DE2954071C2 - Ultraschall-Prüfanlage zur Ermittlung von Fehlern in Stangen - Google Patents

Description

ω ^ arc sin ί —- sin β J

bildet, mit

Ci = Schallgeschwindigkeit des Mediums in der Vorlaufstrecke, _;

Ci = Schallgeschwindigkeit von Transversalwellen im Prüfstück (1),
β = Einschallwinkel, bei dem sich lediglich 2s

Transversalwellen im Prüfstück ausbilden,
und daß der Schnittpunkt der Geraden (A) mit der y-Achse so gewählt ist, daß die Laufzeit der US-Wellen in der Vorlaufsirecke größer ist als die maximal vorkommende Laufzeit der US-Wellen in demPrüfstück(i).

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Die Erfidnung betrifft eine US-Prüfanlage zur Ermittlung von Fehlern in Stangen, bei der zur Justierung des Ultraschall-Prüfkopfes dieser verschiebbar entlang einer Geraden angeordnet ist und bei der zur Erzeugung einer in Form eines eingeschriebenen Polygonzuges umlaufenden Transversalwelle ein vorbestimmter Einfallswinkel für die US-Wellen in das Prüfstuck vorgesehen ist

Bei Prüfstücken, die durch Schrägeinschallung von Ultraschallwellen geprüft werden, besonders bei der Prüfung von Stangen, ist die Einhaltung bestimmter Einschallwinkel und Abstände zwischen Prüfköpfen und Werkstück sehr wichtig, damit die Prüfung zuverlässige Ergebnisse bringt. Diese Parameter müssen in Abhängigkeit von Stangendurchmesser geändert werden. v> Besonders bei Prüfanlagen, bei denen mehrere Priifköpfe eingestellt werden, führt dieses zu aufwendigen Einstellvorrichtungen.

Bei bestehenden Anlagen (vgl. Krautkrämer J. u.H., »Werkstoffprüfung mit Ultraschall«, 3. Aufl, 1975, S. 430 ff) wurde deshalb teilweise auf die Verstellbarkeit des Winkels verzichtet (die Einstellung erfolgt über die Stangenkrümmung), was aber mit Nachteilen beim Prüfen verbunden ist, weil die Vorlaufstrecke bei Stangen mit unterschiedlichen Durchmesser unterschiedlich ist. Verstellvorrichtungen für beide Parameter, wo Winkel und Abstand unabhängig voneinander verstellt werden können, erfordern lange Einstellzeiten und einen großen mechanischen Aufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine US-Anlage der eingangs erwähnten Art an/ugeben, mit der sowohl eine einfache als auch genaue Prüfkopf justierung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäO durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des einzigen Anspruches gelöst

Die Erfindung beruht also auf dem Gedanken, daß die in Abhängigkeit von Stangendurchmesser notwendigen Positionen der Prüfköpfe auf einer Geraden liegen, die eine bestimmte Neigung gegenüber der senkrechten im Prüfstücksquerschnitt liegenden Achse fj^Achse) hat und einen bestimmten Abstand von der Achse des Prüfstückes besitzt, Verschiebt man den Prüfkopf auf einer solchen Geraden, so lassen sich alle für verschiedene Stangenabmessungen notwendigen Kombinationen von Einschallwinkel und Absland allein durch diese Verschiebung erreichen. Eine Neujustierung etwa im Zusammenhang mit einem Rohrwechsel unterschiedlicher Durchmesser ist mit der erfindungsgemäßen Anlage wesentlich schneller und genauer möglich als bei den bekannten Anlagen.

Außerdem ist eine Automatisierung der Prüfkopfjustierung mit der neuen Anlage außerordentlich einfach durchzuführen, weil lediglich eine lineare Verstellbewegung erforderlich ist Durch diese Linearversieiiung iäßt sich außerdem relativ einfach eine mechanische Kopplung von mehreren Prüfköpfen zu einer Zentralverstellungseinheit durchführen.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden unhand einer Figuv beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Mit I ist eine auf Fehler zu prüfende Stange mit dem Durchmesser D bezeichnet Der mit Pgekennzeichnete US-Prüfkopf ist entlang der Geraden A verschiebbar angeordnet Die entsprechenden US-Wellen treffen nach Durchlaufen, beispielsweise einer Wasservorlaufstrecke der Länge Sv, unter dem Einfallswinkel «auf die Stange 1. In der Stange 1 erscheint dann eine transversale US-Welle unter dem Einschallwinkel ß.

Zwischen Einfalls- und Einschallwinkel « und β gilt näherungsweise die Beziehung:

sin α c,

sinjff C₁

wobei ei die Schallgeschwindigkeit des Koppelmediums (hier Wasser) und C₁ diejenige im Prüfstück bedeutet.
Da ferner aus geometrischen Überlegungen folgt

tan ω = sin λ
kann im Rahmen der Meßgenauigkeit für kleine Winkel

ω»«
gesetzt werden. Die Gerade A soll folglich eine Neigung

sinjSj

ω «arc sin [-^- sin β
<c₂ J

besitzen.

Der zulässige Winkelbereich für β ergibt sich aus der Forderung daß weder Lonf itudinalwellen noch Qberflächenwellcn bei der Messung eine Rolle spielen sollen. Für Stahlrohre, die in Tauchtechnik (Wasservorlaufstrecke) gemessen werden, liegt β zwischen 35" und 55'. Entsprechend kann ω beliebig zwischen 15.3 und 22.Γ liegen

(c_{M (}, = 1483 m/sec, csiahi = 3230 m/sec).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ultraseball-Prüfanlage zur Ermittlung von Fehlern in Stangen, bei der zur Justierung des Ultraschall-Prüfkopfes dieser verschiebbar entlang einer Geraden angeordnet ist und bei der zur Erzeugung einer in Form eines eingeschriebenen Polygonzuges umlaufenden Transversalwelle ein vorbestimmter Einfallswinkel für die US-We||en in das Prüfstück vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Gerade (A), auf der der Prüfkopf (P) angeordnet ist, mit der senkrechten im Prüfstücksquerschnitt liegenden und durch den Mittelpunkt des Prüfstückes (1) gehenden Achse (y-Achse) einen Winkel