Die Schallgeschwindigkeit ist der Parameter, der die Laufzeit des Impulses mit der Dicke verknüpft: Sie genau zu kennen ist für die Ultraschallmessung unerlässlich, und ihre Messung erlaubt es zudem, Werkstoffe zu charakterisieren.
- Schlüsselparameter: verknüpft Laufzeit und Dicke
- Werkstoffabhängig: Stahl ~5920 m/s, Aluminium ~6320 m/s
- Kalibrierung: an bekannter Dicke zur Bestimmung von v
- Geschwindigkeitsmodus: Messung von v an bekannter Dicke
- Charakterisierung: Härte/Nodularität von Gusseisen
- Einfluss: Temperatur und Mikrostruktur
- Messgenauigkeit: erfordert das korrekte v
Die Ultraschall-Dickenmessung beruht auf der Beziehung s = v × t / 2, wobei t die vom Gerät gemessene Laufzeit und v die Schallgeschwindigkeit im Werkstoff ist. Ein Fehler in der Geschwindigkeit führt unmittelbar zu einem Fehler in der Dicke: Deshalb muss die Geschwindigkeit für jeden Werkstoff korrekt eingestellt werden.
Die Schallgeschwindigkeit ist nicht nur ein einzugebender Wert: Sie zu messen liefert Informationen über den Werkstoff selbst, denn sie hängt von Dichte, Elastizität und Mikrostruktur ab.
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Warum die Geschwindigkeit entscheidend ist
Jeder Werkstoff überträgt Ultraschall mit einer charakteristischen Geschwindigkeit: etwa 5920 m/s in Stahl, 6320 m/s in Aluminium, niedrigere Werte in Kunststoffen. Da das Gerät eine Zeit misst, erfordert die Umrechnung in eine Dicke die korrekte Geschwindigkeit: Ein falscher Wert führt zu einer systematisch fehlerhaften Messung.
Deshalb erlauben Dickenmessgeräte die Auswahl des Werkstoffs oder die manuelle Eingabe der Geschwindigkeit und bieten die Kalibrierung an einer bekannten Dicke (einem Vergleichskörper), um die tatsächliche Geschwindigkeit der geprüften Charge genau zu bestimmen.
Die Schallgeschwindigkeit messen
Der umgekehrte Weg ist ebenso nützlich: Durch Messen der Laufzeit an einem Werkstück bekannter Dicke berechnet das Gerät die Schallgeschwindigkeit im Werkstoff. Einige Geräte verfügen über einen eigenen Geschwindigkeitsmodus (VX), der den Messwert direkt in m/s ausgibt.
Die so ermittelte Geschwindigkeit ist ein Indikator für die Eigenschaften des Werkstoffs: Bei Gusseisen mit Kugelgraphit etwa ist die Schallgeschwindigkeit mit dem Grad der Nodularität des Graphits und damit mit den mechanischen Eigenschaften korreliert; Geschwindigkeitsunterschiede weisen auf Unterschiede in Mikrostruktur oder Wärmebehandlung hin.
Faktoren, die die Geschwindigkeit beeinflussen
- Werkstoffart und Legierung: Jeder Werkstoff hat eine charakteristische Geschwindigkeit.
- Temperatur: Die Geschwindigkeit ändert sich mit der Temperatur des Werkstücks und ist bei Messungen an heißen Teilen zu kompensieren.
- Mikrostruktur und Wärmebehandlungen: Sie beeinflussen Dichte und Elastizität.
- Anisotropie: Bei manchen Werkstoffen hängt die Geschwindigkeit von der Richtung ab.
Geräte und gute Praxis
Für genaue Messungen sollte das Gerät stets an einer Probe desselben Werkstoffs und bei derselben Temperatur wie das zu messende Werkstück kalibriert werden. Die von RODER vertriebenen Dakota-NDT-Dickenmessgeräte erlauben das Einstellen der Geschwindigkeit, die Ein- oder Zweipunktkalibrierung und, bei den fortgeschrittenen Modellen, die direkte Messung der Geschwindigkeit. Die Modelle finden Sie auf den verlinkten Katalogseiten.
Zugehörige Produkte
Die Geräte von RODER zu diesem Thema. Auf den Katalogseiten finden Sie Modelle, technische Daten und Unterlagen.
Dakota Ultraschall-Dickenmessgeräte
UT-Dickenmessgeräte für Korrosion und Präzision (Serien ZX, CMX, MX, PMX, CMX10-DL).
Ultraschall-Fehlerprüfgeräte
Flaw Detectors FX71-DL und FX81-DL mit den Toolkits DAC, AWS, TCG, DGS.
Häufige Fragen
Weil das Dickenmessgerät eine Laufzeit misst und sie mithilfe der Geschwindigkeit in eine Dicke umrechnet: Ein falscher Wert ergibt einen falschen Messwert.
Etwa 5920 m/s; in Aluminium etwa 6320 m/s. Jeder Werkstoff hat seinen eigenen Wert.
Durch Messen der Laufzeit an einem Werkstück bekannter Dicke: Das Gerät berechnet die zugehörige Geschwindigkeit.
Ja: Sie ist mit Dichte, Elastizität und Mikrostruktur korreliert; bei Gusseisen mit Kugelgraphit zeigt sie den Grad der Nodularität an.
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