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Werkstofftechnik 1 - Ultraschallverfahren

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Werkstofftechnik 1

Ultraschallverfahren

Unter Ultraschall versteht man Schallschwingungen mit einer Frequenz oberhalb der Hörgrenze von 20.000 Hertz. Je höher die Schallschwingungen, desto gebündelter und geradliniger verlaufen diese. Für die Prüfung von Bauteilen und Werkstoffen nutzt man beim Ultraschallverfahren Ultraschallwellen im Bereich von 0,5 - 10 MHz. Die große Messspanne ergibt sich aus der unterschiedlichen Beschaffenheit von Werkstoffen. Zur Prüfung von Keramiken und Polymeren verwendet man niedrige Ultraschallfrequenzen. Bei Metallen liegen die Frequenzen entsprechend höher. Ziel ist es Materialfehler wie Risse, Lunker (Hohlräume), oder Eigenschaften wie die Materialdicke zu erfassen. 

Merke

Das Ultraschallverfahren wird bevorzugt bei der Schweißnahtprüfung, der Prüfung von Keramiken und Polymeren, der Blechprüfung sowie der Maschinenteilprüfung eingesetzt. 

Grundlage dieser Prüfmethode ist der piezoelektrische Effekt. Hierbei zeigen Quarze [$ \alpha $ -Quarz] und einige wenige andere Kristalle bei Verformungen auf bestimmten Kristallflächen elektrische Ladungen. Für die Prüfverfahren verwendet man daher piezoelektrische Wandler als Prüfköpfe. 

Schema Prüfkopf
Schema Prüfkopf

Während nun der eine Wandler [Sender] Ultraschallwellen erzeugt, werden vom anderen Wandler [Empfänger] die Ultraschallwellen wieder aufgenommen, nachdem diese durch die Wechselwirkung mit der Probe verändert wurden. Bei neueren Entwicklungen übernimmt ein Prüfkopf beide Aufgaben [Senden und Empfangen]. Im kommenden Lehrtext wird zuerst das Durchschallungsverfahren vorgestellt. Anschließend folgen