Wodurch unterscheiden sich die verschiedenen Prüfkopftypen?

By Rebecca Chandler - 10 März, 2020

Schallköpfe für die zerstörungsfreie Prüfung mittels Ultraschall verwenden hochfrequente Schallwellen, um bestimmte Parameter zu messen. Prüfer verwenden sie für unterschiedliche Anwendungen in der Industrie, wie zur Fehlererkennung, Dickenmessung und Schweißnahtprüfung.

Da es Schallköpfe in verschiedenen Formen und Größen gibt, ist es nicht immer einfach, den geeigneten Schallkopf auszuwählen. Im Folgenden sind 5 häufig verwendete industrietaugliche Schallköpfe genauer beschrieben, um Ihnen bei der Auswahl behilflich zu sein.

In diesem Artikel erfahren Sie um mehr über diese Schallköpfe und ihre typischen Anwendungen.

1. Sender-Empfänger-Prüfköpfe

Sender-Empfänger-Prüfköpfe besitzen zwei Quarzelemente im selben Gehäuse, die durch eine akustische Grenze getrennt sind. Ein Element erzeugt Schallwellen und das andere Element fungiert als Empfänger.

Die beiden Elemente sind mit einem Winkel zueinander angeordnet, um einen V-förmigen Schallweg im Prüfteil zu erzeugen. Im Prinzip kreuzen sich die gesendeten und zurückschallenden Schallbündel unter der Prüfoberfläche. Dies erzeugt einen Pseudofokus-Effekt, der die Auflösung im Fokusbereich verbessert.

Die erhöhte Empfindlichkeit aufgrund des Pseudofokus-Effekts ist besonders für die Prüfung von Prüfteilen mit rauen Rückwandoberflächen nützlich. Dadurch gelten diese Prüfköpfe als Industriestandard zur Messung der Restwanddicke bei Korrosionsanwendungen.

Weitere häufige Anwendungen sind:

Schweißnahtmaske und Prüfung der Bindung von Beschichtungen
Erkennung von Porosität, Einschlüssen, Rissen und Laminierungen in Gussteilen und Schmiedeteilen
Risserkennung in Schrauben und anderen zylindrischen Objekten
Hochtemperaturanwendungen

2. Kontaktprüfköpfe

Wie der Name schon sagt, wird ein Kontaktprüfkopf für direkte Kontaktprüfungen verwendet. Dieser Einzelschwinger-Prüfkopf verfügt über eine verschleißfeste Oberfläche, die für den Kontakt mit den meisten Metallen optimiert ist und die ihm die notwendige Widerstandsfähigkeit für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen verleiht.

Dieser Prüfkopftyp ist in unterschiedlichen Ausführungen und Konfigurationen erhältlich, z. B. als Modell mit Fingerdruck speziell für schwer erreichbare Prüfbereiche. Prüfer verwenden Kontaktprüfköpfe für verschiedene Anwendungen, wie:

Fehlererkennung mit Senkrechteinschallung
Dickenmessung
Erkennung und Abmessung von Delamination
Prüfung von Blechen, Rohlingen, Stäben und anderen metallischen und nicht metallischen Komponenten
Schallgeschwindigkeitsmessungen

3. Winkelprüfköpfe

Ein Winkelprüfkopf nutzen die Einzelschwingertechnik mit einem Vorlaufkeil zur Schrägeinschallung einer Transversalwelle oder Longitudinalwelle in ein Prüfteil. Der austauschbare oder integrierte Vorlaufkeil führt den Schall schräg durch das Prüfteil.

Prüfer verwenden üblicherweise Winkelprüfköpfe, um die Schweißnahtintegrität zu prüfen, da bei der Schweißnahtprüfung Schallwellen in einem Winkel ausgerichtet werden müssen. Andere häufige industrielle Anwendungen umfassen Fehlererkennung und Rissabmessung.

Vorlaufkeile sind in verschiedenen Größen verfügbar, um unterschiedlichen spezifischen Anforderungen zu entsprechen. Beispielsweise bieten einige Vorlaufkeile einen kürzeren Arbeitsabstand, während andere für Hochtemperaturanwendungen geeignet sind. Bestimmte Vorlaufkeile sind anpassbar, um nicht standardmäßige Einschallwinkel und Konturen zu erstellen.

4. Prüfköpfe mit austauschbarer Vorlaufstrecke

Ein Prüfkopf mit austauschbarer Vorlaufstrecke ist ein Einzelschwinger-Prüfkopf mit einem Gehäuse für austauschbare Vorlaufkeile. Dieser Prüfkopf verursacht eine Verzögerung zwischen der Erzeugung der Schallwelle und dem Eintreffen der reflektierten Wellen, was zu einer Verbesserung der oberflächennahen Auflösung beiträgt.

Die höhere Prüfkopffrequenz eignet sich insbesondere für die Prüfung oder Messung dünner Materialien sowie für die Lokalisierung kleiner Fehler bei direktem Kontakt. Mit der austauschbaren Vorlaufstrecke eignet sich dieser Prüfkopf für viele industrielle Anwendungen. Einige häufige Anwendungsbereiche sind:

Präzisionsdickenmessung im Vergleich
Fehlererkennung bei dünnen Materialien
Prüfung von Prüfteilen mit begrenzter Kontaktfläche
Hochtemperaturanwendungen

5. Prüfköpfe für Tauchtechnik

Ein Prüfkopf für Tauchtechnik ist ein Einzelschwinger-Prüfkopf für die Prüfung in Wasser. Ohne direkten Kontakt mit einem Prüfteil zu etablieren, verwenden diese Prüfköpfe eine Wassersäule oder ein Wasserbad, um Schallenergie in das Material zu schallen.

Die Tauchtechnik ermöglicht eine gleichmäßige, schnelle Ankopplung, sodass Prüfer die Prüfteile schnell prüfen können. Prüfer können fokussierte Prüfköpfe auswählen, um die Empfindlichkeit und Leistung für einen spezifischen Bereich in einem Prüfteil zu erhöhen.

Prüfköpfe für Tauchtechnik werden häufig für Inline- oder prozessbegleitend Prüfungen an beweglichen Teilen, für automatisierte Prüfungen und die Optimierung der Schallkopplung bei engen Radien, Rillen oder Kanälen in Prüfteilen mit komplexer Geometrie verwendet. Anwendungen umfassen:

Inline-Dickenmessung
Sehr schnelle Fehlererkennung
Laufzeit- und amplitudenbasierte Bildgebung
Materialanalyse und Schallgeschwindigkeitsmessungen
Durchschallung

Anwendungsspezifische und spezielle Prüfkopftypen

Olympus bietet mehr als 4000 Ultraschallköpfe, die sich in Frequenz, Elementdurchmesser und Anschluss unterscheiden. Können Sie den für Ihre Anwendung benötigten Schallkopf nicht finden, kontaktieren Sie uns für anwendungsspezifische und spezielle Designs.