DE19514281A1 - Ultrasonic coupling agent - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschall-Koppelmittel für das Ausfül len eines Spaltes zwischen einem zu untersuchenden Objekt und einem Ul traschall-Prüfkopf, der relativ zur Oberfläche des Objekts bewegbar ist, wobei das Koppelmittel eine gelförmige bis flüssige Konsistenz aufweist. Ultraschall-Koppelmittel sollen sicherstellen, daß sich zwischen dem Prüf kopf und dem zu untersuchenden Objekt keine ungewollten Einschlüsse, insbesondere keine Luftblasen befinden. Durch Luftblasen würde die Schal lausbreitung erheblich verändert, Luftblasen könnten Fehler im Objekt vortäuschen, die tatsächlich nicht vorhanden sind.The invention relates to an ultrasonic coupling means for filling len a gap between an object to be examined and an ul ultrasound probe that can be moved relative to the surface of the object, wherein the coupling agent has a gel-like to liquid consistency. Ultrasonic coupling agents are intended to ensure that there is a gap between the test head and the object to be examined no unwanted inclusions, in particular there are no air bubbles. Air bubbles would make the scarf Spreading changed significantly, air bubbles could cause errors in the object pretend that are actually not there.
Von der Anmelderin wird ein Koppelmittel der eingangs genannten Art an geboten, das aus Wasser, Glykol und Wirkstoffen zusammengesetzt ist. Kop pelmittel der eingangs genannten Art sind auch aus einem Prospekt der Firma Echo Ultrasound (USA) bekannt. Diese bietet beispielsweise unter dem eingetragenen Warenzeichen das Produkt Ultragel II an. Nach dem Da tenblatt handelt es sich um ein Koppelmittel hoher Impedanz und hoher Viskosität, es wird für kritische Ultraschall-Prüfverfahren eingesetzt, bei spielsweise bei Flugzeugen und Komponenten nuklearer Anlagen. Das Kop pelmittel kann einfach mit Wasser entfernt werden, es trocknet nur sehr langsam aus.A coupling agent of the type mentioned at the outset is proposed by the applicant offered, which is composed of water, glycol and active ingredients. Cop Pel means of the type mentioned are also from a prospectus Echo Ultrasound (USA) known. This offers, for example, under Ultragel II to the registered trademark. After the da tenblatt is a coupling agent of high impedance and high Viscosity, it is used for critical ultrasonic test methods, at for example for aircraft and components of nuclear plants. The Kop Pelmittel can be easily removed with water, it only dries very much slowly out.
Von der genannten US-Firma werden noch eine Vielzahl von anderen Kop pelmitteln angeboten, zumeist in mehreren Viskositätsstufen, die Viskositä ten reichen von flüssig bis gelförmig. Unter gelförmig wird dabei die Kon sistenz verstanden, wie sie Gelatineprodukte, beispielsweise Götterspeise, aufweisen. Pastös bedeutet nicht-fließfähig, aber verformbar. Die Konsi stenz des Koppelmittels wird so gewählt, daß bei der jeweiligen Anwendung ein Spalt zwischen dem Ultraschall-Prüfkopf und der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts vollständig und unterbrechungsfrei gefüllt ist. Die Koppelmittel sollen sich einfach auf eine Oberfläche des zu untersuchen den Objekts auftragen lassen, ebenso einfach sollen sie sich wieder ent fernen lassen. Sie sollen in vorgegebenem Temperaturbereich die notwendi ge Konsistenz aufweisen.A large number of other Kop pelmittel offered, mostly in several viscosity grades, the viscosity ten range from liquid to gel. The con understood how they use gelatin products, such as exhibit. Pasty means non-flowable, but deformable. The consi The coupling agent is selected so that in the respective application a gap between the ultrasonic probe and the surface of the examined object is completely and uninterruptedly filled. The Coupling agents are said to be easy to examine on a surface of the let the object be applied, just as easily they should escape again let away. They should be the necessary in a given temperature range have a consistency.
