1/2009 19. Januar 2009

Technik + Trends Zeitschrift für die Herstellung und Verarbeitung von Eisen und Stahl 1/2009 19. Januar 2009 ISSN 0340-4803 Verlag Stahleisen GmbH, Postfach 105164, 40042 Düsseldorf PVSt, Deutsche Post AG, Entgelt bezahlt, 6447 32 stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1

Sonderdruck aus stahl und eisen 129 (2009), Heft 1, Seiten 31-37 Nachdruck verboten. Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf Fortschrittliche Prüfsysteme für die automatisierte Ultraschallprüfung von schweren Schmiedeteilen Advanced inspection systems for the automated ultrasonic testing of heavy forgings Jürgen Meiser, Nikolaus Blaes und Dieter Bokelmann Zwecks Steigerung automatisierter Prüfkapazität wurden bei der Saarschmiede GmbH in den Jahren 2006 bis 2007 zwei neue Scheibenprüfanlagen und eine neue Wellenprüfanlage installiert. Der mechanische Aufbau und das Ultraschallprüfsystem werden vorgestellt. Die Prüfung erfolgt durch Mehrkanaltechnik mithilfe konventioneller Prüfköpfe als auch mithilfe von Gruppenstrahlerprüfköpfen. Umfangreiche Datenverarbeitungsmöglichkeiten erlauben eine detaillierte Auswertung der abgespeicherten Daten. Spezielle Testkörper werden für die Qualifizierung der Prüfanlagen verwendet. For increasing automated inspection capacity two new disc inspection facilities and one new shaft inspection facility were installed at Saarschmiede GmbH in the years 2006 until 2007. The mechanical design and the ultrasonic inspection system are presented. The inspection is performed by multiple-channel technique using conventional and phased-array probes. Various data processing tools allow a detailed evaluation of the recorded data. Special test forgings are used for the qualification of the inspection facilities. Während zu früheren Zeiten die Ultraschallprüfung von schweren Schmiedestücken ausschließlich manuell mit mobilen Prüfgeräten erfolgte, besteht seit einigen Jahren in zunehmendem Maße die Forderung der Kunden nach mechanisierter bzw. automatisierter Anlagenprüfung ihrer Bauteile. Die Saarschmiede GmbH, Völklingen, hat sich bereits frühzeitig mit dieser Art der Ultraschallprüfung befasst und betreibt seit mehreren Jahren verschiedene Anlagen für die Prüfung von Scheiben, scheibenartigen sowie wellenförmigen Bauteilen. Aufgrund der stetig wachsenden Nachfrage nach automatisierter Anlagenprüfung wurde im Jahr 2006 beschlossen, zwei weitere Scheibenprüfanlagen sowie eine zusätzliche Wellenprüfanlage aufzubauen. Im Folgenden werden einerseits die Installation dieser neuen Prüfanlagen detailliert beschrieben als auch die Erfahrungen bei der Inbetriebnahme sowie Anlagenqualifizierungen geschildert. Auslegung der neuen Ultraschallprüfanlagen Bis zum Jahr 2006 standen zwei Scheibenprüfanlagen zur Verfügung. Während die Scheibenprüfanlage 2 ausschließlich für die Prüfung konturenarmer Scheiben mit einem Maximalgewicht von bis zu 10 t Automatisierte Ultraschallprüfung eines vorderen Domes für die Boosterteilherstellung der Ariane 5 (Abschlusskappe des Festtreibstoffbehälters) Automated ultrasonic inspection of a forward dome for the manufacturing of booster case components of Ariane 5 (end cape of the solid fuel tank) stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1 33

