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Grundlegende Untersuchungen zur Spannungsmessung mittels Ultraschall an Werkstoffen im Triebwerksbau

By Sebastian Hubel, Alexander Dillhöfer, Hans Rieder, Martin Spies, Joachim Bamberg, Roland Hessert and Christina Preikszas

Abstract

Damit moderne Flugtriebwerke ihren hohen Ansprüchen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer gerecht werden können, ist es notwendig, dass das vorhandene Werkstoffpotential ihrer Bauteile optimal ausgenutzt wird. Vor diesem Hintergrund kommt den Eigenspannungen im Bauteilvolumen eine besondere Bedeutung zu, da sie z.B. den Bauteilverzug während des gesamten Fertigungsprozesses steuern und so die Wirtschaftlichkeit der Fertigung deutlich beeinflussen. Die Bestimmung von Volumen-Eigenspannungen mittels Ultraschall ist eine schnelle und zerstörungsfreie Methode und zählt bei Stahlbauteilen zu den etablierten Verfahren. Ziel unserer Untersuchungen war es daher festzustellen, ob sich diese Messmethode auch auf Nickel- und Titan-Werkstoffe des Triebwerksbaus übertragen lässt. Wir berichten in diesem Beitrag über grundlegende Untersuchungen, die wir hinsichtlich der erzielbaren Messeffekte durchgeführt haben. In experimentellen Untersuchungen mit Standard-Prüfköpfen haben wir in einachsigen Zugversuchen die Sensitivität der Laufzeiten verschiedener Ultraschallwellen bezüglich der Spannungsänderungen ermittelt. Daraus lassen sich Wichtungsfaktoren berechnen, die den Zusammenhang zwischen Spannungs- und Geschwindigkeitsänderung von Longitudinalwellen und zur Spannungsrichtung unterschiedlich polarisierter Transversalwellen angeben. Von einem Schmiedeteil aus Inconel 718 wurden an unterschiedlichen Stellen Proben herauspräpariert und zum Teil wärmebehandelt, um auch die Einflüsse des Texturzustandes auf das Messergebnis untersuchen zu können . In unserem Beitrag fassen wir die Grundlagen des Verfahrens zusammen, berichten über die Anpassung und Assemblierung eines Mess-Systems für die hochgenaue Ultraschalllaufzeitmessung und bewerten die an den verschiedenen Proben erzielten Ergebnisse hinsichtlich der weiteren Vorgehensweise

Topics: Ultraschall, Spannungsmessung, Theorie, Zugversuch, Validierung
Year: 2012
OAI identifier: oai:fraunhofer.de:N-230050
Provided by: Fraunhofer-ePrints
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