DE3135969C2

DE3135969C2 - Ultraschallprüfverfahren zum Nachweis von Ungänzen in Werkstücken und Ultraschallprüfgerät mit einer Blendenschaltung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3135969C2
Application number: DE3135969A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Ing.(grad.) 4130 Moers Bäthmann; Bernhard Dipl.-Ing. 4224 Hünxe Hoh; Siegmar Ing.(grad.) 5000 Köln Schulz
Original assignee: Krautkraemer GmbH and Co; Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1983-11-17
Also published as: FR2512554B1; US4492118A; DE3135969A1; GB2105465A; JPS5892859A; GB2105465B; IT8222592A0; IT8222592A1; FR2512554A1; IT1152471B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Ungänzen in metallischen Werkstücken wie Stahl, insbesondere von parallel zu den Oberflächen verlaufenden in der Nähe der Innenoberfläche liegenden Ungänzen mit Hilfe von senkrecht zu den Werkstückoberflächen einfallenden Ultraschallwellen. Um in einfacher Weise die Prüfung des Wanddickenbereiches zwischen Mindest- und Istwanddicke vornehmen zu können, was bisher nur unvollständig und wenn, mit erheblichen kostenintensiven Anlagen möglich war, wird vorgeschlagen, daß ein von einer Ungänze hervorgerufenes Fehlersignal, welches eine vorgebbare Anzeigenhöhe überschreitet, einen Signalerwartungsbereich startet und daß das auftretende Rückwandecho, das in diesen Erwartungsbereich fällt, bei Überschreitung einer vorgebbaren Anzeigenhöhe eine Fehlermeldung auslöst. Mit diesem Verfahren ist es möglich, bestehende Dopplungsprüfanlagen weiter zu verwenden, wenn im Sinne des Anspruchs 2 eine Ergänzung bzw. Umrüstung erfolgt.

Description

3. Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des UND-Gatters *5 (83) mit dem Set-Eingang eines ÄS·Flip-Flops (87) und der (^-Ausgang dieses Flip-Flops (87) mit dem Triggereingang der Torschaltung (86) verbunden ist.

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Die Erfindung betrifft ein Ultraschallprüfverfahren zum Nachweis von Ungänzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannterweise wird zu dieser Prüfung ein Impulsreflexionsverfahren eingesetzt, wobei mit Hilfe einer Blende das Auftreten von Anzeigen aus dem Werkstück überwacht wird (vgl. Elektronische Rundschau, Nr. 4, Seiten 94/95). Hierbei muß jedoch der Auswertebereich auf die Mindestwanddicke begrenzt werden, da sonst'bei zulässigen Wanddicken Rückwandechos in die Blende fallen und somit Fehler vortäuschen können.

Durch diese Begrenzung kann der Wandbereich zwischen Mindest- und Istwanddicke nicht geprüft ^6S werden.

Bekannt ist auch mit der Messung der Wanddicke nach dem Laufzeit-Verfahren die Prüfung auf innere Fehler durchzuführen. Die Fehler werden hierbei als . Wanddickenunterschreitungen angezeigt. Auch bei diesem Verfahren bleibt der Bereich zwischen Mindest- und Istwanddicke ungeprüft ■'

Durch aufwendige Nachführungssysteme können die Prüfungen auf die aktuelle Istwanddicke ausgedehnt werden. Die Anlagen sind jedoch kostenintensiv.

Weiterhin sind Sprungdetektoren bekannt, weiche bei der Wanddickenmessung aufeinanderfolgende Wanddickenmeßwerte vergleichen und sprunghafte Änderungen der Werte über einen vorgebbaren Betrag hinaus als innere Fehler anzeigen. Durch Meßwertaussetzer können bei diesem Verfahren jedoch Fehler vorgetäuscht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Nachweis von Ungänzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit dem in einfacher Weise die Prüfung des Wandbereiches zwischen Mindest- und Istwanddicke mit vorhandenen Dopp-Iungs-Prüfanlagen, die durch das erfindungsgemäße Ultraschallgerät ergänzt werden, reproduzierbarer erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren und ein Ultraschallgerät vorgeschlagen, wie es in den Patentansprüchen beschrieben ist

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nunmehr auf einfache Weise möglicheren Nachweis von parallel zur Oberfläche, und zwar nahe der Werkstückrückwand verlaufenden Ungänzers zu erbringen, wobei zur Durchführung des Verfahrens an sich bekannte Geräte in geeigneter Weise angeordnet werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit die Aassagefähigkeit der US-Prüfung erhöht ohne das komplizierte Geräte verwendet werden müssen.