Technik + Trends 1 Scheibenprüfanlagen 3 und 4 Disc inspection facilities 3 and 4 Die durch die bestehenden Scheibenprüfanlagen 1 und 2 sowie Wellenprüfanlage 1 gegebenen Möglichkeiten und gesammelten Erfahrungen wurden bei der Projektierung der neuen Anlagen einbezogen. So wurden hinsichtlich der Bauteilabmessungen die neu aufzubauenden Scheibenprüfanlagen 3 und 4 auf folgende Kenndaten ausgelegt: Maximal zu prüfendes Bauteilgewicht: 65 t Durchmesserbereich zu prüfender Bauteile: 900 bis 3 500 mm Maximale Höhe zu prüfender Bauteile: 3 000 mm. Für die neu aufzubauende Wellenprüfanlage 2 wurden hinsichtlich der zu prüfenden Bauteilabmessungen folgende Parameter festgelegt: Maximal zu prüfendes Bauteilgewicht: 100 t Längenbereich zu prüfender Bauteile: 1 500 bis 15 000 mm. Die Investitionen bezüglich der neuen Scheibenprüfanlagen 3 und 4 sowie der neuen Wellenprüfanlage 2 stellen damit nicht nur eine reine Prüfkapazitätserhöhung dar, sondern erlauben nunmehr zukünftig auch die Prüfung von Bauteilen, die bisher ausschließlich einer manuellen Prüfung vorbehalten waren. Mechanischer Aufbau Nachfolgend wird der mechanische Aufbau der beiden Scheibenprüfanlagen und der Wellenprüfanlage 2 beschrieben. 2 Mechanik der Scheibenprüfanlagen 3 und 4 Mechanics of disc inspection facilities 3 and 4 dient, können auf der Scheibenprüfanlage 1 Bauteile mit einem Maximalgewicht von bis zu 40 t geprüft werden. Die Scheibenprüfanlage 1 bietet darüber hinaus die Möglichkeit, über Teach-In Konturen abzufahren, was damit auch die Prüfung von beispielsweise Domen für die Boosterherstellung erlaubt. Die mechanisierte bzw. automatisierte Ultraschallprüfung von Turbinen- und Generatorwellen erfolgt auf der seit 1996 bestehenden Wellenprüfanlage 1. Mittels dieser Anlage können Bauteile mit einem Maximalgewicht von 75 t und einer Maximallänge von knapp 12 m geprüft werden. Vorgetragen auf der Jahresveranstaltung STAHL 2008 am 13.-14. November 2008 in Düsseldorf. Dr.-Ing. Jürgen Meiser, Leiter Zerstörungsfreie Prüfung; Dr. Dipl.-Phys. Dipl.-Wirt.-Phys. Nikolaus Blaes, Leitung Qualitätswesen / Forschung und Entwicklung; Dr.-Ing. Dieter Bokelmann, Geschäftsführer, Saarschmiede GmbH Freiformschmiede, Völklingen. Mechanik der Scheibenprüfanlagen 3 und 4. Bild 1 zeigt eine Gesamtansicht der neu aufgebauten Scheibenprüfanlagen 3 und 4. Beide Anlagen wurden zum gleichen Zeitpunkt parallel nebeneinander installiert. Aus sicherheitstechnischen Gründen sind beide Anlagen jeweils von einem Sicherheitszaun umgeben. Zur Erleichterung der Bestückung ist im vorderen Bereich eine Tür vorhanden, die während des Prüfbetriebes über eine Photozelle gesichert ist. Das eigentliche Betreten der Anlagen erfolgt durch das Bedienerhaus über separate Türen. Pro Anlage ist im Bedienerhaus für jeden der beiden Prüfer ein gesonderter Arbeitsplatz, bestehend aus Bedien- und Auswertestation, eingerichtet. Die im Bild 2 dargestellte Mechanik setzt sich im Wesentlichen aus folgenden Komponenten zusammen: Drehvorrichtung mit Bauteilaufnahme Manipulatorsystem, bestehend aus vertikaler Säule mit Support für den horizontalen Ausleger horizontaler Ausleger Prüfkopfhaltersystem Wasserversorgung mit Absaugung und Rückführung. Die Konstruktion der Drehvorrichtung bilden drei Traversen, die in einem gemeinsamen Zentrum 34 stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1

miteinander verschraubt sind. Jede Traverse trägt einen auf ihr radial verschiebbaren Rollenbock mit vertikal angeordneten und das zu prüfende Bauteil tragenden Auflagerollen. Zusätzliche horizontale Führungsrollen gewährleisten, dass sich das Bauteil stets in zentrischer Position befindet. Eine der drei Auflagerollen wird von einem Drehstromgetriebemotor angetrieben und sorgt somit für die für die Prüfung erforderliche Rotation des Schmiedeteils. Zur Anpassung an die unterschiedlichen Bauteildurchmesser sind die Rollenböcke über Gewindespindel radial verstellbar. Diese radiale Verstellung geschieht nicht manuell, sondern wird von einem an einer der Spindeln angebrachten Drehstromgetriebemotor übernommen. Die Übertragung