Bedeutung von Referenzreflektoren
In der Ultraschallprüfung werden Referenzreflektoren mit bekannter Geometrie verwendet, um die Empfindlichkeit des Prüfsystems einzustellen, DAC-Kurven (Distance-Amplitude Correction) aufzunehmen und Prüfergebnisse reproduzierbar zu bewerten. Die beiden wichtigsten künstlichen Referenzreflektoren sind die Flachbodenbohrung (FBH, Flat-Bottom Hole) und die Seitendüsenbohrung (SDH, Side-Drilled Hole). Daneben werden auch Schlitze (Nuten) verwendet.
Flachbodenbohrung (FBH)
Eine Flachbodenbohrung ist eine Sackbohrung, deren Boden plan und senkrecht zur Bohrungsachse ist. Sie reflektiert den Schall ähnlich wie eine kreisrunde Schallkanalscheibe (Kreisscheibenmodell). Der Durchmesser und die Tiefe der FBH sind die maßgeblichen Parameter. Im DGS-Verfahren (Abstand-Verstärkungs-Größen-Verfahren, Distance-Gain-Size) wird die Echohöhe eines Fehlers mit der Echohöhe einer äquivalenten FBH verglichen — das Ergebnis ist der Äquivalent-Scheibenflächendurchmesser (ERS) in mm.
FBH-Durchmesser nach Norm: typischerweise 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm, 2,0 mm, 3,0 mm, 5,0 mm, 8,0 mm (je nach Norm und Anwendung, z. B. ASTM E428, EN 10228-3 für Schmiedestücke). Die Bohrlochtiefe muss im Fernfeld des Prüfkopfs liegen, um reproduzierbare Vergleichswerte zu erhalten.
Seitendüsenbohrung (SDH)
Eine Seitendüsenbohrung ist ein Zylindrischer Durchgangsbohrung quer zur Prüfrichtung, typischerweise Ø 1,5 mm bis Ø 5 mm. Der Zylinder reflektiert Schall gerichtet — bei senkrechtem Auftreffen liefert er ein gut reproduzierbares Echo, das nur schwach von der Frequenz und dem Einschallwinkel abhängt. Deshalb werden SDH häufig für die DAC-Kurven-Aufnahme bei Winkelkopfprüfungen (Schweißnahtprüfung) verwendet: Mehrere SDH in unterschiedlichen Tiefen des Referenzkörpers ergeben Punkte, durch die die Distanz-Amplitudenkurve gelegt wird.
Die SDH ist einfacher herzustellen als eine FBH gleicher Tiefe, da es sich um eine Durchgangsbohrung handelt. Normierte SDH-Durchmesser und -Tiefen sind in EN ISO 17640, ASME Section V und AWS D1.1 festgelegt.
Vergleich FBH, SDH und Schlitz
- FBH: Kreisscheibenmodell, gut für DGS-Verfahren, empfindlich auf Ausrichtung (muss senkrecht zum Strahl sein), aufwendige Herstellung in großer Tiefe
- SDH: Zylindermodell, wenig winkelabhängig, einfach herzustellen, bevorzugt für DAC-Kurven bei Winkelkopfprüfung
- Schlitz (Nut): Modelliert flächige Fehler (Risse); unterschieden nach Rechtecknut (Referenz für Oberflächenrissprüfung) und V-Nut; häufig in Normkörpern für die Eindringprüfung und Magnetpulverprüfung
DAC-Kurven und Bewertungsstufen
Die DAC-Kurve (Distance Amplitude Correction Curve) beschreibt den Verlauf der Echohöhe eines Referenzreflektors (SDH oder FBH) über dem Schallweg. Sie berücksichtigt die natürliche Abnahme der Echohöhe mit zunehmender Tiefe (geometrische Divergenz, Dämpfung). Auf der DAC-Kurve aufbauend werden Bewertungsstufen (Registrierschwelle, Aufnahmeschwelle, Rückweisungsschwelle) definiert, z. B. DAC−6 dB, DAC−12 dB. Indikationen oberhalb der Rückweisungsschwelle führen zur Ablehnung des Prüfstücks oder zur weitergehenden Untersuchung.