Laser ultrasonic detection of rail defects

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Laser ultrasonic detection of rail defects

Wooh, S.C. / Wang, J.

Es wird ein Prüfkonzept zum Nachweis von Querrissen in Schienenköpfen vorgestellt. Die Anregung der Ultraschallimpulse an einer Seite des Schienenkopfes geschieht mit den Lichtimpulsen eines Nd:YAG-Lasers. Ausgenutzt werden die seitlich abgestrahlten Scherwellenanteile, die über die gegenüber liegende Seitenwand reflektiert und mit einem Interferometer detektiert werden. Dieses Sende-Empfangs-System wird in Schienenlängsrichtung verfahren. Ein zwischen den Schallein- und -austrittspunkten liegender Riss wird durch das entstehende Abschattungsmuster nachgewiesen und bewertet. In Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit des Schienenkopfes kann die Effizienz der Ultraschallanregung stark schwanken. Die Intensität der mitangeregten Oberflächenwelle dient als Referenz zur Kompensation dieser Prüfempfindlichkeitsschwankungen. Experimente wurden zunächst an Aluminium- und Stahltestkörpern durchgeführt, in die Nuten durch Wasserstrahlschneiden und Funkenerodierung angebracht worden waren. Dann wurde das Prüfverfahren an einem Schienenstück erprobt, das in der Lauffläche einen realen Riss enthielt. Sowohl die künstlichen Reflektoren als auch der reale Riss konnten sicher nachgewiesen und mit guter Genauigkeit bezüglich ihrer Längsausdehnung vermessen werden. (Gebhardt, W.)