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Referat:
Aus der Erfahrung mit konventionellen Betonen und Estrichen wird üblicherweise abgeleitet, daß auch für kunststoffmodifizierte Zementmörtel und Betone (PCC) eine möglichst lange Nachbehandlung durch feuchtigkeitshaltende Maßnahmen erforderlich ist. Schon aus früheren Untersuchungen gab es jedoch Hinweise, daß für werkgemischte PCC, die vor allem für den Einsatz in Schichten von wenigen Zentimetern Dicke konzipiert sind, dies nicht generell gilt. So steht beispielsweise der positiv zu wertenden Entwicklung eines dichteren Gefüges eine langsamere Entwicklung der Biegezug- und Zugfestigkeit gegenüber. Daher erschienen systematische Untersuchungen des Einflusses der Nachbehandlungsdauer auf bestimmte Eigenschaften erforderlich. Für die Praxis sind vor allem die Ausbildung von Oberflächenrissen, der Haftverbund zum Untergrund sowie die Carbonatisierung und Dichtigkeit von maßgebender Bedeutung. Diesen Fragen wurde gezielt in einem vom Bundesministerium für Verkehr geförderten Forschungsvorhaben nachgegangen. Diese Ergebnisse werden ergänzt mit weiteren Erkenntnissen aus Prüfung und Forschung.
Influence of the Interface Strenght on Local Failure Processes in Fiber Reinforced Composites
(1999)
Uncertainty propagation via preparation, calibration and comparison steps in traceability networks
(1999)
Das Streckennetz der Deutschen Bahn unterliegt einer permanenten Überwachung. Nach der deutschen Vereinigung hat es sich in seinem zusammenhängenden Umfang nochmals deutlich vergrößert. - Grund genug, nach neuen und verbesserten Prüfverfahren zu suchen, um einerseits die größtmögliche Sicherheit des Schienenverkehrs zu erreichen und andererseits den Unterhalt des Schienennetzes möglichst wirtschaftlich zu gestalten. Seit vielen Jahren werden ZfP-Verfahren zur Prüfung eingebauter Schienen eingesetzt, wie zum Beispiel Ultraschall-Verfahren. Relativ jung ist dagegen der Einsatz von Wirbelstrom-Verfahren, der zur Zeit in großem Umfang in Laborversuchen erprobt wird. Hierbei ist die Bewertung betriebsbedingter Schädigungen hinsichtlich der Schadenstiefe und des Schädigungs-Schweregrades besonders wichtig.
Es wird über die Untersuchungen an typischen Schädigungen (wie Headchecks und Squats) berichtet und die Möglichkeiten, mit speziell angepaßten Wirbelstrom-Sensoren und Wirbelstrom-Verfahren eine möglichst gute Zuordnung zu Schadenstiefe und Schädigungs-Schweregrad vorzunehmen. Anhand der erreichten Ergebnisse wird außerdem über die eingesetzten bildgebenden Auswerteverfahren und intelligenten Signalverarbeitungsmethoden berichtet.
Die Wirbelstromprüftechnik ist eine hochempfindliche Prüfmethode, mit der kleinste Materialschäden in metallischen Prüfkörpern nachgewiesen werden können. Die Prüfung kann berührungslos und bei sehr hohen Prüfgeschwindigkeiten durchgeführt werden. Dies sind beste Voraussetzungen für den Einsatz in automatischen Produktionsanlagen. Die Wirbelstromprüfung kann vielfach direkt in die Produktionslinie von Halbzeugen integriert werden. Zur Abdeckung der gewünschten Prüffläche werden je nach geforderter Prüfempfindlichkeit Durchlaufsensoren, Anordnungen von mehreren Tastsonden oder rotierende Sensoren eingesetzt. Die Entscheidung über das Vorhandensein einer unzulässigen Inhomogenität wird durch das Überschreiten einer festgelegten Signalschwelle festgestellt, wonach eine Aussortierung ausgelöst werden kann. Dieses einfache Kriterium versagt jedoch, wenn durch das Prüfteil Anzeigen hervorgerufen werden, die nach ihrer Herkunft unterschieden werden müssen. Beispielsweise könnte eine Prüfaufgabe so gestellt sein, daß in einem Prüfteil Poren geduldet werden, während rißartige Inhomogenitäten unzulässig sind. Anhand von Beispielen wird gezeigt, wie durch den Einsatz von speziellen Computeralgorithmen an flächenhaft gewonnenen Wirbelstrombildern eine Unterscheidung der Anzeigentypen durchgeführt werden kann.
