Ultraschall-Prüfung von Werkstücken nach dem Impuls-Laufzeit-Verfahren

Zusammenfassung

Ein wichtiges Teilgebiet der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung stellt die Ultraschallprüfung dar. Sie nutzt die Reflexion und Brechung von Ultraschallwellen an den Grenzflächen aus, die Werkstoffbereiche unterschiedlichen Schallwiderstandes trennen. Lunker, nichtmetallische Einschlüsse sowie Risse lassen sich auf diese Weise nachweisen, wenn sie eine hinreichend große flächenhafte Ausdehnung besitzen, Schallwellen sind elastische Schwingungen deformierbarer Medien. In Gasen und Flüssigkeiten, die keine oder nur äußerst geringe Schubkräfte übertragen können, sind Schallwellen Longitudinalschwingungen. In Festkörpern treten dagegen longitudinale und transversale elastische Schwingungen auf. Bei einer ungedämpften akustischen Schwingung wird die Auslenkung η der Moleküle bzw. Atome in x-Richtung durch die Beziehung

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(43.1)

beschrieben. Dabei ist η _max die Amplitude, ν die Frequenz, λ die Wellenlänge und t die Zeit. Durch Differentiation nach der Zeit erhält man daraus die Teilchengeschwindigkeit zu

EquationSource % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagCart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamODaiabg2 % da9maalaaabaGaamizaiabeE7aObqaaiaadsgacaWG0baaaiabg2da % 9iabeE7aOnaaBaaaleaaciGGTbGaaiyyaiaacIhaaeqaaOGaaGOmai % abec8aWjabe27aUjGacogacaGGVbGaai4CamaadmaabaGaaGOmaiab % ec8aWnaabmaabaGaamODaiaadshacqGHsisldaWcaaqaaiaadIhaae % aacqaH7oaBaaaacaGLOaGaayzkaaaacaGLBbGaayzxaaaaaa!54D2!]]</EquationSource><EquationSource Format="TEX"><![CDATA[ $$v = \frac{{d\eta }}{{dt}} = {\eta _{\max }}2\pi \nu \cos \left[ {2\pi \left( {vt - \frac{x}{\lambda }} \right)} \right] $$

(43.2)

Der Ausdruck

EquationSource % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagCart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamODamaaBa % aaleaacaWGHbaabeaakiabg2da9iabeE7aOnaaBaaaleaaciGGTbGa % aiyyaiaacIhaaeqaaOGaaiOlaiaaikdacqaHapaCcqaH9oGBaaa!42AA!]]</EquationSource><EquationSource Format="TEX"><![CDATA[ $$ {v_a} = {\eta _{\max }}.2\pi \nu $$

(43.3)

wird als Schallschnelle bezeichnet.