In den Zeichnungen und dem Blockschaltbild ist die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Ultraschallgerätes schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung der Ultraschallprüfung bei verschiedenen Wanddicken sowie bei einem kleinen Fehler,

Fig.2 die schematische Darstellung des US-Bildschirmes gemäß Prüfkopfposition A aus F i g. 1,

Fig.3 die schematische Darstellung des US-Bildschirmes gemäß Prüfkopfposition 5 aus F i g. 1,

Fig.4 die schematische Darstellung des US-Bildschirmes gemäß Prüfkopfposition Caus F i g. 1,

Fig.5 die schematische Darstellung eines Ultraschallprüfgerätes,

F i g. 6 die erfindungsgemäße Blendenschaltung.

Wie in F i g. 1 dargestellt, wird das zu ,prüfende Werkstück 1 vom Prufkopf 2 abgetastet Dabei dringt der Schall an der Werkstückoberfläche 3 in das Werkstück 1 ein und wird an der entgegengesetzten Oberfläche 4 reflektiert Position A zeigt dabei die Prüfung eines fehlerfreien Bereiches mit einer Wanddikke größer als die Mindestwanddicke S.

Position B zeigt die Prüfung eines Bereiches ohne innere Fehler mit Mindestwanddicke 5. Position Czeigt die Prüfung eines Bereiches mit einem Fehler 6 zwischen Mindestwanddicke 5 und der Oberfläche 4.

Fig,2 zeigt das zur Position Λ in Fig. 1 gehörende Reflektorprogramm. Von der Oberfläche 3 wird hierbei das Eintrittsecho 7 erzeugt Nach diesem Echo überwacht eine Blende 8 in bekannter Weise den Bereich bis zur Mindestwanddicke 5. Das Rückwandecho 9 sowie seine Wiederholung 11 werden von.der Oberfläche 4 erzeugt Vom Echo 9, dem ersten Echo nach dem Eintritt Echo 7, wird erfindungsgemäß Blende

10 abgeleitet.

F i g. 3 zeigt das zur Position B von F i g. 1 gehörende Reflektorprogramm. Wegen der geringeren Wanddicke zeigt sich gegenüber Fig.2 ein in der Zeitachse gerafftes Bild.

Wie in Fig.4 dargestellt, erscheint ein Echo 12 v-.>m Fehler 6 als erstes Echo hinter dem Eintrittsecho 7 und startet somit die Blende 10. !n diese Blende 10 fällt das Rückwandecho 9 und löst bei Oberschreiten einer nicht dargestellten Schwelle eine Fehlermeldung aus. ι ο

In Fig.5 ist schematisch ein Ultraschallprüfgerät dargestellt, mit dem das vorstehend erwähnte Verfahren durchgeführt werden kann. Mit 21 ist ein Trigger bezeichnet, der den Sender 22 zur Auslösung elektrischer Sendeimpulse veranlaßt, die ihrerseits zu dem Prüfkopf 23 gelangen, so daß dieser Ultraschallimpulse erzeugt, die in das Werkstück 24 eingekoppelt und von Ungänzen 25 reflektiert werden. Die reflektierten Ultraschallimpulse werden von dem Prüfkopf 23 in elektrische Impulse umgewandelt, gelangen in den Verstärker 26 und werden einerseits auf einem Sichtgerät 27 dargestellt und andererseits über die Blendenschaltung 2« zu einer Fehlersignalanzeige 29 zugeführt

Die erfindungsgemäße Blendenschaltung 28 ist in F i g. 6 wiedergegeben. Sie besteht im wesentlichen aus zwei Schwellwertschaltungen 81 und 82, die ihrerseits jeweils aus einem Komparator 811, 821 und einem Schwellwertgeber 812,822 bestehen. Die Ausgänge der Schwellwertschaltungen sind mit jeweils einem Eingang eines UND-Gatters 83,84 verbunden.

An dem anderen Eingang dieser UND-Gatter liegen jeweils zwei Zeittorschaltungen 85, 86. Mit diesen Torscha'tungen können individuell Zeittore eingestellt werden. Beide Torschaltungen 85, 86 sind triggerbar. Dabei wird die Torschaltung 85 von dem Trigger 21 (vgl. F i g. 5) und die Torschaltung 86 von dem Ausgangssignal der UND-Schaltung 83 getriggert Vorzugsweise ist zwischen dem UND-Gatter 83 und dem Triggereingang der Torschaltung 86 ein &S-FIip-Flop angeordnet, «o Der Reset-Eingang dieses Flip-Flops ist ebenfalls mit dem Trigger 21 verbunden.

