Kurzfassung + Plakat - NDT.net

DGZfP-Berichtsband 94-CD DGZfP-Jahrestagung 2005
Plakat 6 / Kurzfassung
2.-4. Mai, Rostock
Teilmechanisiertes Handprüfsystem für Radsatzwellen mit Längsbohrung auf
Basis der Gruppenstrahlertechnik
T. Heckel, A. Erhard, BAM Berlin
M. Schüßler, H. Hintze, Deutsche Bahn, Kirchmöser
Bei der betriebsbegleitenden Prüfung von Radsatzwellen mit Längsbohrung handelt es
sich um eine zeitaufwendige und komplexe Prüfaufgabe. Zur Zeit werden diese Prüfungen
im gefügten Zustand am Zug zum Großteil mit festen Einschallwinkeln entweder mittels
Handprüfung oder portablen mechanisierten Anlagen durchgeführt.
Der Einsatz von modernen Ultraschall-Sensorsystem auf Basis der Gruppenstrahlertechnik
für die Prüfung, erlaubt eine ortsabhängige Anpassung der Prüfparameter – z.B. der
Einschallwinkel - an die Bauteilgeometrie und die Reflektororientierung. In Kombination
mit bildgebenden Auswertungsverfahren angewendet, kann diese Technik gezielt als Analyseverfahren
eingesetzt werden.
Insbesondere im Hinblick auf die Entwicklung neuer Prüfaufgaben wurde für die Optimierung
der Prüftechnik an Wellen mit Längsbohrungen im Labormaßstab von der BAM in
Zusammenarbeit mit der DB-AG eine teilmechanisierte Prüfeinrichtung mit Gruppenstrahler
konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen.
Das Prüfsystem besteht aus einem Gruppenstrahlerprüfkopf mit 16 Elementen, der über
einen Schleifring angesteuert beliebig in der Wellenbohrung teilmechanisiert positioniert
werden kann. Die Koordinaten werden mit Positionsgebern erfasst. Die Datenerfassung
und die Auswertung erfolgen mit dem COMPAS-Prüfgerät.
Die Prüfergebnisse der Laboruntersuchungen werden vorgestellt. Insbesondere wird der
Einfluss des Einschallwinkels bei gegebener Bauteil- und Fehlergeometrie auf den Signal-
Rausch-Abstand betrachtet. Optimierungsmöglichkeiten für die Prüfpraxis werden vorgestellt.

Teilmechanisiertes Handprüfsystem für
Radsatzwellen mit Längsbohrung auf Basis
der Gruppenstrahlertechnik
* Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12200 Berlin
** DB Systemtechnik, Am Südtor, 14774 Brandenburg-Kirchmöser
T. Heckel *
A. Erhard *
H. Hintze **
T. Oelschlägel **
Im Hinblick auf die Optimierung der Prüftechnik an Wellen mit Längsbohrungen wurde von der BAM in Zusammenarbeit mit der DB-AG im
Labormaßstab eine teilmechanisierte Prüfeinrichtung mit Gruppenstrahlertechnik konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen.
Das Prüfsystem besteht aus einem Gruppenstrahlerprüfkopf mit 16 Elementen, der über einen Schleifring angesteuert beliebig in der
Wellenbohrung teilmechanisiert positioniert werden kann. Die Koordinaten werden mit Positionsgebern erfasst. Als Gerätesystem wird ein
COMPAS-Gruppenstrahlergerät verwendet.
Der Einsatz der Gruppenstrahlertechnik erlaubt eine ortsabhängigeAnpassung der Einschallwinkel an die Bauteilgeometrie und die
Reflektororientierung. In Kombination mit bildgebenden Auswertungsverfahren angewendet, kann diese Technik gezielt als Analyseverfahren
eingesetzt werden.
Modellrechnung-Schallfeld Prüfkopf-Prototyp
Gruppenstrahler mit 16 Elementen, Frequenz 4 MHz
Punktfokussiert bei s = 100 mm und Winkeln von 20° bis 80°
Messergebnisse
140
Versuchsaufbau
Andruckfedern
230
dB
60
58
56
54
52
50
48
46
80.0
26.7 53.5 106.7
0 mm
dB
60
59
58
57
56
54
52
49
46
40
28
133.3
Prüfkopf Schleifringübertrager Führungsstange
Echotomogramm der
Radsatzwelle mit Längsbohrung
40
13
Bauteilradius: 80 mm
Innenradius:
35 mm
PK-Einbaurichtung: negativ
Einschallwinkel: 45°
Fokus- Faktor: 0.500
Verstärkung:
17 dB
Pixelgröße:
0.52 mm
Schallgeschwindigkeit: 3255 m/s
Nut 1
Prüfung der Radsatzwelle mit einem 4 MHz Gruppenstrahler-Prüfkopf,
Nachweis der 2 mm tiefen Nut 1, S/R = 35 dB
1
dB
Prüfkopfgehäuse und Gehäuse
mit Schleifringübertrager
Echotomogramm der
Radsatzwelle mit Längsbohrung
dB
54
52
50
48
46
44
42
40
34
7
98.6
55.2 76.9 120.2
33.6 mm
Bauteilradius:
98 mm
Innenradius:
35 mm
PK-Einbaurichtung: positiv
Einschallwinkel: 45°
Fokus-Faktor: 0.995
Verstärkung:
11 dB
Pixelgröße:
0.42 mm
Schallgeschwindigkeit: 3255 m/s
Nut 2
54
dB
52
51
50
48
46
43
40
34
22
141.9
2
Messaufbau für die Prüfung der Welle mit
Längsbohrung mit der Gruppenstrahlertechnik
Prüfung der Radsatzwelle mit einem 4 MHz Gruppenstrahler-
Prüfkopf, Nachweis der 2 mm tiefen Nut 2, S/R = 22 dB
Die Bahn