A research project is described involving a comparison of different non-destructive test methods for concrete bridges. A cooperative test series was started with the aim to compare and evaluate the performance and benefits of the latest technical developments in this field. For this purpose test specimens with localized defects were produced. Different modifications of radar, ultrasonic-echo and impact-echo methods were investigated. Including two- and three- dimensional reconstruction models. The experiments were accompanied by numerical simulation of the propagation of sound waves and microwaves. The results showed that the radar and the ultrasonic methods were efficient tools to locate the tendon ducts accurately if the reinforcing bars were not to narrowly spaced. The ultrasonic imaging methods were capable of identifying injection and compaction faults in a blind test. The good performance of the impact-echo method with regard to locating tendon ducts which was claimed in several publications could not be validated in the present investigations. The simulation models provided valuable information on how to improve the experimental test program and its evaluation.
Zusammenfassung
Inhomogenitäten in supraleitenden Hohlraumresonatoren eines Linearbeschleunigers führen beim Betrieb zu einem lokalen Zusammenbruch der Supraleitung (Quench) und begrenzen dadurch die maximale Leistung des Beschleunigers. Es wurde ein Prüfsystem zur Qualitätsüberwachung der Niob-Bleche entwickelt, aus denen die Resonatoren gefertigt werden. Die Bleche werden mit dem Wirbelstromverfahren berührungslos abgetastet, wobei ein in der BAM entwickelter Sondenhalter nach dem Luftkissenprinzip verwendet wird. Mit dem Prüfsystem lassen sich Poren und Verun-reinigungen mit einer Ausdehnung ab ca. 80 µm sowohl an der Oberfläche als auch verdeckt nachweisen.
Referat:
In Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken wird der Korrosionsschutz des Bewehrungsstahles durch die Alkalität des Beton-Porenwassers und die sich daraus ergebende Passivierung der Stahloberfläche gewährleistet. Als Folge von Mechanismen, die die Passivschicht zerstören, wie z.B. die Karbonatisierung des Betons oder das Eindringen von Chloriden, kann es zu einer Depassivierung des Stahles kommen. In diesen Fällen sind Maßnahmen notwendig, die Korrosionsreaktionen vermeiden bzw. während der Nutzungsdauer des Bauwerkes in tolerierbaren Grenzen halten. Um die Nachteile der traditionellen Sanierungsverfahren zu umgehen, sind in letzter Zeit verschiedene elektrochemische Methoden zur Instandsetzung entwickelt und erfolgreich angewendet worden. Prinzip, Anwendungsmöglichkeiten sowie Forschungsergebnisse der folgenden Verfahren, elektrochemische Realkalisierung bei Karbonatisierung, elektrochemische Entsalzung bei Chloridkontamination und Kathodischer Korrosionsschutz mit Fremdstrom werden beschrieben und diskutiert.
A calibration element for fire resistance furnaces, testing specimen totally engulfed in fire
(1999)
A compressed overview is given of developments in colour-difference evaluation that trace back to the early beginnings by MacAdam. The correlation of colorimetric measures of coloured samples with judgements on small colour differences follows normal statistics, but in a three-dimensional space. A wide diversity of experimental conditions in investigations of the colour-difference effect made comparisons of different studies troublesome. Some external influential factors could be identified. Recently developed data sets resulted from much better control of experimental conditions. They form a new basis for deriving colour difference formulae. The CIE is the international body to encourage field research for optimising new colour-difference formulae. The various stages for recommending formulae and exchanging extensive investigation documents make a close link between practitioners and theorists, however, in general industrialists have a faster response. Nonetheless, the CIE still remains the mother-body for international discussion and agreement. Recent developments in colour-difference evaluation show an acceleration of the work of CIE TCs. Their studies first improved the CIELAB-formula, and second now try to fill the gap between the CIE94 and the older CMC(l:c) solutions. A new idea is introduced to optimise the formalism of a formula not at the components of differential terms, but at the co-ordinates which keeps the vector definition of colour-difference as in the CIELAB-formula. An international discussion is proposed on this aspect as a forthcoming step to further improvement of colour-difference evaluation.
