Untersuchung der Charakterisierungsmöglichkeit von kritischen Lötnahtmerkmalen mittels der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der Qualitätssicherung wird die zerstörungsfreie Ultraschallprüfung häufig zur schnellen und berührungslosen Prüfung wie z.B. zur Schichtdickenmessungen an beschichteten Bauteilen oder zur Detektion von Poren, Rissen oder Lunkern in urgeformten oder gefügten Bauteilen eingesetzt. Die Grundlage der Ultraschallprüfung ist die Reflexion der Ultraschallwellen, die an Materialübergängen höher ist als im homogenen Werkstoff. Dies ermöglicht auch den Einsatz der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung an gelöteten Bauteilen. Somit können Fehlstellen, wie z.B. Lunker oder Poren, aber auch Sprödphasen detektiert werden. Fügeverbunde aus Aluminium und Stahl, die mit einem Lot auf Aluminiumbasis gefügt werden, neigen während des Lötprozesses zur Ausbildung von AlxFey Sprödphasen. Die Art der auftretenden Sprödphase hängt u.a. von der Löttemperatur, der Haltezeit und der Lötgutbreite ab. Neben der Detektion der Fehlstellen bietet die Ultraschalltechnik auch potentiell die Möglichkeit die Lötgutbreite zu bestimmen. Da Grundwerkstoff und Lot häufig aus unterschiedlichen Legierungen bestehen, reflektieren die Ultraschallwellen bei gelöteten Fügeverbunden an den beiden Übergängen vom Grundwerkstoff zum Lötgut. Einflussfaktoren sind dabei u.a. die Lötgutbreite sowie der Impedanzunterschied der Werkstoffe. Für die Untersuchungen wurden unterschiedliche Fügeverbunde hergestellt. Zum einen wurden artfremde Fügeverbunde aus der Aluminiumlegierung AW6060 und dem austenitischen Stahl X5CrNi18-10 gefertigt. Mit diesen wurde der Einfluss der Sprödphasen auf die Ultraschallmessung sowie die Auflösungsmöglichkeit untersucht. Des Weiteren wurden artgleiche Fügeverbunde aus dem WC-Co-Hartmetall K20 mit unterschiedlichen Lötgutbreiten hergestellt. Anhand dieser wurde der Einfluss der Lötgutbreite auf das Ultraschallsignal untersucht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- „Einfluss der Ultraschall-Prüfparameter auf die Detektion von Imperfektionen im 1.4301 / Ni620-Fügeverbund mit unterschiedlichen Lötspaltbreiten“ Werkstoffe und Bauteile auf dem Prüfstand: Prüftechnik – Kennwertermittlung – Schadensvermeidung, Herausgegeben von Hans-Jürgen Christ, ISBN 978-3-88355-418-1, S. 305-310, Tagung „Werkstoffprüfung“ 3. und 4. Dezember 2019 in Neu-Ulm
A. Eilers, W. Tillmann, R. Zielke
- „Einfluss der Ultraschall-Prüfparameter auf die Detektion von Imperfektionen in gelöteten Fügeverbunden”, Sonderband “ZfP heute – Wissenschaftliche Beiträge zur zerstörungsfreien Prüfung 2020”; ISBN 978-3-947971-10-7; Seite 85-89; DGZfP 2020
R. Zielke, W. Tillmann, A. Eilers, J. Bültena, K. Schmidt