der aktuellen Winkelposition während der Drehung erfolgt mittels eines Reibrades, das pneumatisch gegen die zylindrische Außenoberfläche des rotierenden Bauteils gedrückt wird. Das Reibrad treibt einen mit ihm gekuppelten inkrementalen Drehgeber an. Die 0 - Signalerfassung erfolgt optoelektronisch über ein flexibles Glasfaserkabel. Das Manipulatorsystem, bestehend aus vertikaler Führungseinheit (z-achse) und Horizontalausleger (y-achse), hat einen von der Drehvorrichtung unabhängigen Aufbau. Damit sind Beeinflussungen aus Gewichten und rotierenden Massen der zu prüfenden Bauteile sowie Übertragung von Schwingungen auszuschließen. Da bei der Prüfung von Scheiben oder scheibenförmigen Bauteilen neben der radialen auch eine axiale Einschallung von den Stirnflächen gefordert ist, wurde der Horizontalausleger an seinen Enden mit einer Schwenkachse (v-achse) versehen. Diese Schwenkachse ist ebenso Grundvoraussetzung für die Prüfung von gekrümmten Oberflächen wie dies beispielsweise bei der Domprüfung gegeben ist. Die Schwenkachse verfügt über einen Flansch zum Adaptieren des Prüfkopfhalters. Als Ankoppelmittel wird Wasser verwendet. Hierzu wurde ein geschlossener Wasserkreislauf mit integriertem Filtersystem installiert. Um die Ankopplung der Prüfköpfe individuell vornehmen zu können, erfolgt die Einstellung der Koppelmittelzufuhr mittels Dosierventilen. Das Koppelwasser wird prüfkopfnah abgesaugt und in den Kreislauf zurückgeführt. Neben der eigentlichen Bedienstation in der Anlagenkabine wurde eine weitere Bedieneinheit, bestehend aus Bildschirm und Tastatur, direkt am z-turm montiert. Dies bietet dem Prüfer die Möglichkeit, das Ultraschallbild (A-Bild) direkt prüfkopfnah zu beobachten, um damit die für die Prüfung notwendigen Feinjustierungen vornehmen zu können. Mechanik der Wellenprüfanlage 2. Direkt im Anschluss an die Inbetriebnahme der Scheibenprüfanlagen 3 und 4 begann der Aufbau der neuen 3 Wellenprüfanlage 2 Shaft inspection facility 2 4 Mechanik der Wellenprüfanlage 2 Mechanics of shaft inspection facility 2 5 Prüfkopfhaltersystem der Scheibenprüfanlage 3 Transducer holder of disc inspection facility 3 stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1 35

Technik + Trends 6 Prüfkopfhaltersystem der Wellenprüfanlage 2 Transducer Holder of shaft inspection facility 2 Wellenprüfanlage 2. Bild 3 zeigt eine Gesamtansicht der Wellenprüfanlage 2 nach deren Fertigstellung. Die Anlage ist ebenfalls aus sicherheitstechnischen Gründen vollständig von einem Sicherheitszaun umgeben. Die sich an der Seitenwand befindliche und zur Erleichterung der Bestückung dienende Tür ist während des Prüfbetriebes gegen unbefugtes Betreten elektronisch verriegelt. Das Prüfpersonal kann lediglich durch eine separate Tür im Bedienerhaus die Anlage betreten. Im Bedienerhaus ist der Rechnerschrank untergebracht sowie die Bedienund eine separate Auswertestation installiert. In Bild 4 ist der mechanische Aufbau dargestellt, der sich im Wesentlichen aus folgenden Komponenten zusammensetzt: Drehvorrichtung (Rollenböcke und Driftrollen) Manipulatorsystem, bestehend aus einer vertikalen und horizontalen Linearführungseinheit Prüfkopfhaltersystem Wasserversorgung mit Absaugung und Rückführung. Zwei Rollenböcke mit je einem Auflagenrollenpaar dienen zur Lagerung des zu prüfenden Werkstückes. Die Rollenböcke stehen auf einem im Hallenboden fundamentierten Gleis, wodurch die Einstellung auf die unterschiedlichen Bauteillängen vorgenommen wird. Die Anpassung auf die verschiedenen Bauteildurchmesser erfolgt durch synchrone Verstellung der Rollenpaare. Eine Rolle wird durch einen frequenzgeregelten Drehstrommotor angetrieben und versetzt somit das zu