Nachteilig bei den Koppelmitteln der eingangs genannten Art ist die Ver schiebbarkeit des Prüfkopfes gegenüber der Oberfläche des zu untersu chenden Objekts. Gerade bei Koppelmitteln geringer Viskosität, beispiels weise pastösen Koppelmitteln, ist eine Bewegung des Prüfkopfes über die Oberfläche oftmals dadurch behindert, daß der Prüfkopf sich an der Ober fläche festsaugt oder nicht mit gleicher Kraft kontinuierlich über eine Oberfläche bewegen läßt. Derartige pastöse Koppelmittel setzt man jedoch gern ein, weil sie sich nicht selbständig über die Oberfläche des zu unter suchenden Objekts verteilen und auch an schräg verlaufenden Flächen usw. gut einsetzbar sind.The disadvantage of the coupling means of the type mentioned is Ver sliding of the test head against the surface of the test object. Especially with coupling agents of low viscosity, for example wise pasty coupling agents, is a movement of the test head over the Surface often hindered by the fact that the test head is on the upper sucked in or not with the same force continuously over a surface Surface moves. However, such pasty coupling agents are used like one, because they are not independent on the surface of the under Distribute searching object and also on sloping surfaces, etc. are good to use.
Bei Koppelmitteln nach dem Stand der Technik kann erhöhter Verschleiß an den Prüfköpfen auftreten. Es wurde festgestellt, daß in vielen Fällen die zu messenden Schallimpulse relativ stark schwanken. Insgesamt wird oft nur bei großer Sorgfalt ein zuverlässiges Prüfergebnis erzielt.Coupling agents according to the prior art can cause increased wear the probes occur. It has been found that in many cases the the sound impulses to be measured fluctuate relatively strongly. Overall, often A reliable test result can only be achieved with great care.
Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, das Ultraschall-Koppelmittel der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu bilden, daß seine Vorzüge im wesentlichen beibehalten werden, die Gleitei genschaften eines Prüfkopfes über das Koppelmittel und gegenüber der Oberfläche eines Objekts aber deutlich verbessert werden.This is where the invention begins. It has set itself the task of Ultrasonic coupling means of the type mentioned at the beginning form that its advantages are essentially retained, the sliding properties of a test head over the coupling means and against the Surface of an object can be significantly improved.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das Koppelmittel kleine, aus einem Festkörper hergestellte Kugeln enthält.This object is achieved in that the coupling agent is small, from one Contains solid-made balls.
Durch die Zugabe von Kugeln werden die Gleiteigenschaften eines Prüfkop fes gegenüber einem zu testenden Objekt erheblich verbessert. Es genügen relativ wenige Kugeln zwischen dem Prüfkopf und der aktuell untersuchten Oberfläche, um die Gleiteigenschaften merklich zu verbessern. Die Kugeln haben vorzugsweise einen Durchmesser, der kleiner ist als die Schichtdicke eines aufgetragenen Kopplungsmittels. Die verwendeten Kugeln sind also relativ klein. Sie stellen vorzugsweise auch nur einen untergeordneten Anteil im Gesamtgewicht des Koppelmittels dar, ihr Gewichtsanteil liegt vorzugsweise unter 20, insbesondere unter 10%.By adding balls, the sliding properties of a test head fes considerably improved compared to an object to be tested. It is enough relatively few balls between the test head and the one currently being examined Surface to noticeably improve the sliding properties. The balls preferably have a diameter which is smaller than the layer thickness an applied coupling agent. So the balls used are relatively small. You preferably also have only one subordinate Share in the total weight of the coupling agent, their weight share is preferably below 20, in particular below 10%.
In ihrem Durchmesser werden die Kugeln mehreren Prüfungsbedingungen angepaßt, insbesondere der Frequenz des verwendeten Prüfkopfes, der Rau higkeit der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts usw. Bei Prüfkopf- Frequenzen im Bereich von 1 bis 4 Megahertz haben sich Kugeln in einer Durchmesserverteilung von 90 bis 130 Mikrometer als günstig erwiesen. Für höhere Frequenzen eignen sich besser Kugeln mit Durchmessern von 50 bis 90 Mikrometer. Für Frequenzen unterhalb von 1 Megahertz und mit wach sender Rauhtiefe eignen sich Kugeldurchmesser oberhalb 100 Mikrometer, beispielsweise von 200 Mikrometer Durchmesser.The diameter of the balls is subject to several test conditions adapted, especially the frequency of the probe used, the Rau the surface of the object to be examined, etc. Frequencies in the range of 1 to 4 megahertz have balls in one Diameter distribution from 90 to 130 microns has proven to be favorable. For higher frequencies are more suitable spheres with diameters from 50 to 90 microns. For frequencies below 1 megahertz and with awake roughness depth are suitable for ball diameters above 100 micrometers, for example, 200 microns in diameter.
