Przejdź do głównej zawartości

Zastosowanie termografii aktywnej do badań nieniszczących wybranych połączeń zakładkowych


W ostatniej dekadzie zaobserwować można rosnące zainteresowanie termografią aktywną jako nieniszczącą metodą badań materiałów inżynierskich. Metoda ta jest obecnie najczęściej stosowana do badań materiałów kompozytowych o osnowie polimerowej w przemyśle lotniczym, w którym występuje problem kontroli elementów o dużych gabarytach, gdzie tradycyjne metody (np. techniki ultradźwiękowe) są wprawdzie skuteczne, ale jednocześnie mało wydajne. W obszarze badań tych materiałów, termografia aktywna jest najczęściej wykorzystywana do detekcji rozwarstwień, obcych wtrąceń, uszkodzeń wywołanych uderzeniem. Termografia aktywna jest również z powodzeniem stosowana do wyznaczania przewodności/dyfuzyjności cieplnej ciał stałych. Pomimo znacznego rozpowszechnienia termografii aktywnej jest ona nadal uznawana za niekonwencjonalną i stosunkowo nowoczesną metodę badań, o nie do końca poznanym jeszcze obszarze zastosowań. Obecnie w wielu jednostkach naukowo-badawczych prowadzone są prace nad rozwojem tej metody.

Na potrzeby eksperymentu przeprowadzonego w Instytucie Metali Nieżelaznych wytworzono próbki do badań w postaci złączy blach stalowych na zakładkę, stosując trzy różne technologie łączenia: lutowanie płomieniowe, spawanie laserowe, klejenie.  Badania termograficzne wykonano stosując układ pomiarowy dwustronny, w którym próbka usytuowana jest pomiędzy kamerą termowizyjną a źródłem ciepła (rys. 1). Zastosowanie takiego układu pomiarowego miało na celu zapewnienie równomiernego nagrzewania powierzchni próbki i w efekcie otrzymanie obrazów termograficznych, jak najdokładniej odzwierciedlających kształt analizowanej wady w połączeniach zakładkowych. W procedurze tej do nagrzewania czołowej powierzchni próbki badanej stosuje się zewnętrzny impuls cieplny (o czasie trwania znacząco krótszym w porównaniu do czasu propagacji ciepła przez grubość próbki badanej) i rejestruje się sekwencje obrazów termograficznych na powierzchni próbki przeciwległej do jej powierzchni nagrzewanej, poczynając od chwili rozpoczęcia nagrzewania. Analogicznie, w zastosowanej procedurze pomiarowej koordynowano czas rozpoczęcia rejestracji obrazów z czasem rozpoczęcia nagrzewania próbki.


Rys. 1. Schemat układu pomiarowego termografii aktywnej

Zastosowane stanowisko pomiarowe (rys. 2) zostało zaprojektowane i wykonane na potrzeby realizacji prac związanych z opracowaniem metodologii badań nieniszczących z zastosowaniem termografii aktywnej. Podstawową funkcją tego stanowiska jest kontrolowane nagrzewanie próbki badanej (możliwość regulacji temperatury i czasu oraz ustawiania odległości źródła ciepła od powierzchni próbki) celem uzyskania rozkładu temperatury na wybranej jej powierzchni. Nagrzewanie czołowej powierzchni próbki realizowano za pomocą ceramicznego promiennika podczerwieni o mocy 800 W. Ze względu na dużą bezwładność cieplną tego promiennika został on posadowiony na platformie przesuwanej, co umożliwia każdorazowe oddalanie go od układu mocowania próbki po zakończeniu procesu nagrzewania.  


Rys. 2. Widok laboratoryjnego stanowiska do badań termograficznych


Badania termograficzne wykonano stosując kamerę termowizyjną ThermaCAMTM SC640 (Flir Systems, USA). W badaniach tych nagrzewanie próbki realizowane było z odległości promiennika od powierzchni próbki wynoszącej 30 mm. Z kolei czas nagrzewania dostosowany był do rodzaju próbki badanej i wynosił od 1,0 s (dla próbek lutowanych) do 3,0 s (dla próbek klejonych). Sekwencje obrazów termograficznych rejestrowano z częstotliwością 15 Hz. Do analizy zarejestrowanych sekwencji obrazów użyto oprogramowania Researcher Professional 2.9 (Flir Systems, USA).

Zastosowany w badaniach układ pomiarowy dwustronny, w którym próbka usytuowana była pomiędzy źródłem ciepła a kamerą termowizyjną, umożliwiał jednorodne nagrzewanie całej powierzchni próbki, co w efekcie zapewniło uzyskanie czytelnych obrazów termograficznych. Dla wybranych obrazów pokazano chwilowe profile temperatury wzdłuż linii pomiarowej, położonej na osi analizowanego złącza. W przypadku wszystkich próbek badanych otrzymano zadawalające wartości kontrastu temperaturowego. Na podstawie przedstawionych wyników eksperymentalnych stwierdzono, że zaproponowana metodologia badań oparta na pomiarach termograficznych jest skuteczna w ocenie jakości rozpatrywanych połączeń nierozłącznych.
Autor: Grzegorz Muzia,Sebastian Pawlak









Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Badania nad intensyfikacją produkcji miedzi katodowej W HM Głogów II

Intensyfikacja produkcji miedzi elektrolitycznej wiąże się z podwyższeniem gęstości prądu na elektrodach (skróceniem cyklu katodowego) lub umieszczeniem dodatkowych elektrod w wannach (co można osiągnąć poprzez zmniejszenie rozstawu elektrod). Możliwy jest też wariant mieszany polegający na podwyższeniu gęstości prądu, przy jednoczesnym zmniejszeniu rozstawu elektrod. Znaczące zwiększenie produkcji katod miedzianych najwyższej jakości, przy zachowaniu obecnej liczby wanien elektrolitycznych, jest możliwe poprzez zastosowanie nowoczesnej, bezpodkładkowej technologii elektrorafinacji miedzi, znanej pod nazwą ISA-Process (ISA/KIDD). Według licznych danych pochodzących zarówno z literatury, jak i bezpośrednio z przemysłu, w zakładach pracujących w oparciu o tę technologię, stosuje się katodową gęstość prądu w zakresie od 280 do 350 A/m2, a jej średnia wartość wynosi 310 A/m2.

Uszczelnianie ma znaczenie - nowa jakość powłok dla przemysłu automotive

Wprowadzenie do praktyki chirurgicznej nowych technologii do rekonstrukcji i regeneracji uszkodzonych tkanek w obszarze twarzoczaszki

W Polsce wykonuje się rocznie kilkaset operacji pacjentów z nowotworami lub urazamiw obrębie czaszki twarzowej. Nowotwory w obszarze twarzoczaszki są trudnym problemem diagnostycznym i terapeutycznym ze względu na bezobjawowy początek choroby oraz lokalizację anatomiczną. Utajony wzrost guza powoduje, iż większość pacjentów rozpoczyna leczenie w zaawansowanym okresie choroby, kiedy obok destrukcji kości, nastąpiła już destrukcja sąsiednich struktur i narządów.