Koppelmittel für Ultraschallprüfungen

Koppelmittel zur Ultraschallprüfung werden in allen Kontaktprüfungen eingesetzt, um die Übertragung der Schallenergie zwischen Schallkopf und Prüfteil zu erleichtern. Koppelmittel sind zähflüssige ungiftige Flüssigkeiten, Gels oder Pasten. Ihr Einsatz ist notwendig, da Schallenergie bei den für die zerstörungsfreie Prüfung typischerweise verwendeten Ultraschallfrequenzen nicht effektiv durch die Luft übertragen wird. Abgesehen von Dämpfungseffekten stellt Luft eine starke akustische Impedanz-Fehlanpassung sowohl für die Schallkopf-Verschleißplatten als auch für typische Testmaterialien dar. Auch wenn nur ein sehr kleiner Luftspalt zwischen Schallkopf und Prüfteil besteht, kann keine Schallenergie übertragen werden und die Prüfung mit konventionellem Ultraschall ist nicht möglich.

Eine Anzahl herkömmlicher Substanzen, wie Wasser, Motoröl, Schmierfett und sogar einige kommerzielle Produkte, wie Haargel, können als Koppelmittel bei vielen Anwendungen eingesetzt werden. Die besten Ergebnisse bei der Scherwellenprüfung mit hohen Temperaturen und normalem Einfallwinkel werden jedoch mit speziell formulierten Koppelmitteln erreicht. Die Olympus Produktreihe an Koppelmitteln für die Ultraschallprüfung umfasst fünf verschiedene Produkte, die für verschiedene Anwendungen optimiert sind. Hier eine Beschreibung der einzelnen Komponenten mit ihrem Bestellcode.

Koppelmittel B2 – Glycerin

Glycerin ist ebenfalls ein universelles Koppelmittel. Vorteilhaft beim Einsatz von Glycerin sind seine Viskosität und die hohe akustische Impedanz, daher wird es bevorzugt als Koppelmittel für raue Oberflächen und stark dämpfende Materialien verwendet. Glycerin hat eine akustische Impedanz von 2,42 kg/m²s x 10⁶ (gegenüber 1,61 für Propylenglykol, etwa 1,5 für Motoröl und 1,48 für Wasser). Die akustische Impedanz von Glycerin entspricht weitgehend der von Kunststoffen und kommt der von Metall näher als andere übliche Koppelmittel, so dass eine effizientere Schallübertragung zwischen dem Schallkopf und dem Prüfteil möglich ist. In der Metallprüfung erhöht Glycerin typischerweise die Signalstärke um 3 dB bis 6 dB gegenüber Propylenglykol.

Nachteilig bei der Verwendung von Glycerin ist, dass es, wenn es nicht von der Prüfoberfläche entfernt wird, bei einigen Metallen Rost oder Korrosion fördern kann, indem es Wasser aus der Atmosphäre aufnimmt und speichert. Es kann auch das Wachstum von Schimmelpilzen unterstützen, wenn es nicht entfernt wird. Glycerin wird aufgrund seiner guten akustischen Eigenschaften oft für die Prüfung von Gussteilen empfohlen, sollte aber nach Gebrauch abgewaschen werden. Beachten Sie, dass dieser Korrosionseffekt bei Kunststoffen, Glasfaser-Verbundmaterial oder Verbundwerkstoffen nicht auftritt, so dass Glycerin auf diesen Materialien ohne Einschränkungen verwendet werden kann. Die maximal empfohlene Temperatur für Glycerin beträgt ca. 90 °C.

Koppelmittel D12 – Gel

Gel-Koppelmittel werden oft für raue Oberflächen wie Sandgussstücke und Glasfaserverbundmaterial empfohlen, da ihre hohe Viskosität und die relativ hohe akustische Impedanz die Schallkopplung maximieren, auch wenn der Schallkopf keinen glatten Kontakt mit der Prüffläche herstellen kann. Gel-Koppelmittel werden in der Regel auch bei Schweißnahtprüfungen eingesetzt, da es dort notwendig ist, den Schallkopf großflächig zu bewegen. Hier liegt der Vorteil darin, dass das Gel schnell und großflächig verteilt werden kann und eine gute Kopplung gewährleistet ist, wenn der Schallkopf entlang der Schweißnaht geführt wird. Gele sind auch bei der Prüfung von Überkopfflächen oder vertikalen Wänden zweckmäßig, da sie nicht tropfen oder ablaufen. Die meisten Gel-Koppelmittel können auf mäßig heißen Oberflächen bis ca. 90 °C verwendet werden.

Koppelmittel H-2 – Hochtemperatur-Koppelmittel

Koppelmittel H-2 ist ein Gel, das bei hohen Temperaturen verwendet werden kann. Nach Angaben des Herstellers kann es unter bestimmten Bedingungen im Freien bei Temperaturen bis 398 °C eingesetzt werden. Wie bei jedem Hochtemperatur-Koppelmittel obliegt es dem Anwender zu entscheiden, ob es für eine bestimmte Anwendung geeignet ist.

Koppelmittel I-2 – Hochtemperatur-Koppelmittel

Koppelmittel I-2 ist ein Gel, das bei hohen Temperaturen verwendet werden kann. Nach Angaben des Herstellers ist es von −40 bis 675 °C einsetzbar.

Scherwellen-Koppelmittel – SWC-2

Scherwellen-Schallköpfe mit normalem Einfallwinkel erfordern Koppelmittel mit sehr hoher Viskosität, da Flüssigkeiten wie Öl oder Glycerin keine Scherwellen übertragen. Typischerweise wurden für Scherwellen-Schallköpfe mit normalem Einfallwinkel klebrige Harze verwendet. SWC-2 von Olympus ist eine ungiftige, wasserlösliche organische Substanz mit sehr hoher Viskosität, die leicht auftragbar und entfernbar ist. Normalerweise muss nur eine sehr kleine Menge auf die Ankoppelfläche des Schallkopfes oder das Prüfteil aufgetragen und dann zu einer sehr dünnen Schicht verteilt werden. Für eine optimale Kopplung muss die Koppelschicht dünn sein und darf nur einem kleinen Bruchteil der Prüfwellenlänge entsprechen. Nach der Prüfung können die Rückstände mit warmem Wasser abgewaschen werden. SWC-2 kann bei Temperaturen bis ca. 38 °C verwendet werden.

MSDS-Datenblätter für alle Olympus Koppelmittel finden Sie hier: MSDS-Datenblätter.

Silikonöl und Propylenglykol sind ebenfalls häufig verwendete Koppelmittel, die bisher von Olympus angeboten wurden. Analoge Produkte sollten im Chemikalienhandel leicht erhältlich sein.