Tribologische Prüfungen als begleitende Maßnahme zur Entwicklung von keramischen Tribowerkstoffen
(1999)
Das Eindringverfahren ist in der Praxis weit verbreitet und gilt als sehr einfach in der Anwendung. Fachleute sind sich jedoch darüber im klaren, daß es sich bei diesem Verfahren um, höchst komplexe physikalische Vorgänge handelt und daß die zuverlässige Prüfung in vielen Fällen ein hohes Maß an Kenntnis der Zusammenhänge und Sorgfalt bei der Durchführung verlangt. Zur Optimierung der Anwendung und Weiterentwicklung der Prüfmittelsysteme ist eine quantitative Beschreibung der Eindringprüfung erforderlich.
Die Grundlagen des Verfahrens werden zum ersten Mal umfassend in dem hier vorgestellten Buch behandelt, daß in Kürze bei der DGZfP erscheinen wird. In ihm wird von den mikrohydrodynamischen Phänomenen ausgegangen (z.B. Oberflächenspannung, Kapillarwirkung, Diffusion) und die Vorgänge auf der Grundlage von theoretischen und experimentellen Untersuchungen dargestellt. Dabei handelt es sich im Prinzip um die Dynamik des Eindringmittels während der Prüfung. Beim Eindringvorgang interessieren die Einflüsse der nachzuweisenden Inhomogenitäten, also der Typ (Durchgangsloch, Sackloch), die Form (Zylinder, Spalt mit parallelen oder konischen Wänden) und die Abmessungen der Fehler. Der Entwicklungsvorgang wird durch den Austritt des Eindringmittels aus dem Fehler und der anschließenden Ausbreitung in der Entwicklerschicht gekennzeichnet. Der zeitliche Ablauf der Anzeigenbildung wird im Wesentlichen durch die Eigenschaften der Entwicklerschicht bestimmt. Von besonderer Bedeutung ist z.B. der Einfluß des Lösungsmittels beim Naßentwickler. In weiteren Abschnitten werden der visuelle Nachweis der Anzeigen in Abhängigkeit von den Betrachtungsbedingungen dargestellt und Entwicklungstendenzen des Verfahrens aufgezeigt.
Für die Charakterisierung Neuer Werkstoffe, vornehmlich Nichtmetalle, hat sich das Verfahren der Röntgen-Refraktions-Topographie bewährt. Es handelt sich phänomenologisch um eine Technik der Röntgen-Kleinwinkel-Streuung mit Probekörper-Abtastung bei fest vorgewähltem Streuwinkel. Gegenüber der klassischen Beugungstheorie dominieren jedoch bei der Streuung an Strukturen oberhalb von 0.3 µm Größe röntgenoptische Brechungseffekte. Detektierbar sind damit innere Ober- und Grenzflächen, insbesondere Mikrorisse unterhalb der lichtmikroskopischen Erkennbarkeit. Da es sich hierbei um eine Durchstrahlungs-Technik handelt, überlagern jedoch die Strukturen zu einer Projektion, analog zu den radiographischen Verfahren.
Um auch Informationen entlang der Durchstrahlungs-Richtung in der Tiefe des Probekörpers zu erhalten, wird unter kleinen Streuwinkeln die Computer-Tomographie durchgeführt, im ersten Ansatz mit nur zwei Meßkanälen, jeweils für die Messung der Absorptions- und der Refraktions-Intensität. Dazu werden nacheinander 360 Linear-Scans nach Drehung von jeweils 1° aufgenommen. Die Intensitätswerte werden nach den Regeln der fouriergefilterten Rückprojektion zu Computer-Tomogrammen verarbeitet.
Die Ergebnisse visualisieren die Anordnung von Grenzflächen und innere Oberflächen, die sich für zahlreiche nichtmetallische Werkstoffe, vor alllem im Transportmittel-Leichtbau als relevante Mikrostrukturen für das Versagens-Verhalten und die Werkstoff-Optimierung eignen. Zum Vergleich entstehen aus den simultanen Absorptionsmessungen gleichzeitig die klassischen Computer-Tomogramme, die ausschließlich Dichteänderungen anzeigen.
