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Ultraschall gegen schadhafte Schweißnähte

Technik. – Zwecks Gewichtsersparnis gehen viele Maschinenbauzweige dazu über, ihre Produkte nicht mehr als gleichmäßig starken Blechen zu produzieren, sondern aus spezifisch gestalteten, so genannten Tailored Blanks. Bei diesen ist es allerdings von entscheidender Bedeutung, dass die Schweißnähte, die die unterschiedlichen Bleche zusammenhalten belastbar sind. Forscher vom Saarbrücker Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren haben eine Methode entwickelt, die Qualität der Schweißnähte zu überprüfen.

    Tailored Blanks sorgen bei gegebener Belastung für möglichst geringes Gewicht. Die Blechteile sind an den belasteten Stellen stark und fangen die Kräfte durch besondere Steifigkeit auf, an anderen Stellen, die wenig oder gar nicht belastet werden, sind sie dagegen dünner und sparen so Gewicht. Doch die aus unterschiedlichen Blechen zusammengeschweißten Teile müssen gerade an den Schweißnähten halten. Die Nähte sind daher der kritische Punkt für die Qualitätskontrolle. Kameras sind zwar schnell, blicken aber nicht ins Innere der Schweißnaht. Das können zwar Röntgenverfahren, aber sie sind langsam und teuer. Die Saarbrücker Prüfexperten setzen daher auf Ultraschall.

    Ultraschall ist ein klassisches Prüfverfahren, das bis zu einer gewissen Tiefe in das Material eindringen kann. Allerdings wird der Schallimpuls mit Hilfe von so genannten Koppelstrecken in das zu prüfende Stück gebracht. "Das sind meistens Flüssigkeiten, Wasser, Öle oder, wie in der Medizintechnik, Gele", erklärt Hans-Jürgen Salzburger vom Fraunhofer-Institut. Die Flüssigkeit stört jedoch auf dem Blechteil, das anschließend verarbeitet werden soll. Daher haben die Forscher einen Ultraschallkopf entwickelt, der ohne die flüssige Vermittlung funktioniert. Sie legen einen Wechselstromimpuls an das Werkstück an und überlagern diesen Impuls mit einem Magnetfeld. "Dadurch kann man in dem Blech eine Ultraschallwelle erzeugen", so Salzburger. An den Stellen, an denen kleine Luftblasen oder Risse die Eigenschaften des Blechs verändern, verändert sich die Ultraschallwelle und zeigt so die Unregelmäßigkeit an. Dabei können sogar unterschiedliche Fehler voneinander unterschieden werden. "Mit einer solchen zerstörungsfreien Prüfung kann man Abweichungen schon in einem frühen Stadium des Fertigungsprozesse erkennen", erklärt Salzburger. Und so kann man die Unregelmäßigkeiten während der Herstellung ausgleichen, ohne dass das Werkstück hinterher verschrottet zu werden braucht.

    [Quelle: Andrea Vogel]