Laufzeit gemäß der Erfindung
unter Verwendung eines einzigen aus Schallgeber und Schallempfänger bestehenden Fühlers,
F i g. 3 einen Ausschnitt aus einem bei einer überprüfung
nach F i g. 2 erhaltenen Oszillogramm,
F i g. 4 ein entsprechendes Schema für eine überprüfung
mit zwei Fühlern aus Schallgebern und Schallempfänger,
« F ig. 5 einen Ausschnitt aus einem wahrend einer
« F ig. 5 einen Ausschnitt aus einem wahrend einer
ίο Prüfung nach F i g. 4 erhaltenen Oszillogramm,
F i g. 6 ein Schema für die Anwendung einer Überprüfung mit konstanter Laufzeit auf den Fall der
Deitatechnik und
F i g. 7 die Anwendung der überprüfung mit konstanter Laufzeit auf ein kombiniertes Prüfverfahren mittels Transversalwellen. Longitudinalwellen und gemäß der Deitatechnik.
F i g. 7 die Anwendung der überprüfung mit konstanter Laufzeit auf ein kombiniertes Prüfverfahren mittels Transversalwellen. Longitudinalwellen und gemäß der Deitatechnik.
In F i g. 2 sind den Elementen in F i g. 1 homologe Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
α bezeichnet den konstanten Einfallswinkel der Wellen
zur Werkstückoberfläche 15. Für die Überprüfung mit konstanter Laufzeit wird der Fühler 13 entlang
der Geraden MN verschoben, die mit der Werkstückoberfläche 15 einen Winkel (i einschließt wobei die
Verschiebung des Fühlers 13 zwischen zwei Endstellungen ' -folgt, die einer Abtastung der gesamten
Schweißnaht 12 entsprechen. Die Ausbreitungswege für eine Schallwelle sind für zwei Zv.ischenstellungen A
und A' des Fühlers 13 in F i g. 2 veranschaulicht und man sieht sofort, daß die Laufzeit für das Durchlaufen
des Weges ABCBA die gleiche ist wie für das Durchlaufen des Weges A'B'C'B'A'. Für den betrachteten
Fall eines Eintauchens des Werkstücks 11 in Wasser ergibt sich die Bestimmungsgleichung für die Größe
des Winkels ti in einfacher Weise, wobei man beispielsweise schreiben kann
tg,/ = cotg« -j
1 - ~Ά
Nimmt man nun einen Fall an. in dem der Einfallswinkel α einer Transversalwelle BC von 60° entspricht,
so erhält man für die Ausbreitungsgeschwindigkeiten und die Winkel folgende Werte:
Bei einem Werkstück 11 aus Stahl werden
a = 23.5'.
Vly, = 1483 m/s.
V,m = 3230 m/s uhd
/i = 31°35'.
Für ein Werkstück Il aus Aluminium werden
Vtm ^
24,5%
1483 m/s,
3080 m/s und
1483 m/s,
3080 m/s und
n =
In F i g. 3 sind Ausschnitte aus den Ausbreitungswegen ABCBA bzw. A'B'C'B'A' entsprechenden Os-
zillogrammen untereinander dargestellt Die den Ausgangsschallsignalen
entsprechenden Zacken sind mit 16 und 16'. die den Echosignalen entsprechenden
Zacken mit 17 und 17' bezeichnet. Die Abstände zwischen den Zacken 16 und 17 einerseits sowie 16'
und 17' andererseits sind gleich groß und entsprechen einer konstanten Laufzeit t. Die Identifizierung der
Fehlerec.iosignale wird daher auch bei Anwesenheit
von parasitären Echosignalen sehr leicht
Diese Anordnung läßt sich natürlich auch für den Fall einer Steuerung durch Berührung anwenden;
man schiebt dann zwischen den Fühler .3 und das
zu kontrollierende Werkstück 11 einen Keil ein, dessen Material und Keilv/inkel so gewählt sind, daß
die eifindungsgemäße Regel der konstanten Laufzeit
.eingehalten wird.