prüfende Bauteil in Rotation. Um ein Wandern der Welle zu vermeiden, ist an jedem Ende jeweils ein Antidrift-Rollenständer installiert. An jedem der beiden Antidrift-Rollenständer ist zusätzlich eine Gebermechanik angebracht. Eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Wellenprüfanlage 1 ist dadurch gegeben, dass einer der beiden Rollenböcke höhenverstellbar ausgeführt wurde. Dadurch bietet sich zukünftig auch die Möglichkeit, Bauteile mit großen Durchmesserunterschieden, wie diese beispielsweise bei Wellenenden oder sogenannten Modulen gegeben sind, prüfen zu können. Mit dieser hydraulisch stufenlos regelbaren Höhenverstellung können Bauteildurchmesserunterschiede bis maximal 1 500 mm ausgeglichen werden. Das Manipulatorsystem besteht aus einer axialen Führungseinheit (x-achse) auf der die vertikale Führungseinheit (z-achse) befestigt ist. An der z-achse ihrerseits ist der horizontale Ausleger (y-achse) montiert, an dessen Ende sich die Aufnahme für das Prüfkopfhaltersystem befindet. Zur Anpassung an die unterschiedlichen Bauteildurchmesser sind beide Achsen motorisch verstellbar. Wie bei den Scheibenprüfanlagen ist auch hier am z-turm eine zusätzliche Bedieneinheit installiert, um damit die für die Prüfung notwendigen Feinjustierungen direkt prüfkopfnah vornehmen zu können. Als Ankoppelmittel wird auch an dieser Anlage Wasser verwendet. Um die Ankopplung der Prüfköpfe individuell vornehmen zu können, erfolgt die Einstellung der Koppelmittelzufuhr mittels Dosierventilen. Das überschüssige Wasser wird direkt prüfkopfnah wieder abgesaugt und dem geschlossenen Kreislauf zurückgeführt. Steuerung und Ultraschallprüfsystem Zur Anlagensteuerung wurde eine NC-Steuerung vom Typ Sinumerik 840D gewählt. Diese Steuerung wurde als eine vom Ultraschall-Datenerfassungs- und -Auswertesystem komplett unabhängige Einheit aufgebaut. Sie hat die Aufgabe, die mechanischen Komponenten der Prüfeinrichtung in ihren vorgegebenen Funktionen zu steuern, die Scanbewegungen zu regeln, Betriebszustände zu überwachen und der Ultraschallelektronik die Prüfsystempositionen in Relation zu dem zu prüfenden Teil anzugeben. Die Steuerung erlaubt eine zeitsynchrone Achsensteuerung über alle motorisch steuerbaren Achsen. Dadurch wird auch das Abfahren schwieriger Bauteilgeometrien ermöglicht, wobei die Programmierung dabei mithilfe der Teach-In-Methode erfolgt. Für die Bedienung der Manipulatorsteuerung ist im Bedienerhaus ein eigenes Terminal als stationäres Bedien- und Beobachtungssystem installiert. Zusätzlich lassen sich mithilfe eines mobilen Handpanels Einrichtvorgänge direkt an den mechanischen Komponenten vornehmen. Vor Prüfbeginn ist zunächst das komplette Bauteil zu teachen. Aufgrund der notwendigen Schallweg- und Empfindlichkeitsjustierung ist für 36 stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1

jeden Bauteildurchmesser eine eigene Codierung anzulegen. In Abhängigkeit von der Anzahl an unterschiedlichen Durchmessern ist die Prüfung demnach in verschiedene Prüfabschnitte untergliedert. Basierend auf der vorhandenen Steuerung ist es allerdings möglich, Bereiche mit nur kleinen Durchmesserunterschieden in einer Codierung abzufahren. Hierfür wurde eine sogenannte Sprungfunktion nachträglich programmiert. Mithilfe dieser Sprungfunktion wird der gesamte Prüfabschnitt so geteacht, dass zwischen Start- und Endposition in dem gewählten Prüfabschnitt eine oder mehrere Messfahrten mit zusätzlichen Positionierfahrten durchgeführt werden können. Bei den neuen Prüfanlagen hat man sich für das Ultraschallprüfsystem Saphir Plus entschieden. Bei diesem System handelt es sich um ein Mehrkanalsystem, das neben konventioneller Prüftechnik auch die Anwendung von Gruppenstrahlerprüfung erlaubt. Insgesamt stehen 64 Kanäle zur Verfügung, die gleichzeitig betrieben werden können. Bei 16 davon handelt es sich um konventionelle Prüfkanäle sowie 48 weitere Kanäle wahlweise für den Betrieb von drei Gruppenstrahlerprüfköpfen mit 16 Elementen oder von weiteren konventionellen Prüfköpfen. Die einwandfreie Funktion aller Kanäle sowie der gesamten analogen und digitalen Signalverarbeitung der Prüfgerätes kann vor und während des Prüfeinsatzes in kurzer Zeit durch eine automatisierte Prozedur überprüft werden. Das Ergebnis wird als Gut/Schlecht-Aussage, gegebenenfalls auch mit allen Messwerten und den zugehörigen Toleranzen, protokolliert und kann im Rahmen der Qualitätssicherung auf dem Urdatenträger gespeichert werden. Die jährlich durchzuführende Kalibrierung erfolgt mittels eines speziellen Kalibriermoduls. Das Prüfsystem wurde mit einer Fernwartungsschnittstelle versehen, um eventuelle Probleme umgehend analysieren und gegebenenfalls auch beheben zu können. Um kurze Kabelwege zu realisieren und um somit entsprechenden Verlusten vorbeugen zu können, wurde das Ultraschallprüfsystem jeweils im Bereich des Manipulators und damit prüfkopfnah installiert. Damit auch bei sehr langen Schallwegen immer eine ausreichende Verstärkungsreserve gegeben ist, wurde das Ultraschallprüfsystem mit Vorverstärkern ausgerüstet. Die Notwendigkeit eines mehrkanaligen Prüfsystems resultiert aus den Spezifikationen, nach denen die Bauteile zu prüfen sind. Sowohl für Scheiben als auch für Wellen hat die Prüfung überwiegend in mehreren Einschallrichtungen zu erfolgen. Zur Umsetzung einer Mehrkanalprüfung sind entsprechende Prüfkopfhaltersysteme für die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Prüfköpfe erforderlich. So wurden verschiedene Prüfkopfhaltersysteme hergestellt, ausgehend von einem Einfach-Prüfkopfhalter bis hin zum Vier-/Sechsfach-Prüfkopfhalter für die Aufnahme von maximal sechs Prüfköpfen. Bild 5 zeigt eine Aufnahme des Dreifach-Prüfkopfhaltersystems an einer der beiden Scheibenprüfanlagen. Dargestellt ist hierbei die radiale Einschallung an einer Scheibe, wobei es sich bei zwei Prüfköpfen um konventionelle Winkelprüfköpfe handelt. Der dritte Prüfkopf ist ein Gruppenstrahlerprüfkopf, der sowohl für die Senkrechtprüfung als auch für Winkeleinschallungen zur Abdeckung des Nabenbohrungsbereiches dient. Aufgrund der schwenkbaren v-achse kann das gleiche Prüfkopfhaltersystem ohne erforderlichen Umbau auch für die axiale Einschallung verwendet werden. In Bild 6 ist das Sechsfach-Prüfkopfhaltersystem der Wellenprüfanlage dargestellt. Diese maximal mögliche Bestückung erlaubt es, den umfangreichsten Prüfumfang für eine Welle in nur einem Scan zu realisieren, woraus sich eine Reduzierung der Prüfzeit ergibt. Neben der radialen Einschallung erlaubt die neue Wellenprüfanlage auch die axialen Einschallungen von den Stirnflächen. Diese war bis heute mit der Wellenprüfanlage 1 aufgrund der dafür fehlenden Steuerungselemente nicht möglich. Die Bedienung der neuen Anlagen erfolgt über eine jeweils im Bedienerhaus installierte Bedienerstation. Zur Datenaufnahme stehen dem Prüfer verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Grundsätzlich kann eine komplette HF-Datenaufnahme durchgeführt werden. Da dies allerdings mit einer enormen Datenmenge verbunden ist, wird normalerweise das Datenreduktionsverfahren ALOK angewendet. Das System erlaubt eine blendengesteuerte Aufnahme sowie eine Pixelierung für ausgewählte Laufzeitbereiche. Während der Prüfung stehen dem Prüfer 7 Ergebnis der axialen Messung der Testscheibe Result of axial inspection of the test disc stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1 37

Technik + Trends 8 Ergebnis der radialen Messung der Testscheibe Result of radial inspection of the test disc 9 Tomografie und axiale Projektion von Durchmesser 3 der Testwelle Tomography and axial projection of diameter no 3 of the test shaft 10 Vergleich Tomografie-Zeichnung von Durchmesser 3 der Testwelle Comparison tomography sketch for diameter no 3 of the test shaft zur Beobachtung der Messungen zahlreiche Tools zur Verfügung. So kann beispielsweise für jede Einschallrichtung das entsprechende A-Bild separat aufgerufen werden oder die Prüfergebnisse mittels der sogenannten Quasionline-Tomografie bereits visualisiert dargestellt werden. Basierend auf der installierten Steuerung ist es für bereits durchgeführte Prüfscans auch möglich ausgelöst durch das Plazieren des Cursors in der C-Bilddarstellung ausgewählte Positionen wieder automatisch anzufahren. Nach Abschluss der Prüffahrten werden die Daten abgespeichert und per Netzwerk an den sich ebenfalls in der Anlagenkabine befindlichen Auswerterechner geleitet, wo die Auswertung und letztendlich die Befunderstellung erfolgt. Aufgrund umfangreicher Tools ermöglicht die Auswertesoftware eine sehr detaillierte Auswertung der aufgenommenen Daten. Die Visualisierung von Fehlerlagen erfolgt durch Tomografiedarstellungen sowohl für die radialen als auch axialen Einschallrichtungen. Bei diesen Darstellungen können die Ergebnisse sämtlicher Einschallrichtungen gleichzeitig abgebildet werden oder beliebig zwischen diesen frei gewählt werden. Fehlerlagen werden hierbei in Echtzeitkoordinaten angezeigt. Voraussetzung hierfür ist, dass zu Prüfbeginn die notwendigen Parameter wie beispielsweise exakter Einschallwinkel oder genaue Positionsangabe der Prüfköpfe dem System angegeben werden. Mittels farbcodierter Skala, wobei jede Farbe einen bestimmten Verstärkungswert repräsentiert, lassen sich Aussagen über die Größe der gefundenen Anzeigen machen. Die Projektionsdarstellung umfasst verschiedene Schnittbilder, anhand derer die notwendigen Anzeigenkoordinaten bestimmt werden können. Einblendbare Cursor dienen hierbei zur genauen Anzeigenvermessung. Insgesamt bietet die Software dem Prüfer auch vielfältige Berechnungsmöglichkeiten, um eine exakte Auswertung der Prüfdaten durchführen zu können. Qualifizierung der Prüfanlagen Bevor eine neu aufgebaute Ultraschallprüfanlage für kundenspezifische Prüfungen verwendet werden darf, muss zunächst eine Qualifizierung mit anschließender Freigabe der Anlage durchgeführt werden. Aufgrund unterschiedlicher Prüfanforderungen hat dabei die Qualifizierung mit jedem der Kunden separat zu erfolgen. Neben der Kontrolle der Genauigkeiten der mechanischen Komponenten betrifft dies im Wesentlichen die Überprüfung der Leistungsfähigkeit des Prüfsystems. Für die Qualifizierung werden spezielle Testkörper verwendet, in die Testreflektoren wie Flachbodenbohrungen, Querbohrungen oder Nuten eingearbeitet sind. Die Testreflektoren sind bezüglich Abmessung 38 stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1

und Lage genau definiert. Die Testkörper sollten ähnliche Schallwege wie die später zu prüfenden Bauteile aufweisen. Die Saarschmiede GmbH verfügt seit mehreren Jahren über eine Testscheibe, die zur Qualifizierung der früheren Anlagen verwendet wurde und weiterhin zur jährlichen Anlagenüberprüfung dient. Da mit den neuen Scheibenprüfanlagen größere Bauteile geprüft werden können, wurde deshalb zusätzlich eine neue Testscheibe, ausgelegt auf die größeren Bauteilabmessungen, gefertigt. In diese Testscheibe wurden von einer Stirnfläche Flachbodenbohrungen unterschiedlicher Größe und variabler Tiefe sowie zusätzlich