Röntgen-Topographie-Verfahren werden zunehmend von industriellen Herstellern und Anwendern Neuer Werkstoffe in Anspruch genommen, um deren mikrostrukturelle Eigenschaften zuverlässig und zerstörungsfrei charakterisieren zu können. Der Einsatz umfaßt die Untersuchung unterschiedlichster Materialien wie Kohlenstoff- (CFK) und Glasfaser-Verbunde (GFK), Hart- und Weichschäume, Industriekeramik sowie neuartige Kunststoffe. Gerade die mechanischen und korrosiven Eigenschaften dieser Werkstoffe weser Werkstoffe werden maßgeblich vom mikrostrukturellem Aufbau dieser Materialien bestimmt.
Typische Versagensmechanismen z.B. von Faserkompositen sind neben der Faserenthaftung vor allem durch Mikrorisse gekennzeichnet, die aufgrund von Spannungsspitzen an Faserenden enttstehen und sich senkrecht zu diesen in der Matrix ausbreiten. Ein wesentliches Merkmal der Röntgen-Refaktions-Topographie besteht in der orientierungsselektiven Detektion von Mikroriß-Oberflächen. Deren Nachweisgrenze erstreckt sich bis zum Nanometerbereich. Auch die an Kompositmaterialien definiert herbeigeführten Schäden (Impacts) lassen sich mit dieser Methode ausgezeichnet erfassen und in Korrelation zu mechanischen Kenngrößen quantitativ beschreiben.
Zur Steigerung der Zuverlässigkeit in der Prüfaussage und zur Vermeidung von Fehlinterpretationen ist es sinnvoll, die Auswertung und Bewertung von Ultra-schall-meßdaten zu vereinheitlichen. Dies ist insbesondere bei der mechanisierten Ultraschallprüfung vereinheitlichen. Dies ist insbesondere bei der mechanisierten Ultraschallprüfung gefragt, denn durch die Vielzahl der Meßdaten, der unterschiedlichen Ultraschall-Gerätetechnik und der individuell angepaßten Soft-ware sind unterschiedliche Darstellungen der Ergebnisse möglich. Eine "Standardisierung" der Aus- und Bewertung ist somit nicht möglich. Ein Ziel der hier vorzustellenden Auswerterichtlinie ist deswegen eine Vereinheitlichung der Darstellung. In der Richtlinie werden Mindestanforderungen vorgeschrieben. In diesem Beitrag werden Beispiele für die verschiedenen Darstellungsarten und die Vorgehensweise bei der Bewertung von Amplitude, Laufzeit, Dynamik und Anzeigennmuster gezeigt. Ein weiteres Ziel der Richtlinie ist, die Auswertehilfen und Auswertetechniken so zu dokumentieren, daß der Weg, der zum Prüfergeb-nis führt, jederzeit nachvollziehbar ist.
Die Ultraschallprüfung von großen Schmiedewellenrohlingen für den Turbinen- und Generatorbau mit Durchmesser bis zu 2000 mm ist nach wie vor eine Herausforderung für die Ultraschallprüfung, weil kleinste "Fehlstellen" nachgewiesen werden müssen. So sind Registriergrenzen in der Größenordnung von 1 mm Kreisscheibe in Wellenmitte durchaus gängige Praxis. Die Prüfung dieser Schmiedeteile wird derzeit meist manuell durchgeführt. Eine mechanisierte Ultraschallprüfung hat den Vorteil einer dem Prüffortschritt angepaßten reproduzierbaren Dokumentation und der Speicherung der Meßdaten in Form von A-Bildern. Bei der Verwendung der Gruppenstrahlertechnik mit deren Möglichkeit der elektronischen Schallfeldsteuerung, wie Änderung des Einschallwinkels oder Fokussierung des Schallbündels, kann eine Ultraschallprüfung des gesamten Querschnitts schnell, ortsgenau reproduzierbar und zuverlässig durchgeführt werden. Durch Speicherung der A-Bilder in einem Pixelnetz können für die Auswertung der Meßwerte Tomogramme d.h. Schnittbilder Quasi-Online erstellt werden. Durch Übernahme der Meßdaten in ein CAD-Auswerte-programm können die Ergebnisse z.B. dr können die Ergebnisse z.B. dreidimensional ortsgetreu dargestellt werden. Ein Vergleich der unterschiedlichen Ultraschallprüfergebnisse zwischen manueller und mechanisierter Prüfung wird an einer Beispielwelle vorgestellt.