Die Kontrolle mit Transversalwellen läßt sich auch mit Hilfe zweier Fühler mit Schallgeber und Schalle;>
pfanger durchführen, die parallel zueinander an einen Ultraschallgenerator angeschlossen sind; die
^Erfindung läßt sich auch auf diesen Fall anwenden, und das dafür erforderliche Schema ist in F i g. 4
veranschaulicht.
Der Fühler 13 wird entlang der Geraden PQ verschoben, die mit der Werkstückoberfläche 15 einen
Winkel /i in der Weise einschließt, daß bei einem Einfallwinkel α Für die übertragenen Schallwellen die
Laufzeit f, für das Durchlaufen der Bahn EDCDE konstant bleibt.
Der Fühler 53' wird entlang der Geraden MN unter einem Winkel ß' für einen Einfallswinkel «' so
verschoben, daß die Laufzeit t2 für das Durchlaufen
der Bahn ABCBA konstant bleibt.
Das entsprechende Oszillogramm, von dem ein Ausschnitt in F i g. 5 dargestellt ist, kann dann drei Anzeigen
für einen Schweißnahtfehler liefern, nämlich eine erste für die Zeit ij, eine zweite für die Zeit t2 und
eir.·» d.-itte für die Zeit I3 = , die einer direkten
Reflexion entspricht.
Alle diese Zeiten werden, ausgehend von einem Zeitpunkt 0, entsprechend dem das Ausgangsschallsignal
bezeichneten Zacken 16 gemessen.
Auf diese Weise erhält man für jeden Punkt der untersuchten Schweißnaht bei stets den gleichen
Relatiwerschiebungen des Oszillogramms gegenüber dem Zacken 16 für das Ausgangsschallsignal drei
Registrierungen, die eine Anzeige für die Form und die Orientierung eines Schweißnahtfehlers liefern, die
besten Ergebnisse erhält !ran dann, wenn die Strecken
BC und DC senkrecht zueinander verlaufen, also dann,
wenn die frinfallswinkel α und α für die Transversalwellen
auf den Strecken DC und BC komplementär zueinander sind. Auch kann man die beiden Laufzeiten
t2 und t, einander und damit auch der Laufzeit
ti gleich machen. Die drei den Fehlerechosignalen
entsprechenden Zacken fallen dann im Oszillogramm aufeinander.
Der Vorteil einer überprüfung mit Transversalwellen und zwei Fühlern liegt darin, daß man unabhängig
von der Orientierung eines etwaigen Fehlers sicher sein kann, ihn zu entdecken.
F i g. 6 veranschaulicht die Anwendung der erfindungsgemäßen
Regel der konstanten Laufzeit auf die Deltatechnik, bei der getrennte Fühler mit Schallgeber
und Schallempfänger Verwendung finden. In F i g. 6 bezeichnet die Bezugszahl 27 den Fühler mit
-J £7—1 II 1
«.»I Al^. Qa«iai»iikl ltt Aekn t^ilkl^.i'
mit dem Schallempfänger; zur Befriedigung der erfindungsgemäßen Regel der konstanten Laufzeit ist
es dann erforderlich, aber auch hinreichend, daß die Bahn ABCDE unabhängig von der Lage des untersuchten
Punktes C konstant ist.
Man verwendet dazu einen Fühler mit fokussierendem Schallempfänger und muß diesen dann senkrecht
zur Werkstückoberfläche 15 so verschieben, daß der zu untersuchende Punkt der Schweißnaht stets im
Brennpunkt des Fühlers verbleibt, durch eine ein wenig kompliziertere Rechnung als oben kann man
dann zeigen, daß für einen gegebenen Einfallswinkel a
der Fühler 27 mit dem Schallgeber stets entlang einer Geraden GH verschoben werden muß, die einen
Winkel β mit der Werkstückoberfläche 15 einschließt.
