Was sind die grundlegenden Verfahren von Ultraschall-Prüfung?

Sprichwörtlich werden sie als Vorgänge empfunden, die keinerlei Wirkung hinterlassen, obwohl sie kurzzeitig durchaus intensiv wahrgenommen werden können. Gerade diese Eigenschaft des 
Schalls ( bei geringer Energie) macht ihn so geeignet für die zerstörungsfreie Prüfung. Denn hier möchte man genaue Informationen über den Zustand des zu prüfenden Werkstücks und braucht dazu eine Methode, die zwar deutliche Wechselwirkungen mit dem Werkstück zeigt, aber dabei den Zustand des Werkstücks unverändert läßt. Passivität ist also die vornehmste Eigenschaft des in der Werkstoffprüfung erwünschten Schalls. 
(Das Sondergebiet der Schallemission bewertet auch den 
passiven Schall, benutzt aber dazu die innerhalb des Werkstoffs 
bei spontanen Zustandsänderungen erzeugten Schallwellen.) 
Schallwellen sind mechanische Wellen und brauchen deshalb als Träger Materie. Jedes Material, ob fest, flüssig oder gasförmig, kann 
aufgrund der spezifischen Einwirkung auf die Schallwellen beurteilt 
werden. Die gesamte Ultraschallprüfung prüfung beruht auf den Vorgängen, die eine Schallwelle bei der Ausbreitung im zu untersuchenden Medium beeinflußen. Die Schallwelle erleidet dadurch Veränderungen, die gemessen werden und nach denen der Zustand des Werkstoffs beurteilt wird. Die Beurteilung der Werkstoffeigenschaften kann also immer nur indirekt erfolgen. Mit Modellvorstellungen und empirischen Korrelationen interpretiert man bestimmte Änderungen des Schallsignals als Gefügeänderung oder als Vorhandensein eines Einschlusses usw. Die Gütebeurteilung eines Werkstücks ist also immer mit der Zulässigkeit der Signalinterpretation verknüpft. Die zur Beurteilung von Werkstoffen benutzten Störungen der Schallausbreitung beruhen immer auf denselben Grundlagen: 
2.1 der Störung durch Grenzflächen also z. B. durch die Begrenzungsflächen des Prüfstücks, oder durch makroskopische Grenzflächen wie Risse und mikroskopische Grenzflächen wie Korngrenzen. 

2.2 Störung durch Absorption worunter im wesentlichen Energieumwandlung durch innere Reibung zu verstehen 
ist.

Ausgewertet werden kann dabei das gestörte durchgelassene Signal, oder das an einer Grenzfläche reflektierte Signal. Diese grundlegenden Störeffekte haben zu verschiedenen Ultraschall- Prüftechniken geführt, die unter folgenden Namen bekannt sind: 

2.3 Resonanzverfahren 
Hier wird die Reflexion zwischen parallelen Begrenzungsflächen des Prüfstücks ausgenutzt ( Bild 1), 

2.4 Durchschallungsverfahren das viel besser, wie in anderen Sprachen, „ Schattenverfahren" heißen würde. Benutzt wird die abschattende Wirkung einer Werkstoff- Unregelmäßigkeit. Es kann sowohl mit einander gegenüberliegenden Prüfköpfen ( Bild 2) als auch als Spiegel- Schatten- Methode mit den Prüfköpfen auf einer Seite des Prüfstücks benutzt werden (Bild 3). 
 

2.5 Echoverfahren 
Hier wird das an einer Werkstoffunregelmäßigkeit reflektierte Signal benutzt ( Bild 4). Dabei kann der empfangende Prüfkopf mit dem sendenden identisch sein. Es können auch getrennte Sender und Empfänger benutzt werden. 

Die wichtigste Sondergruppe der Echoverfahren und gleichzeitig das wichtigste Verfahren der Ultraschallprüfung überhaupt ist das Impuls- Echo-Verfahren. Durch die Verwendung von Ultraschall Impulsen kann nicht nur die Größe der Reflexionsanzeigen ( Echoamplitude) sondern auch die Echolaufzeit beurteilt werden. Dadurch erhält man Informationen sowohl über die Größe der reflektierenden Stelle, als auch über ihre Lage. Ist die Lage der reflektierenden Fläche bekannt ( Rückwand), so kann mit Hilfe der Laufzeit die Gefügestruktur des Werkstücks beurteilt werden. Ist die Lage der reflektierenden Fläche nicht bekannt, wohl aber die Werkstoffeigenschaften (Schallschwächung, Schallgeschwindigkeit), sind z. B. Wanddickenmessungen durchführbar.