Durch eine höhere Zugabe von Glaskugeln zum Koppelmittel oder durch Kugeln aus Materialien mit größerer Schallimpedanz, beispielsweise Wol fram, Kupfer, Nickel, Stahl, läßt sich die Schallimpedanz des Koppelmittels erhöhen und der Reflexionsverlust beim Schalleintritt in Materialien mit hoher Schallimpedanz, wie z. B. Stahl, erheblich verringern. Auf diese Weise läßt sich das Durchdringungsvermögen der Prüfeinrichtung erhöhen.By a higher addition of glass balls to the coupling agent or by Balls made of materials with greater acoustic impedance, e.g. Wol fram, copper, nickel, steel, the acoustic impedance of the coupling means increase and the loss of reflection when sound enters materials high sound impedance, e.g. B. steel, reduce significantly. In this way the penetration capacity of the test facility can be increased.
Als gelartige bzw. flüssige Komponente des Koppelmittels eignen sich die bereits bekannten, als Koppelmittel eingesetzten Materialien, beispielsweise Glykol, Glycerin, Öle, Fette, z. B. Silikonfette, mit Flüssigkeiten angereich erte Gele.Suitable as gel-like or liquid components of the coupling agent already known materials used as coupling agents, for example Glycol, glycerin, oils, fats, e.g. B. silicone greases, rich with liquids gels.
Im Koppelmittel sind die Kugeln gut verteilt. Bei pastösen Koppelmitteln und Koppelmitteln geringerer Viskosität entmischen sich Kugeln und ei gentliches Koppelmittel nicht merklich. Bei Koppelmitteln mit höherer Vis kosität kann es notwendig sein, die Mischung aus Kugeln und eigentlichem Koppelmittel wieder herzustellen, bevor das Koppelmittel angewandt wird. Ein Entmischen kann man dadurch vermeiden, daß man eigentliche Koppel mittel mit spezifischen Gewichten verwendet, die weitgehend dem spezifi schen Gewicht der benutzten Kugeln entsprechen.The balls are well distributed in the coupling means. For pasty coupling agents and coupling agents of lower viscosity separate spheres and egg the coupling agent is not noticeable. With coupling agents with a higher Vis Cosiness it may be necessary to mix the balls and the actual thing Restore coupling agent before the coupling agent is used. You can avoid segregation by having actual paddocks used with specific weights that largely correspond to the specifi correspond to the weight of the balls used.
Bei Problemen einer Benetzung der Kugeln durch das eigentliche Koppelmit tel können geeignete chemische Reagentien zugesetzt werden, die eine aus reichende Benetzung und damit eine genügende Adhäsion zwischen der Oberfläche der Kugeln und dem eigentlichen Koppelmittel sicherstellen. Dadurch wird auch dem oben erwähnten Entmischen entgegengemischt. In the event of problems with wetting the balls through the actual coupling coupling Appropriate chemical reagents can be added to the product sufficient wetting and thus sufficient adhesion between the Ensure the surface of the balls and the actual coupling agent. This also mixes the above-mentioned segregation.
Bevorzugt werden eigentliche Koppelmittel verwendet, die wasserlöslich sind, bzw. durch Wasser verdünnbar sind. Die Entsorgung des erfindungs gemäßen Koppelmittels geschieht dadurch, daß man das Koppelmittel vom untersuchten Objekt abspült, beispielsweise mit Wasser. Durch starke Ver dünnung des Koppelmittels erreicht man, daß sich die Glaskugeln am Boden des Auffanggefäßes absetzen können, in einer anderen Ausführung können sie mit einem einfachen Filter aufgefangen werden. Als Filter eignen sich hierfür Metallgewebe, wie sie auch für die Ölfilterung eingesetzt werden, es können aber auch Stoffilter benutzt werden, wie sie beispielsweise für Kaffeefilter bekannt sind.Actual coupling agents that are water-soluble are preferably used are, or are dilutable with water. The disposal of the Invention According coupling means happens that the coupling means from rinsed object, for example with water. Through strong ver thinning of the coupling agent is achieved that the glass balls on the ground of the collecting vessel can settle in another version they can be caught with a simple filter. Are suitable as filters for this metal mesh, as they are also used for oil filtering, but fabric filters can also be used, such as for Coffee filters are known.