Auch kann man zeigen, daß das Verhältnis γ
zwischen den Verschiebegeschwindigkeiten für die beiden Fühler 27 und 18 von dem der Prüfung unterzogenen
Material und vom Einfallswinkel « abhängt; für die Realisierung der beiden Verschiebungen montiert
man beide Fühler 27 und 18 auf eine Schraubenspindel und wählt das Verhältnis zwischen den Ganghöhen
der beiden sich mit gleicher Geschwindigkeit
drehenden Schraubenspindeln gleich dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis γ.
Unter Verwendung eines Einfallswinkels « von dem jeweiligen Material entsprechendem Optimalwert erhält
man dann folgende Werte für ein Werkstück aus Stahl
<i = 23.5".
Vtw = 1483 m/s,
V,m = 3230 m/s,
Km = 5900 m/s
β = 4Γ50' und
y = 1,033,
wobei die Ganghöhe für den Schallgeber die Ganghöhe für π Schallempfänger übersteigt; für ein Werkstück
aus Aluminium
Kn, =
'ß =
24,5",
1483 m/s,
3080 m/s,
6300 m/s,
43Ί0' und
1,042.
1483 m/s,
3080 m/s,
6300 m/s,
43Ί0' und
1,042.
Bei Anwendung der Deltatechnik kann man die Fehlererkennung verbessern und das en'-sprechende
Echosignal vergrößern, indem man mehrere Schallgeber verwendet, beispielsweise zwei Schallgeber, die
sich symmetrisch zu der vom Schallempfänger durchlaufenen Bahn verschieben.
Zur Veranschaulichung dieses letzten Anwendungsbeispiels
für die Erfindung zeigt F i g. 7 das Aufbauschema für eine kombinierte überprüfung mit-Longitudinalwellen,
Transversalwellen und entsprechend der Deltatechnik. Man verwendet wieder zwei Fühler
19 und 20 mit Schallgeber und Schallempfänger, die parallel zueinander an einen Ultraschallgenerator
angeschlossen sind.
Der Fühler 19 läßt in dem zu überprüfenden Werkstück II Transversal wellen entstehen und verschiebt
sich längs einer Geraden JK, die einen Winkel β mit der Werkstückoberfläche 15 einschließt; die Laufzeit
für das Durchlaufen des Weges ABCBA ist konstant gleich fj. Der Winkel β errechnet sich dann wie in dem
g j
in Fin Ο ygran
Der Fühler 20 arbeitet mit Longitudinalwellen und verschiebt sich senkrecht zur Werkstückoberfläche 15
in der Weise, daß die Laufzeit für das Durchlaufen der Bahn EDCDE konstant gleich t2 wird.
Die beiden Fühler 19 und 20 zusammen bilden eine
Delta-Konfiguration und lassen sich auch mit konstanter Laufzeit für das Durchlaufen der Bahn ABCDE
betreiben, da die Zeit r3 gleich dem arithmetischen
Mittel (ij + r2)/2 aus des Zeiten ti + t2 ist
409 616/398
, Daraus folgt, daß jeder Schweißfehler entsprechend
seiner Art und seiner Orientierung sich in ein, zwei oder drei Signalen äußern kann, was die Wahrscheinlichkeit
der Fehlererkennung vergrößert. Gewünschtenfalls kann man die drei «Laufzeiten tu t2 und t3
einander gleich machen, was zu einem einzigen aber intensiveren Signal fuhrt.
Bei allen oben beschriebenen Anordnungen können die verschiedenen Signale bei ihrer Untersuchung ge-, trennt oder gleichzeitig behandelt werden; für den, Fall einer Verwendung mehrerer zueinander parallel-* geschalteter Fühler kann jeder Fühler mit einem Vorverstärker, einem Dämpfungsglied oder sonst einer Einrichtung versehen sein, die eine identische Reaktion; auf identische, aber in verschiedener Werkstücktiefe1' liegende Fehler der Schweißnaht ergibt.
Bei allen oben beschriebenen Anordnungen können die verschiedenen Signale bei ihrer Untersuchung ge-, trennt oder gleichzeitig behandelt werden; für den, Fall einer Verwendung mehrerer zueinander parallel-* geschalteter Fühler kann jeder Fühler mit einem Vorverstärker, einem Dämpfungsglied oder sonst einer Einrichtung versehen sein, die eine identische Reaktion; auf identische, aber in verschiedener Werkstücktiefe1' liegende Fehler der Schweißnaht ergibt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
i: ^WZw^ _,
Claims (1)
1. Verfahren zum überprüfen von metallischen
Schweißnähten auf Fehlerfreiheit mittels Ultraschau,
bei dem der zeitliche Abstand zwischen einem Sendesignal eines als Ultraschallsender
wirkenden Meßfühlers und einem eventuellen, einem Fehler entsprechenden Echosignal eines als
Ultraschallempfänger wirkenden Meßfühlers beobachtet wird und bei dem unter Betrieb mit
Transversalwellen ein zugleich als Ultraschallsender
und als Ultraschallempfanger wirkender Meßfühler relativ zur zu prüfenden Schweißnaht
bewegt wird,d adurchgekennzeichnet, daß für jede Messung längs der Schweißnaht zur
Konstanthaltung des zeitlichen Abstandes zwischen Sende- und Echosignal der Meßfühler längs
einer geradlinigen Bahn verschoben wird, die mit der Werkstückoberfläche einen Winkel /i einschließt,
der durch die Beziehung
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US3982426A (en) * | 1975-01-02 | 1976-09-28 | Purdue Research Foundation | Random signal flaw detector system |
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US4195530A (en) * | 1978-08-14 | 1980-04-01 | Republic Steel Corporation | Ultrasonic inspection |
NL8020337A (nl) * | 1980-03-03 | 1982-01-04 | Republic Steel Corp | Supersone keuring. |
FR2549607B1 (fr) * | 1983-07-19 | 1986-01-31 | Gaz De France | Procede de detection de defauts, notamment internes, tels que fissures dans des joints soudes |
US4509369A (en) * | 1983-08-25 | 1985-04-09 | Combustion Engineering, Inc. | Near surface inspection system |
US6297467B1 (en) | 1999-04-01 | 2001-10-02 | Daimlerchrysler Corporation | Transducer built into an electrode |
US6116090A (en) * | 1999-04-30 | 2000-09-12 | Daimlerchrysler Corporation | Multieyed acoustical microscopic lens system |
US6546803B1 (en) | 1999-12-23 | 2003-04-15 | Daimlerchrysler Corporation | Ultrasonic array transducer |
ES2274320T3 (es) * | 2002-12-18 | 2007-05-16 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Procedimiento para evaluar una union soldada que se esta formando durante un proceso de soldadura con ondas de ultrasonidos longitudinales y transversales. |
DE10313288A1 (de) * | 2003-03-25 | 2004-10-14 | Bosch Rexroth Ag | Elektrodenhalter mit integriertem Ultraschallsensor |
JP4544240B2 (ja) * | 2005-11-21 | 2010-09-15 | Jfeスチール株式会社 | 管体の超音波探傷装置および超音波探傷方法 |
US7640809B2 (en) * | 2007-07-31 | 2010-01-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Spot welding inspecting apparatus |
CN105987951B (zh) * | 2015-01-28 | 2018-12-07 | 宝山钢铁股份有限公司 | 识别焊缝边部缺陷类型的探伤方法 |
Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
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US3302453A (en) * | 1963-04-15 | 1967-02-07 | American Mach & Foundry | Method of inspection utilizing ultrasonic energy |
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- 1971-06-11 DE DE2129110A patent/DE2129110C3/de not_active Expired
Also Published As
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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