Einsatz der Phased-Array-Technik mit Matrix-Sensoren bei stark schallschwächenden Werkstoffen

Die Ultraschallprüfung zählt zu den wichtigen Querschnittstechnologien in vielen industriellen Bereichen. Besondere Herausforderungen stellen moderne Gusswerkstoffe mit guten Korrosions- oder Hochtemperatureigenschaften. Im Hinblick auf eine quantitative Bewertung der Fehler nach Form, Größe, Ort und Orientierung hat sich die Synthetische Apertur Fokus Technik (SAFT) bewährt. Der Einsatz ist bei der Prüfung von stark schallschwächenden Materialien, z.B. CuNiAl-Bronzen, Duplex-Stählen und Nickel-Legierungen (Inconel 625), von großem Interesse. Diese quasi-tomographische Rekonstruktionsmethode führt mit Standard-Prüfköpfen zu einem verbesserten Signal-Rausch-Abstand bei der Fehlerrekonstruktion. Eine andere Möglichkeit, den ungünstigen Schalleigenschaften dieser Materialien zu begegnen, biet et der Einsatz der Phased-Array-Technik. Hier führt die gesteuerte Schallfeldfokussierung zu einer deutlichen Erhöhung der Schallenergie in den ausgewählten Tiefenbereichen bei gleichzeitiger Reduktion des Streuquerschnitts. Bei dem Einsatz der Phased-Array-Technik mit Matrix-Sensoren können neben dem standardisierten Einsatz auch weitergehende Ansätze wie z.B. die Total Focussing Method (TFM), bei welcher die Matrix-Elemente sowohl im Sende- als auch im Empfangsfall frei steuerbar sind, eingesetzt werden. Dieser Beitrag vergleicht Ergebnisse und Fortschritte bei der Inspektion schwer prüfbarer Werkstoffe, die durch die drei Prüfmethoden SAFT, Phased-Array und TFM mittels Matrix-Sensoren gewonnen wurden. Der Beitrag beschreibt außerdem die verfahrenstechnische Umsetzung und die Evaluation der Prüftechniken am Beispiel des Schiffspropellerwerkstoffs CU3