zwei Nuten in die Nabenbohrung eingebracht. Die Testscheibe wurde axial und radial geprüft. Bild 7 zeigt die Ergebnisse der axialen Senkrechtprüfung. Im linken Teil des Bildes ist die Tomografiedarstellung dieser Messung dargestellt. Bei den Reflektoren Nr. 3, 5 und 6 handelt es sich um einzeln eingebrachte Flachbodenbohrungen. Um auch das Auflösungsvermögen mehr oder weniger dicht beieinander liegender Anzeigen zu überprüfen, wurden im Anzeigengebiet Nr. 1 und 4 zwei Flachbodenbohrungen und im Anzeigengebiet Nr. 2 drei Flachbodenbohrungen in unterschiedlichen Abständen voneinander eingebracht. In allen Fällen konnten die Reflektoren getrennt nachgewiesen und damit aufgelöst werden. Im rechten Teil von Bild 7 ist die Lage der Reflektoren bezüglich der Scheibenhöhe zu erkennen, woraus die entsprechenden Schallwege und damit auch die Bohrungstiefen ermittelt werden können. Bild 8 zeigt die Ergebnisse der radialen Prüfung, wobei zur Abdeckung des Nabenbohrungsbereiches eine entsprechende Winkeleinschallung mittels Gruppenstrahler durchgeführt wurde. Deutlich zu erkennen sind nun auch die beiden in die Nabe eingebrachten Nuten als Ergebnis der Winkeleinschallung. Für die Qualifizierung der Wellenprüfanlage 2 wurde eine Testwelle, bestehend aus vier verschiedenen Durchmesserbereichen, verwendet. In Durchmesser 3 wurden neben einer Kerbe mehrere Flachbodenbohrungen radial eingebracht. Bild 9 zeigt die Tomografie sowie die axiale Projektion der Messfahrt, die mehrkanalig mit Gruppenstrahlerprüfkopf und zwei konventionellen Winkelprüfköpfen durchgeführt wurde. In beiden Darstellungen ist neben den Testreflektoren auch der Übergang zu Durchmesser 2 noch zu erkennen. In Bild 10 ist das Ergebnis der Prüfung mit den beiden konventionellen Winkelprüfköpfen separat dargestellt. Im direkten Vergleich zur Vorgabe lässt sich eine sehr gute Übereinstimmung der Messergebnisse feststellen. Im Durchmesser 4 der Testwelle befinden sich axial eingebrachte Testreflektoren. Geprüft 11 Vergleich Tomografie-Zeichnung von Durchmesser 4 der Testwelle Comparison tomography sketch for diameter no 4 of the test shaft wurde dieser Durchmesser ebenfalls mehrkanalig mit Gruppenstrahlerprüfkopf und zwei konventionellen Winkelprüfköpfen. Auch hier ist gemäß Bild 11 eine sehr gute Übereinstimmung zu erkennen. Anzumerken ist hierbei, dass die Tomografie in einer gegenüber der Zeichnung gespiegelten Darstellung vorliegt. Dies hängt damit zusammen, dass die Messung im Vergleich zur Zeichnung von der gegenüberliegenden Seite gestartet wurde und daher das Bezugsende für die Messung gegenüber des Zeichnungsbezuges liegt. Fazit Der Aufbau der neuen Scheibenprüfanlagen 3 und 4 sowie der Wellenprüfanlage 2 führt einerseits zu einer Erhöhung der Prüfkapazität im Bereich der mechanisierten bzw. automatisierten Anlagenprüfung. Aufgrund der Anlagenmechanik sowie der verwendeten Steuerung stellen die neuen Prüfanlagen andererseits auch eine Erweiterung des Spektrums automatisiert zu prüfender Bauteile dar. Das eingesetzte Ultraschallprüfsystem erlaubt eine Mehrkanalprüfung als Kombination von konventionellen Prüfköpfen zusammen mit Gruppenstrahlertechnik, woraus sich eine Reduzierung der Prüfzeit ergibt. Entsprechende Softwaretools liefern bereits während der Messung Informationen über die Qualität des Bauteils. Die Auswertesoftware bietet vielfältige Möglichkeiten zur exakten Analyse der abgespeicherten Messdaten. Für die Anlagenqualifizierungen wurden entsprechende Testkörper verwendet. Aufgrund der kundenspezifischen Prüfanforderungen hat die Anlagenqualifizierung separat für jeden Kunden zu erfolgen. j.meiser@saarschmiede.com stahl und eisen 129 (2009) Nr. 1 39