Im folgenden wird kurz auf die Wirkungsweise der BlendenschaJtung nach F i g. 6 eingegangen:

Der vom Trigger 21 kommende Impuls markiert den Beginn eines Prüftaktes und bewirkt sowohl die Triggerung des Zeittores 85 als auch das Löschen des FHp-Flops87.

Das Zeittor wird so eingestellt, daß es dem gesamten Schwankungsbereich der zu prüfenden Wandstärke entspricht Überschreitet nun das ah die Schwellwertschaltung 81 gelangende Echosignal den mit dem Schwellwertgeber 812 vorgegebenen Schwellwert und liegt dieses Signal in dem mit der Torschaltung 85 voreingestelltem Zeittor, so wird das Flip-Flop 87 gesetzt, und damit, die Torschaltung 86 getriggert, so daß sich das Zeittor nach einer voreingestellten Zeitdifferenz öffnet Diese Zeitdifferenz wird vorzugsweise so gewählt daß sie etwa der Breite des jeweiligen Rückwandechos entspricht Die Zeitdauer, während die Torschaltung 86 öffnet, sollte wiederum dem maximalen Schwankungsbereich der Wandstärke entsprechen.

Hat nun das zu prüfende Material !»sine Ungänzen, die die mit dem Schwellwertgeber 812 eingestellte Schwelle überschreiten, so löst erst das Rückwandecho ein Setzen des Flip-Flops 87 aus. Die Torschaltung 86 öffnet in diesem Fall also erst nach dem Erscheinen des Rückwancfechos, so daß am Ausgang des UND-Gatters 84 keinerlei Signale auftreten.

Oberschreitet hingegen das Echosignal einer Ungänze die Schwelle der Schwellwertschaltung 81, so triggert das Flip-Flop 87 die Torschaltung 86 bereits vor dem Erscheinen des Rückwandechos und löst beim Auftreten dieses Echos — sofern es die mit dem Schwellwertgeber 822 voreingestellte Schwelle ' überschreitet — ein Fehleisignal aus.

Wie aus den vorstehender. Ausführungen bereits hervorgeht, hat das Rip-Flop 87 im wesentlichen nur die Aufgabe, ein mehrmaliges Triggern der nachgeschalteten Torschaltung 86 innerhalb eines Prüftaktes zu verhindern.

Es ist auch denkbar, das Verfahren bei nichtmetallischen Werkstücken einzusetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Jl 35 Patentansprüche: ersten

1. Ultraschajlprüfverfahren zum: Nachweis von Ungänzen in der Nähe der der Schalleintrittsfläche des zu prüfenden Werkstückes gegenüberliegenden Oberflächen (Rückwand) mit Hilfe von senkrecht zu der Werkstückoberfläche einfallenden Ultraschallwellen, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Rückwand (4) oder von rückwandnahen Fehlern (6) reflektierten Ultraschallsignale mit Hilfe einer nach einer konstanten vorgegebenen Laufzeit gestarteten, durch die maximalen Rückwandschwankungen bestimmten Zeitblende erfaßt werden, daß' das jeweils erste, in die Zeitblende fallende und einen Sch well wert überschreitende reflektierte Ultraschallsignal eine zweite, den '■ Fehlererwartungsbereich (to) bestimmende Blende startet und daß alle nachfolgenden, in diesen Fehlererwartungsbereich (10) fallenden und einen zweiten Schwellwert überschreitenden reflektierten Ultraschallsigtiale als Fehlersig; tile erfaßt werden.

2. Ultraschallprüfgerät mit -einer Blendenschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Blendenschaltung (28) zwei einstellbare Schwellwertschaltungen (81, 82) enthält, deren Eingänge für die den reflektierten Ultraschallsignalen entsprechenden elektrischen Signale miteinander verbunden sind, daß

der Ausgang der ersten Schwellwertschaltung (81) mit dem Eingang eines ersten UND-Gatters (83) verbunden ist an dessen zweitem Eingang eine von einem Trigger (21) gestartete, einstellbare Zeittorschaltung (85) angeordnet ist, und daß

der Ausgang der zweiten Schwellwertschaltung {82) mit einem zweiten UND-Gatter (84) verbunden ist, an dessen zweitem Eingang eine zweite Zeittorschaltung (86) angeordnet ist, deren Triggereingang mit dem Ausgang des ersten UND-Gatters (83) verbunden ist