Grundsätzlich besteht kein Problem, wenn Glaskugeln in den Erdboden oder in eine Deponie gelangen. Wenn bleifreies Glas verwendet wird, bestehen keine toxischen Probleme, vielmehr verhalten sich Glaskugeln wie Sand, d. h. sie dienen der Bodenlockerung.Basically there is no problem if glass balls in the ground or get to a landfill. If lead-free glass is used, persist no toxic problems, rather glass balls behave like sand, d. H. they serve to loosen the soil.
Unter eigentlichem Koppelmittel wird der gelförmige bis flüssige Anteil des erfindungsgemäßen Koppelmittels verstanden. Das Koppelmittel selbst ist die Mischung aus den Kugeln und dem eigentlichen Koppelmittel. Das ei gentliche Koppelmittel unterscheidet sich nicht von den bereits bekannten Koppelmitteln, die zur Zeit auf dem Markt befindlich oder bekannt sind.Under the actual coupling agent, the gel-like to liquid portion of the understood coupling means according to the invention. The coupling agent itself is the mixture of the balls and the actual coupling agent. The egg Common coupling agents do not differ from those already known Coupling agents that are currently on the market or are known.
Es ist möglich, die Kugeln mit einem fluoreszierenden Zusatz zu versehen. Auf diese Weise wird ein einfacher Nachweis dafür erreicht, daß das Kop pelmittel auf einer Oberfläche vorhanden ist und wieviel davon aufge bracht wurde.It is possible to add a fluorescent additive to the balls. In this way, simple evidence is obtained that the Kop pelmittel is present on a surface and how much of it is consumed was brought.
Als zu testendes Objekt kommen grundsätzlich alle Objekte in Frage, die sich mit Ultraschall testen lassen. Insbesondere ist das Anwendungsgebiet der Erfindung die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, beispielsweise die Prüfung von Stahl- oder Leichtmetallteilen.As an object to be tested, basically all objects come into question that can be tested with ultrasound. In particular, the area of application the invention the non-destructive testing, for example the Testing of steel or light metal parts.
Wenn im Obenstehenden insbesondere auf Glaskugeln als Kugeln eingegan gen wurde, so liegt dies daran, daß Glaskugeln in den genannten Abmes sungen in ausreichenden Mengen und auch preisgünstig erhältlich sind. Eine Zugabe von Glaskugeln zum eigentlichen Koppelmittel erhöht den Ge samtpreis des Koppelmittels praktisch nicht merklich, da eigentliches Kop pelmittel und Glaskugeln preislich etwa in der gleichen Größenordnung liegen.If in the above in particular on glass spheres as spheres gen, so this is because glass balls in the dimensions mentioned solutions are available in sufficient quantities and are also inexpensive. Adding glass balls to the actual coupling agent increases the Ge The total price of the coupling agent is practically imperceptible, since the actual cop Pellmittel and glass balls priced about the same order of magnitude lie.
Als günstig haben sich Zugaben von 5% (Gewichtsprozent) Kugeln erwiesen. Bei geringeren Zugaben werden auch noch Vorteile erzielt, denn es genügt prinzipiell, wenn der Prüfkopf durch drei Kugeln abgestützt ist. Durch die Kugeln wird eine allseitige Bewegbarkeit des Prüfkopfes gegenüber der zu prüfenden Oberfläche erreicht.Additions of 5% (weight percent) balls have proven to be favorable. With smaller additions, advantages are also achieved because it is sufficient in principle if the test head is supported by three balls. Through the Balls will allow the test head to move in all directions testing surface reached.
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| Date | Code | Title | Description |
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |