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Flugzeitbeugungstechnik (TOFD)

1970
  • Maurice G. Silk
Techniker führt im Labor eine Laufzeitbeugungsmessung an einer Schweißverbindung durch.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Die Lichtlaufzeitbeugung (TOFD) ist ein hochpräzises Ultraschall Technik zur Erkennung und Größenbestimmung von Fehlern. Dabei werden separate Sende- und Empfangssonden verwendet. Anstatt die Amplitude einer starken Reflexion von der Oberfläche eines Fehlers zu messen, misst TOFD die Ankunftszeit der viel schwächeren Wellen, die von den oberen und unteren Spitzen des Fehlers gebeugt werden, was eine präzise Größenmessung durch die Wand hindurch ermöglicht.

Die TOFD-Methode stellt eine deutliche Abweichung von herkömmlichen amplitudenbasierten Ultraschalltechniken dar. Sie basiert auf dem physikalischen Phänomen, dass eine Ultraschallwelle, die auf die scharfe Kante einer Diskontinuität, beispielsweise die Ober- oder Unterseite eines Risses, trifft, als sekundäre Quelle fungiert und Schall in alle Richtungen abstrahlt. Diese abgestrahlte Energie wird als gebeugte Welle bezeichnet.

Bei einem typischen TOFD-Aufbau sendet eine Sendesonde einen breiten Ultraschallstrahl in das Material, und eine Empfangssonde, die in einem festen Abstand auf derselben Oberfläche positioniert ist, hört auf die Signale. Das erste Signal, das beim Empfänger ankommt, ist die "laterale Welle", die direkt vom Sender aus unter der Oberfläche verläuft. Wenn ein Riss vorhanden ist, kommen schwache, gebeugte Signale von den oberen und unteren Enden des Risses später an. Der Zeitunterschied zwischen dem Eintreffen der lateralen Welle und den gebeugten Signalen wird genau gemessen.

Unter Verwendung einer einfachen Geometrie und der bekannten Schallgeschwindigkeit im Material können die Flugzeitdaten in hochpräzise Messungen der Fehlertiefe und der Höhe durch die Wand umgewandelt werden. Ein entscheidender Vorteil von TOFD ist, dass die Genauigkeit der Größenbestimmung weitgehend unabhängig von der Ausrichtung des Fehlers und der Signalamplitude ist, wodurch die wichtigsten Einschränkungen der Impuls-Echo-Methoden überwunden werden. Dies macht es zu einem der zuverlässigsten Verfahren für die Größenbestimmung kritischer planarer Defekte wie Risse und fehlende Verschmelzung.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Werkstoffkunde

Typ

Prüfverfahren

Störung

Wesentliche

Verwendung

Nische/Spezialisiert

Vorläufer

  • grundlegendes Verständnis von Wellenbeugungsphänomenen aus der klassischen Physik
  • die Entwicklung der Impuls-Echo-Ultraschallprüfung
  • die Verfügbarkeit hochpräziser elektronischer Zeitschaltkreise und digitaler Signalverarbeitung
  • ein anerkannter Bedarf in der Industrie an zuverlässigeren Methoden zur Fehlergrößenbestimmung als denen, die auf der Signalamplitude basieren

Anwendungen

  • kritische Schweißnahtprüfung bei der Herstellung von Kernkraftwerken und Druckbehältern
  • Überwachung des Risswachstums in Stromerzeugungskomponenten im Betrieb
  • Inspektion von Pipeline-Rundschweißnähten für die Öl- und Gasindustrie
  • Qualitätskontrolle bei der Herstellung hochintegrierter Komponenten
  • Bewertung der strukturellen Integrität in der Luft- und Raumfahrt

Patente:

NA

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Verwandt mit: TOFD, Flugzeitbeugung, NDT, Rissgrößenbestimmung, Fehlererkennung, Schweißnahtprüfung, Beugung, Ultraschallprüfung, zerstörungsfreie Prüfung, strukturelle Integrität.

Historischer Kontext

Flugzeitbeugungstechnik (TOFD)

1962
1964
1970
1970
1970
1970
1972
1960
1963
1965-12-21
1970
1970
1970
1970
1974

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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