Schallemission verstehen
Definition: Was ist Schallemission?
Schallemission (AE) ist die Erzeugung vorübergehender elastischer Spannungswellen in Materialien, die Verformung, Rissausbreitung, Reibung oder anderen irreversiblen mikrostrukturellen Veränderungen ausgesetzt sind. Bei der Zustandsüberwachung von Maschinen werden bei der AE-Prüfung empfindliche Ultraschallsensoren (Frequenzbereich 100-1000 kHz) eingesetzt, um diese hochfrequenten Spannungswellen zu erfassen und so frühzeitig vor aktiven Schadensmechanismen wie Risswachstum, Lagerschäden usw. zu warnen. Abplatzungen, Spannungsrisskorrosion, und Reibungsprozesse, die mit herkömmlichen Vibration Analyse.
AE ergänzt die Schwingungsanalyse: Während Schwingungen mechanische Bewegungen erkennen, erkennt AE Materialschäden auf mikroskopischer Ebene und warnt so oft frühzeitig vor sich entwickelnden Ausfällen. Dies ist besonders wertvoll für langsam laufende Geräte, Druckbehälter und Strukturen, bei denen die Schwingungsanalyse schwierig oder unempfindlich gegenüber kritischen Schadensarten ist.
Quellen akustischer Emissionen
Crack-bezogen
- Risswachstum: Jede inkrementelle Risserweiterung löst Spannungswelle aus
- Rissöffnung/-schließung: Atmende Risse erzeugen Emissionen
- Mikrorisse: Kleine Risse vor sichtbaren Schäden
- Empfindlichkeit: Erkennt Rissaktivität Monate vor Schwingungsänderungen
Lagerdefekte
- Abplatzungen (Materialabplatzungen)
- Oberflächenrissausbreitung
- Rauheitskontakt und Reibung
- In manchen Fällen frühere Erkennung als bei der Hüllkurvenanalyse
Reibung und Verschleiß
- Schleifkontakt erzeugt Emissionen
- Adhäsive Verschleißereignisse
- Schmierungsausfall
- Kontinuierliche Emissionen durch Sportbekleidung
Materialverformung
- Plastische Verformung bei Überlast
- Delaminierung von Verbundwerkstoffen
- Faserbruch
Messsystem
AE-Sensoren
- Resonante piezoelektrische Sensoren (100-1000 kHz)
- Mit Koppelmittel auf der Struktur montiert
- Hohe Empfindlichkeit gegenüber Ultraschall-Spannungswellen
- Geringe Empfindlichkeit gegenüber hörbaren Vibrationen (herausgefiltert)
Signalverarbeitung
- Vorverstärker: 40–60 dB Verstärkung in der Nähe des Sensors
- Filter: Bandpass 100-1000 kHz entfernt niederfrequente Vibrationen
- Erkennung: Schwellenüberschreitung, Trefferzählung, Energiemessung
- Analyse: Ereignisparameter (Amplitude, Dauer, Energie, Zählungen)
Schlüsselparameter
- Trefferanzahl: Anzahl der Emissionsereignisse
- Event-Energie: Integrierte Signalenergie
- RMS-Pegel: Kontinuierliche Emissionsaktivität
- Amplitudenverteilung: Ereignisschwerespektrum
Anwendungen im Maschinenbau
Lagerüberwachung
- Frühzeitige Erkennung von Abplatzungen (vor Auftreten von Schwingungssymptomen)
- Schmierzustandsbewertung
- Reibungs- und Verschleißüberwachung
- Ergänzend zur Vibration für eine vollständige Beurteilung
Risserkennung
- Aktive Risswachstumsüberwachung
- Integrität des Druckbehälters
- Schweißnahtprüfung
- Strukturelle Zustandsüberwachung
Getriebe- und Kupplungszustand
- Qualität des Zahnkontakts
- Angemessene Schmierung
- Verschleißverlauf
- Verschlechterung des Koppelelements
Niedriggeschwindigkeitsausrüstung
- Wo herkömmliche Schwingungsanalyse schwach (< 100 U/min)
- AE nicht geschwindigkeitsabhängig
- Wirksam bei jeder Geschwindigkeit, auch bei Null
Vorteile
Hohe Empfindlichkeit
- Erkennt Schäden auf mikroskopischer Ebene
- Frühere Warnung als Vibration
- Empfindlich gegenüber aktiven Schädigungsvorgängen
Quellenlokalisierung
- Mehrere Sensoren können die AE-Quelle triangulieren
- Identifiziert, welche Komponente sich verschlechtert
- Nützlich bei komplexen Baugruppen
Geschwindigkeitsunabhängigkeit
- Funktioniert bei jeder Geschwindigkeit, auch im Stand
- Druckbehälterprüfung (keine Rotation)
- Sehr langsam laufende Lager
Einschränkungen
Komplexität
- Spezialausrüstung und Fachwissen erforderlich
- Komplexe Signalinterpretation
- Hintergrundgeräusche
- Nicht einfach schwellenwertbasiert wie Vibration
Begrenzte Durchdringung
- Hochfrequente Wellen werden schnell gedämpft
- Sensoren müssen relativ nah an der Quelle sein
- Große Strukturen benötigen möglicherweise viele Sensoren
Umweltempfindlichkeit
- Elektrische Störungen können stören
- Mechanische Stöße erzeugen falsche Signale
- Erfordert eine ruhige Umgebung
Integration mit der Schwingungsanalyse
Komplementäre Technologien
- AE zur Früherkennung mikroskopischer Schäden
- Vibration für makroskopische mechanische Bedingungen
- Gemeinsam ein Gesamtbild liefern
Bestätigung
- AE zeigt aktiven Schaden an
- Vibration bestätigt Schweregrad und identifiziert spezifischen Fehler
- Gemeinsames Vertrauen höher als jedes für sich
Die Schallemission bietet einzigartige Frühwarnfunktionen durch die Erkennung von Ultraschall-Spannungswellen aufgrund von Materialschäden und Verformungsprozessen. Obwohl spezielle Ausrüstung und Fachwissen erforderlich sind, ergänzt die Schallemissionsprüfung die konventionelle Schwingungsanalyse, indem sie aktive Schäden auf mikroskopischer Ebene erkennt, bevor makroskopische Schwingungsänderungen auftreten. Dies ermöglicht ein frühzeitiges Eingreifen bei rissempfindlichen Komponenten und langsam laufenden Geräten.
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