Institut für Werkstoff
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Übungsaufgaben<br />
Magnetische Gleichfeldverfahren<br />
1. Welche Feldstärke herrscht in einer 200 mm<br />
langen Zylinderspule aus 500 Windungen, wenn<br />
diese von einem Strom von 2,5 A durchflossen<br />
wird?<br />
In der Spule herrscht eine Feldstärke von 6,25 kA/m.<br />
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Fügetechnik<br />
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Übungsaufgaben<br />
Magnetische Gleichfeldverfahren<br />
2. Berechnen Sie die magnetische Flussdichte (in<br />
Tesla) in einem magnetischen Kreis der Länge<br />
800 mm aus Weicheisen (µ rel = 500), die von einer<br />
Spule mit 100 Windungen bei einem Strom von<br />
1 A erregt wird.<br />
Der magnetische Kreis wird von einer Flussdichte von<br />
78,5 mT durchsetzt.<br />
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Magnetische Gleichfeldverfahren<br />
3. Welchen Strom müssen Sie durch die Spule aus<br />
Aufgabe 2 schicken, damit eine Flussdichte von<br />
0,9 Tesla im magnetischen Kreis entsteht?<br />
Diese Flussdichte wird bei einem Spulenstrom von 11 A<br />
erreicht.<br />
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Magnetische Gleichfeldverfahren<br />
4. Eine Feldlinie trifft unter einem Einfallswinkel<br />
von 75° auf die Grenzfläche Stahl (µ r = 300)<br />
zu Luft. Wie groß ist der Brechungswinkel<br />
der Feldlinie an Luft? Skizzieren Sie die<br />
Situation und beschriften Sie die Winkel.<br />
Der Brechungswinkel an Luft beträgt 0,7°, die Feldlinie<br />
tritt also fast senkrecht zur Grenzfläche aus.<br />
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Übungsaufgaben<br />
Wirbelstromverfahren<br />
5. Berechnen Sie die Standardeindringtiefe<br />
der Wirbelströme in austenistischem Stahl<br />
(σ = 0,8 MS/m, µ r = 1) bei einer<br />
Prüffrequenz von 100 kHz. Wie groß ist die<br />
Phasenverschiebung der Wirbelströme in<br />
1,4 mm Tiefe gegenüber den Wirbelströmen<br />
an der Oberfläche?<br />
Die Standardeindringtiefe beträgt 1,8 mm.<br />
In 1,4 mm Tiefe beträgt die Phasenverschiebung 44°<br />
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Übungsaufgaben<br />
Wirbelstromverfahren<br />
6. Bei welcher Prüffrequenz differieren die<br />
Phasenlagen der Wirbelströme in 0,5 und 1 mm<br />
Tiefe eines Aluminiumkörpers (elektrische<br />
Leitfähigkeit 36 MS/m) um 30°?<br />
Die Phasendifferenz von 30° tritt bei 7,7 kHz auf.<br />
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Übungsaufgaben<br />
Ultraschallverfahren<br />
7. Berechnen Sie die Wellenlänge einer<br />
Longitudinalwelle in Stahl bei einer Frequenz von<br />
2MHz.<br />
Die Wellenlänge beträgt ca. 3 mm.<br />
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Ultraschallverfahren<br />
8. Berechnen Sie den Reflexions- und<br />
Durchlassfaktor der Grenzfläche Plexiglas-Stahl<br />
für eine senkrecht auftreffende Ultraschallwelle.<br />
Geben Sie diese Faktoren zusätzlich in der Einheit<br />
Dezibel (db) an.<br />
Der Reflexionsfaktor beträgt 0,87 (-1,2 dB).<br />
Der Durchlassfaktor beträgt 1,87 (5,4 dB).<br />
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Ultraschallverfahren<br />
9. Berechnen Sie den Durchlassfaktor für eine<br />
senkrecht aus Stahl auf die Grenzfläche zu Luft<br />
treffende Ultraschallwelle. Geben Sie diesen<br />
Faktor zusätzlich in der Einheit Dezibel (db) an.<br />
Der Durchlassfaktor beträgt 0,0000178 (-94 dB).<br />
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Ultraschallverfahren<br />
10. Zur Herstellung eines 70°-Prüfkopfes soll ein<br />
Plexiglaskeil gefertigt werden. Welchen<br />
Einfallwinkel muss der Keil gewährleisten, damit<br />
70° in Stahl erreicht werden?<br />
Der Keil muss einen Einfallwinkel von 52,6°<br />
gewährleisten.<br />
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Ultraschallverfahren<br />
11.Mit einem Winkelprüfkopf, der die Aufschrift 45°<br />
trägt, soll Kupfer geprüft werden. Welcher<br />
Brechungswinkel wird erreicht?<br />
Ist dabei sichergestellt, dass sich nur eine<br />
Wellenart im Kupferkörper ausbreitet?<br />
In Kupfer wird eine Brechungswinkel von 30,2° erreicht.<br />
Es breiten sich nur Transversalwellen aus, da der Einfallwinkel<br />
bei 36,7° und damit über dem 1. kritischen Winkel von 35° liegt.<br />
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Ultraschallverfahren<br />
12.Eine Ultraschallwelle wird beim Durchlaufen einer<br />
Materialdicke von 50 mm auf das 0,98-fache ihres<br />
Ausgangswertes geschwächt. Wie groß ist der<br />
Schallschwächungskoeffizient α in der Einheit<br />
dB/m?<br />
Der Schallschwächungskoeffizient beträgt -3,5 dB/m.<br />
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Ultraschallverfahren<br />
13.Geben Sie folgende Schalldruckamplitudenverhältnisse<br />
in der Einheit Dezibel (dB) an:<br />
0,25; 0,125; 0,031; 7,8.<br />
-12 dB; -18 dB; -30 dB; 17,8 dB<br />
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Ultraschallverfahren<br />
14.Berechnen Sie die Nahfeldlänge und den Öffnungswinkel<br />
des Fernfeldes eines Senkrechtprüfkopfes mit<br />
8 mm Schwingerdurchmesser auf Stahl bei einer<br />
Prüffrequenz von 4 MHz.<br />
Die Nahfeldlänge beträgt 10,3 mm,<br />
der 6-dB-Öffnungswinkel beträgt 5,7°.<br />
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