Bestimmung von Werkstoffkennwerten mit Ultraschallverfahren - ist der 'Goldbarren' echt?

Böttcher, René; Spieß, Lothar GND

Derzeit werden für die vielfältigen Anforderungen in der Technik immer neue Werkstoffe entwickelt. Zur Sicherung einer gleichbleibenden Qualität ist die Bestimmung von mechanischen Werkstoffkennwerten wie Elastizitätsmodul, Gleitmodul, Querkontraktionszahl, aber auch die Gefügebeurteilung, notwendig. Diese Kenngrößen sollten zerstörungsfrei ermittelbar sein. Mit Impulsecho-Ultraschallverfahren in Tauchtechnik und einer speziellen Fourierfilterung der Echosignale lassen sich auch an dünnen Proben mit einer kleinen Stufe mit der vorgestellten Methode diese Kennwerte sicher bestimmen. Gegebenenfalls lassen sich sogar real geformte Bauteile mit einer entsprechenden Stufe untersuchen. Es wird dabei an den Differenzsignalen die Schallgeschwindigkeit bestimmt. Vorteilhaft ist dabei die konstante Ankopplung in Tauchtechnik. Durch die Fourierfilterung lassen sich so Stufen bzw. Schichten ab 200 μm und größer, je nach Schallgeschwindigkeit des Materials, mit hoher Genauigkeit untersuchen. Über die gegebenenfalls mögliche Trennung vom Echo der Vorderseite und der Rückseite des Bleches lässt sich die Schwächung ermitteln und damit sind Aussagen zum Gefüge möglich [1]. Damit lassen sich zerstörende Messungen mit komplizierteren Anforderungen an die Probe, wie beim Zugversuch, stark einschränken. Aber auch über die Messung der Schallgeschwindigkeit Longitudinal oder Transversal nicht in Tauchtechnik lassen sich Fälschungen, wie derzeit an „Goldbarren“ aus Wolfram sicher nachweisen. Die Fälschungen sind nur mit einer dicken, nicht durch Röntgenfluoreszenz durchdringenden Goldschicht plattiert. Die erheblichen Unterschiede in der Schallgeschwindigkeit im Wolfram mit 5261 m/s zum Gold mit 3240 m/s sind zerstörungsfrei sicher messbar und erfassen den gesamten Probenbereich. Die Gesamtdicke muss lediglich zugänglich sein. Es brauchen so bei der Goldbarrenprüfung keine Späne entnommen oder Kerben eingeschlagen werden.

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Böttcher, René / Spieß, Lothar: Bestimmung von Werkstoffkennwerten mit Ultraschallverfahren - ist der 'Goldbarren' echt?. Ilmenau 2016. ilmedia.

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