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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.