2.3 Wellenausbreitung
Schallenergie, die zur Fehlererkennung eingesetzt wird, breitet sich in verschiedenen Wellenmodi, basierend auf der Wellenrichtung und der entsprechenden Bewegung der Moleküle im Prüfteil aus. Die häufigsten eingesetzten Modi sind Longitudinalwellen, Transversalwellen und Oberflächenwellen.
Longitudinalwellen: Bei Longitudinalwellen erfolgen die Schwingungen parallel zur Ausbreitungsrichtung der Wellenfront. Hörbare Schallwellen sind Longitudinalwellen. Bei den bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung verwendeten Wellenmoden breiten sich Longitudinalwellen am schnellsten aus, mit ungefähr 5900 Meter pro Sekunde in Stahl. Longitudinalwellen können durch Brechung oder Reflexion in Transversalwellen umgewandelt werden, wie in Abschnitt 2.5 beschrieben.
Transversalwellen: Bei Transversalwellen erfolgen die Schwingungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Wellenfront. Transversalwellen haben einer geringere Geschwindigkeit und eine kürzere Wellenlänge als Longitudinalwellen der gleichen Frequenz und sie werden meistens zur Schrägeinschallung bei der Ultraschallprüfung eingesetzt. Die typische Transversalwellengeschwindigkeit in Stahl beträgt ungefähr 3250 Meter pro Sekunde. Transversalwellen können nur in Festkörpern auftreten, nicht in Flüssigkeiten oder Gasen. Sie können durch Reflexion oder Brechung an einer Materialgrenze in Longitudinalwellen umgewandelt werden.
Oberflächenwellen: Oberflächenwellen, auch als Rayleigh-Wellen bekannt, bewegen sich oszillierend entlang der Oberfläche des Prüfteils bis zu einer Tiefe von einer Wellenlänge. Ihre Geschwindigkeit und Wellenlänge ähneln den Transversalwellen. Ozeanwellen sind Oberflächenwellen. Oberflächenwellen können zur Erkennung von Rissen an der Oberfläche eines Prüfteils eingesetzt werden.
Es gibt mehrere zusätzliche Wellenmoden, die jedoch bei der Ultraschall-Fehlersuche viel seltener verwendet werden. Dazu gehören Lamb-Wellen und verschiedene andere Formen von Plattenwellen und geführten Wellen, die in diesem Tutorial nicht erklärt werden.
