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07/2015
Für große Schmiedestücke, die insbesondere im Energiemaschinenbau in Form von Turbinen- und Generatorrotoren zum Einsatz kommen, sind in den vergangenen Jahrzehnten die Qualitätsanforderungen ständig angestiegen. Aufgrund des aufwendigen Fertigungsprozesses dieser Teile ist eine gründliche, fertigugngsbegleitende Prüfung mit zerstörungsfreien Prüfverfahren unerlässlich. Als wichtigstes Prüfverfahren hat sich hierbei die automatisierte Ultraschallprüfung etabliert [1].
Bei der automatisierten Ultraschallprüfung wird der Ultraschallprüfkopf entlang eines Prüfrasters auf dem Schmiedestück bewegt. Das Prüfraster ist definiert durch die Wahl des Messpunktabstandes (Abstand benachbarter Prüfpunkte in Scanrichtung) und die Wahl des Spurversatzes (Abstand benachbarter Prüfspuren). Die hier angesprochenen Schmiedestücke weisen aufgrund der Herstellung und Wärmbehandlung ein feinkörniges Gefüge auf, was wiederum eine niedrige Schallschwächung für den Ultraschall im Schmiedestück bedeutet. Deshalb werden oft Phantomanzeigen mit hoher Amplitude, sogenannte „Spätheimkehrer“, beobachtet. Um diese zu vermeiden muss für die Prüfung eine niedrige Impulsfolgefrequenz gewählt werden, die zu einer langen Prüfzeit führt. Eine Optimierung des Prüfrasters bedeutet also eine Optimierung der Prüfzeit und der Prüfkosten.
In zurzeit gültigen Regelwerken finden sich jedoch verschiedene Anweisungen zur Festlegung eines solchen Prüfrasters, die teilweise nicht eindeutig und für die automatisierte Prüfung nicht geeignet sind. Deshalb wurde im Unterausschuss „Automatisierte Prüfsysteme“ der DGZfP (Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung) eine Richtlinie erarbeitet, die die Vorgehensweise zur Festlegung eines solchen optimalen Prüfrasters zur vollständigen Volumenprüfung großer Schmiedestücke unter Berücksichtigung der Schallfeldgeometrie der eingesetzten Prüfköpfe beschreibt [2] [3].
Im Rahmen der Diplomarbeit wird die in der Richtlinie erarbeitete Vorgehensweise zur Bestimmung des Prüfrasters anhand von Simulationsrechnungen und Experimenten überprüft. Insbesondere wird die Auswirkung der Wahl des Prüfrasters auf die Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (POD-Probability of Detection) von Fehlern betrachtet. Hierzu werden POD-Berechnungen durchgeführt, mit denen die nachweisbare Fehlergröße in Abhängigkeit von der Prüfrastergröße ermittelt wird.