Di.3.B - Schallemissionsprüfung / 18.09.2012E. Kühnicke, M. Sause |
Di.3.B.1
13:00
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Schallemissionsanalyse zur Prozessüberwachung beim thermischen Spritzen
R. Zielke, M. Abdulgader, W. Tillmann, G. Wang, TU Dortmund
Kurzfassung:
Mit Hilfe des thermischen Spritzens werden Bauteile mit Schichten versehen, welche z.B. den Verschl...
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Mit Hilfe des thermischen Spritzens werden Bauteile mit Schichten versehen, welche z.B. den Verschleiß-, Korrosions- und Hochtemperaturschutz gewährleisten. Bei dem Beschichtungsprozess wird das Spritzmaterial an-, auf- oder abgeschmolzen. Danach werden die Partikel beschleunigt und prallen schließlich auf die vorbereitete Bauteiloberfläche auf und bilden somit die Schicht. Die sich dabei einstellende Schichtqualität hängt primär von Partikelgeschwindigkeit und Temperatur ab, die wiederum von Geräteparametern wie Stromstärke oder Gasdruck abhängen. Weiterhin beeinflussen auch die Umgebungstemperatur sowie die Luftfeuchtigkeit die Schichtqualität.
Eine Möglichkeit zur Prozessüberwachung stellt die Schallemissionsanalyse dar. Mit dieser kann sowohl der Beschichtungsprozess durch gleichzeitige Aufnahme und Auswertung der Schallsignale an der Spritzpistole und Substrat überwacht, als auch die nach der Beschichtung möglichen Abkühlrisse detektiert werden.
Im Beitrag wird das für die angestrebte Prozessüberwachung erstellte Schallemissionsanalysesystem vorgestellt. Weiterhin werden die Ergebnisse zur Überwachung von Beschichtungsparametern, wie Stromstärke und Gasdruck, zur Messung von Fluktuationen des Lichtbogens sowie zur Detektion von Abkühlrissen vorgestellt.
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Di.3.B.2
13:20
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Schallemissionsmessungen zur Prüfung von Hochtemperaturstählen bezüglich ihres Kriechverhaltens („Hot Pipes“)
B. Weihnacht, B. Frankenstein, E. Schulze, Fraunhofer IKTS, Dresden
Kurzfassung:
Kraftwerke erhöhen zur Steigerung ihres Wirkungsgrades die Betriebstemperatur, wodurch der Einsatz ...
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Kraftwerke erhöhen zur Steigerung ihres Wirkungsgrades die Betriebstemperatur, wodurch der Einsatz neuer Stahlsorten und die dauerhafte Überwachung der Bauteile an kritischen Stellen notwendig werden. Dabei treten zunehmend Phänomene wie Kriechen in den Vordergrund, deren Bewertung nach wie vor sehr schwierig ist. Es existiert außer punktuellen Spannungs-Dehnungsmessungen kein Standardverfahren, welches Rohrleitungen im Hochtemperaturbereich zuverlässig überwachen kann. Im Rahmen des hier vorgestellten Projektes „Hot Pipes“ wird das Kriechverhalten von Zugproben aus 9%Cr-Stahl im Labormaßstab untersucht. Dafür stehen eine niederzyklische Zugmaschine der Firma Zwick und ein integrierter Hochtemperaturofen zur Verfügung. Die in Kriechversuchen vorgeschädigten Zugproben wurden bei verschiedenen Temperaturen und Zugspannungen mit Schallemissionsmessungen überwacht. Bei diesem Verfahren werden akustische Signale, die in der Probe durch die niederzyklische Belastung und die damit verbundenen Relaxationsprozesse entstehen, erfasst. Die Technik der Schallemissionsprüfung basiert darauf, dass dynamische Verschiebungen im Nanometer-Bereich an der Oberfläche von belasteten Prüfobjekten mittels hochempfindlicher piezoelektrischer Sensoren im Frequenzbereich von ca. 50 kHz bis 1 MHz detektiert und in elektrische Signale umgewandelt werden. Diese Oberflächenverschiebungen werden durch akustische Wellen verursacht, welche durch kurzzeitige, sehr kleine Materialverschiebungen, zum Beispiel infolge Rückfederung des Materials bei schnell ablaufenden Prozessen, wie Mikrorissbildung, Rissfortschritt, Rissuferreibung etc. entstehen. Aus der Laufzeit der Signale von den einzelnen schallemittierenden Quellen (aktive Risse, Verbundstörungen, Reibung) zu mehreren Sensoren (mindestens zwei bei linearer Ortung in der Zugprobe), kann auf die Position der aktiven Schädigung zurückgerechnet werden und Störgeräusche im Einspannbereich ausgegliedert werden. Wegen der Temperaturen bis 600°C während des Experimentes wurden die Sensoren außerhalb des Hochtemperaturofens angebracht und das Zuggestänge als Wellenleiter genutzt. Die Auswertung der Signale erfolgt bezüglich üblicher Schallemissionsparameter wie z.B. Burstlänge, Maximalamplitude, Energiegehalt und Frequenzspektrum. Die Ergebnisse demonstrieren die Eignung des Verfahrens. Erste Korrelationsansätze zwischen dem Grad der Probenvorschädigung und spezifischen Schallemissionsparametern wurden bereits untersucht.
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Di.3.B.3
13:40
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Schallemissionsanalyse an Schneeproben
M. Fellner, Joanneum Research Forschungsgesellschaft, Graz, Österreich
K. Mayer, Bosch Mahle Turbo Systems Austria, St. Michael ob Bleiburg, Österreich
M.J. Moser, TU Graz, Österreich
Kurzfassung:
Die kontinuierliche Überwachung von Bruchvorgängen innerhalb einer Schneedecke könnte dazu beitrage...
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Die kontinuierliche Überwachung von Bruchvorgängen innerhalb einer Schneedecke könnte dazu beitragen, die physikalischen Vorgänge vor und während des Abgangs trockener Schneebrettlawinen vollständig zu verstehen. Somit wären Prognosen über bevorstehende Lawinenabgänge möglich. Im Gegensatz dazu können mit derzeit verwendeten Methoden (Geophonen) nur bereits stattfindende Lawinenabgänge geortet werden.
In einem Kältelabor wurden mit den Methoden der SEA (Ermittlung klassischer zeitbezogener Parameter und Parameter im Frequenzbereich) Belastungstests an verschiedenen Schneeproben durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass Signale vor gravierenden Bruchvorgängen typischerweise von langer Dauer und hoher Energie waren. Die Hauptenergie der Signale lag typischerweise in einem Frequenzband um 30 kHz, aber auch bei 100 kHz, 200 kHz und 500 kHz konnten relevante Signalanteile beobachtet werden.
Dreidimensionale Lokalisierungsexperimente zeigten darüber hinaus, dass sogenannte Schwachschichten innerhalb des geschichteten Aufbaus einer Schneedecke als typischer Lokalisationsort für lawinenauslösende Brüche in Frage kommen.
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