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    NachhaltigAngewandte Naturwissenschaften und WirtschaftsingenieurwesenTC Teisnach Sensorik

    Zeitschriftenartikel

    F. Singer, Maria Kufner

    Model based laser-ultrasound determination of hardness gradients of gas-carburized steel

    NDT & E International, vol. 88, pp. 24-32

    2017

    DOI: 10.1016/j.ndteint.2017.02.006

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    Gas carburizing is a common industrial process utilized for case hardening of low carbon steels. However, thereis a lack of non-destructive evaluation systems for the measurement of hardness-depth profiles. We propose anovel measurement method for the determination of hardness-depth profiles of two-step gas carburized steelspecimens. The method is based on the measurement of broadband laser excited Rayleigh waves. Rayleighwaves were generated by a pulsed Nd: YAG laser in the thermoelastic regime and measured with a heterodyneMach-Zehnder interferometer in the near-field. From two measurements with different source to receiverdistances the dispersion diagrams were calculated by means of the phase spectral analysis method. In order tosimulate the observed dispersive behavior of the Rayleigh waves,first the two-step gas carburizing process wassimulated using solutions of the diffusion equation. The resulting continuous hardness profile was thendiscretized into up to 100 layers. Thereafter the Rayleigh wave dispersion diagram was calculated from thediscretized stack of layers using a delta-matrix formulation of the Thomson-Haskell transfer matrix method. Inorder to obtain bestfitting hardness profiles, the simulated dispersion diagrams werefitted to measurementswith a curvefitting algorithm. Comparison of the Rayleigh wave inversion method with destructively obtainedVickers hardness profiles shows good quantitative agreement.

    NachhaltigAngewandte Naturwissenschaften und WirtschaftsingenieurwesenTC Teisnach Sensorik

    Beitrag (Sammelband oder Tagungsband)

    F. Brand, M. Gerbeth, F. Singer, Maria Kufner

    Vergleich zwischen Laser-Doppler- und photorefraktivem Interferometer zur Messung von akustischen Oberflächenwellen unter industriellen Bedingungen

    18. GMA/ITG - Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2016

    2016

    ISBN: 978-3-9816876-0-6

    DOI: 10.5162/sensoren2016/6.1.3

    Abstract anzeigen

    Laserbasierte-Ultraschall Verfahren werden unter Laborbedingungen bereits häufig verwendet, um Werkstoffeigenschaften zu ermitteln. Falls die zu vermessenden Proben jedoch eine diffuse Reflexion des Messlaserstrahls verursachen, treten häufig Probleme bei der Anwendbarkeit der laserbasierten Detektion auf. Ein zusätzliches Problem für die Anwendbarkeit von laserbasierten Ultraschall-Verfahren im industriellen Umfeld stellen niederfrequente Umgebungsschwingungen dar. Ein Interferometer mit photorefraktivem Kristall verspricht selbst bei einer Reflexion mit Speckle-Muster und Störschwingungen noch gute Signal-zu-Rausch-Verhältnisse. Ein Laser-Doppler-Vibrometer besitzt dagegen unter Laborbedingungen theoretisch eine niedrigere Detektionsgrenze, sofern eine gut reflektierende Probe sowie ausreichende Isolation von Störschwingungen vorhanden sind. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein selbst entwickeltes Interferometer mit photorefraktivem Kristall mit einem Laser-Doppler-Vibrometer verglichen. Als Probe dient eine geschliffene Stahlprobe, die für die optische Messung nicht speziell behandelt wurde.