Phased Array

Durchführung Phased Array Ultraschallprüfung bei der Zeros GmbH

Phased Array

Durchführung bei der ZEROS GmbH

Die Zeros GmbH hat kontinuierlich in neue Technologien investiert und führt Ultraschall-Phased Array-Prüfungen durch.

Wie funktioniert die Phased-Array-Technologie

Die besondere Eigenschaft der Phased-Array-Technik, auch Gruppenstrahlertechnik genannt, ist die computergesteuerte differenzierte Anregung der einzelnen Schwinger (Zeit und Amplitude) eines Sensors mit mehreren (Einzel-) Schwingern. Durch Software ist es möglich ein fokussiertes Ultraschallfeld nach Winkel, Fokustiefe, Fokuslänge und Bündeldurchmesser zu ändern. Die Erzeugung dieser Schallfelder beruht auf der Überlagerung von Wellen, hervorgerufen durch zeitliche Verzögerungen der einzelnen Schwinger. Auf gleiche Weise wird das Echo aus dem gewünschten Fokuspunkt über eine berechenbare Zeitverzögerung empfangen.

Einfach gesagt sind in einem Prüfkopf mehrere Sensoren vereint die durch zeitliche Phasenverschiebung im selben Moment verschieden Winkel prüfen können und durch Software bildlich dargestellt werden.

3 Arten der Schallfeldsteuerung

Elektronischer Linien-Scan
Beim elektronischen Scannen wird eine Gruppe aktiver Sensoren unter gleichen Schallfeldbedingungen geführt. Die Bewegung erfolgt mit einem Winkel entlang der Sensorachse.

Sektor-Scan
Sektor-Scan wird auch Winkelscan genannt. Mit einem Winkelscan wird das Ultraschallfeld in einem bestimmten Winkelbereich mit einem definierten Fokus unter dem Gebrauch derselben Ultraschallelemente geschwenkt. Es können weitere Einschallbedingungen und unterschiedliche Winkelbereich hinzukommen.

Dynamische Tiefenfokussierung (DDF)

Die dynamische Tiefenfokussierung (DDF) ist eine programmierbare Anpassung in Echtzeit bei Empfang durch Ändern von Verzögerung, Verstärkung und Erregung der Einzelelemente als Funktion der Zeit. Die DDF ersetzt die Empfangsmodulierung für das Schallfeld durch mehrere Einzelmodulierungen im gewünschten Fokusbereich.
Anders gesagt ändert die DDF-Funktion dynamisch den Fokusabstand der einzelnen Echos. Die DDF verbessert deutlich die Nachweisempfindlichkeit und das Signal-Rauschverhältnis.

Phased-Array-Sensoren

Linearsensoren sind in der industriellen Andwendung am häufigsten. Eines der wichtigsten Eigenschaften von Linearsensoren ist das aktive Schallfeld (Apertur).
Die aktive Apertur (A) ist die gesamte aktive Sensorlänge. Die Apertur wid durch folgende Formel definiert:

A = (n-1)*p+e

Wobei:
n = Anzahl der Einzelelemente im Gruppenstrahler
p = Abstand zwischen den Mittenachsen zweier benachbarter Elemente
e = Elementbreite des einzelnen Piezo-Composite-Elements
g = Abstand zwischen den Elementen

Phased Array Sensorarten

  • Winkelsensoren
  • Integrierter Vorlaufkeil
  • Kleine Gehäusetotzone
  • Tauchtechnik
  • 2D Sensoren
  • 1.5D Sensoren
  • S/E Sensoren

Anwendungsgebiete

Phased Array Ultraschallprüfung

Phased Array ist ein geeignetes Prüfverfahren bei schallleitfähigen Werkstoffen. Dabei sucht man innere und äußere Fehler, wie zum Beispiel: bei Schweißnähten, Schmiedestücken, Guss, Halbzeugen oder Rohren. Das Auffinden von äußeren Fehlern ist vor allem bei Teilen wichtig, wo die innere Oberfläche nicht zugänglich ist.

Eine Sonderanwendung liegt im Bereich der Messung von Schichtdicken.

Ultraschallprüfung - Impuls Echo Verfahren
Ultraschallprüfung – Impuls Echo Verfahren

Ultraschallprüfung
kurz erklärt

Wie alle zerstörungsfreien Prüfverfahren ist auch die Ultraschallprüfung genormt und wird nach bestimmten Richtlinien durchgeführt. Vor der Durchführung wird auf der Oberfläche des Werkstückes ein Koppelmittel aufgetragen.

Mittels eines Prüfkopfes, welcher Ultraschall von 0,2 bis 50 MHz aussendet und empfängt, wird die zu prüfende Oberfläche abgefahren. Dies kann manuell, mechanisiert oder automatisch erfolgen. Bei letzterem wird zwecks Übertragung des Schallsignals das Prüfstück oft in eine geeignete Flüssigkeit getaucht oder definiert benetzt.

Das Ultraschallprüfgerät zeigt auf einem Display die Schallechokurve (Amplitude) an. Bei Veränderungen des Materials ändert sich auch die Echokurve (Amplitude) auf dem Display. Anhand dieser Veränderungen kann erkannt werden, wie die Qualität des Werkstoffes bzw. der Schweißnaht ist. Sehr leicht und schnell kann mit Ultraschall auch die Wandstärke einzelner Komponenten und Bauteile ermittelt werden, um beispielsweise den Ist-Zustand bestehender Verschleißteile zu messen.

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ZEROS Ultraschall Technik

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Zerstörungsfrei

Bei diesem Prüfverfahren wird das gesamte Volumen eines Prüfobjektes auf Fehler überprüft und dabei nicht zerstört.

Mobil oder Stationär

Nahezu alle Arten von Prüfteilen können mit Ultraschall sicher auf innere Fehler geprüft werden und das überall auf der Welt.

Dokumentation

Am Ende bekommen Sie von uns umgehend eine digitale Dokumentation.

Akkreditiert für die Ultraschallprüfung

DIN EN ISO 228252018-02
Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen -Ultraschallprüfung – Prüfung von Schweißverbindungen in austenitischen Stählen und Nickellegierungen

DIN EN ISO 16810 2014-07
Zerstörungsfreie Prüfung -Ultraschallprüfung -Allgemeine Grundsätze

DIN EN ISO 16826 2014-06
Zerstörungsfreie Prüfung -Ultraschallprüfung -Prüfung auf Inhomogenität senkrecht zur Oberfläche

DIN EN ISO 17640 2018-03
Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen
– Ultraschallprüfung – Techniken, Prüfklassen und Bewertung

DIN EN 10160 1999-09
Ultraschallprüfung von Flacherzeugnissen aus Stahl mit einer Dicke größer oder gleich 6 mm (Reflexionsverfahren)

DIN EN 10228-3 2016-10
Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl
– Teil 3: Ultraschallprüfung von Schmiedestücken aus ferritischem oder martensitischem Stahl

DIN EN 10228-4 2016-10
Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl
– Teil 4: Ultraschallprüfung von Schmiedestücken aus austenitischem und austenitisch-ferritischem nichtrostendem Stahl

DIN EN 10307 2002-03
Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung von Flacherzeugnissen aus austenitischem und austenitisch-ferritischem nichtrostendem Stahl ab 6 mm Dicke (Reflexionsverfahren)

DIN EN 10308 2002-03
Zerstörungsfreie Prüfung – Ultraschallprüfung von Stäben aus Stahl

DIN EN 12680-1 2003-06
Gießereiwesen -Ultraschallprüfung
– Teil 1: Stahlgussstücke für allgemeine Verwendung

DIN EN 12680-2 2003-06
Gießereiwesen -Ultraschallprüfung
– Teil 2: Stahlgussstücke für hoch beanspruchte Bauteile

DIN EN 12680-3 2012-02
Gießereiwesen -Ultraschallprüfung
– Teil 3: Gussstücke aus Gusseisen mit Kugelgraphit

DIN ISO 4386-1 2015-12
Gleitlager -Metallische Verbundgleitlager
– Teil 1: Zerstörungsfreie Ultraschallprüfung der Bindung für Lagermetallschichtdicken >= 0,5 mm

AD 2000-Merkblatt HP 5/3Anlage 1 2015-04
Zerstörungsfreie Prüfung der Schweißverbindungen
– Verfahrenstechnische Mindestanforderungen für die zerstörungsfreien Prüfverfahren

ASME-Code 2017
Section V /Article 4 Ultrasonic Examination Methods for Welds

ASME-Code 2017
Section V /Article 5 Ultrasonic Examination Methods for Materials

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