D3 Thermographie und Radiographie

Thema

Gepulste Thermografie und Radiografie sind die beiden komplementären zerstörungsfreien Prüfverfahren dieses Modells. Jedes Verfahren erfasst einen anderen Aspekt potenzieller innerer Defekte im Bauteil. Da jedes Verfahren auf einem anderen physikalischen Prinzip beruht – Wärmediffusion im einen Fall, Strahlungsdämpfung im anderen –, können sie gemeinsam Defekte aufdecken, die mit einem der Verfahren allein möglicherweise nicht erkennbar wären. Wir haben zunächst die gepulste Thermografie entwickelt.

Bei der gepulsten Thermografie wird ein Wärmeimpuls auf die Oberfläche des Bauteils gerichtet. Eine Infrarotkamera verfolgt anschließend, wie sich die Oberfläche abkühlt, während die Wärme in das Material diffundiert. Befindet sich unter der Oberfläche ein Defekt mit einer anderen Wärmeleitfähigkeit als das umgebende Material, diffundiert die Wärme an dieser Stelle anomal. Dadurch kühlt die Oberfläche über dem Defekt schneller oder langsamer ab als die Oberfläche über dem intakten Material. Diese an der Oberfläche detektierte Diffusionsanomalie zeigt das Vorhandensein eines darunter liegenden Defekts an.

Röntgenstrahlen hingegen durchdringen das Objekt und messen die durchgelassene Strahlungsmenge gemäß dem Lambert-Beer'schen Gesetz. Dieses Gesetz besagt, dass die Strahlung beim Durchgang durch ein Material exponentiell abnimmt und dass diese Abschwächung direkt von der Dicke und Dichte des Materials an diesem Punkt abhängt. Ist die Dichte des Materials an einem bestimmten Punkt geringer als die des umgebenden Materials, wird die Strahlung an diesem Punkt weniger stark abgeschwächt und mehr Strahlung erreicht den Detektor; ist die Dichte höher, wird die Strahlung stärker abgeschwächt und weniger Strahlung erreicht den Detektor. Dieser Unterschied in der Strahlungsmenge, die den Detektor von Punkt zu Punkt erreicht, erzeugt den radiografischen Kontrast des resultierenden Bildes: Ein Punkt auf dem Objekt, der mehr Strahlung empfängt als seine Umgebung, erscheint im Bild heller, ein Punkt, der weniger Strahlung empfängt, erscheint dunkler. Genau dieser radiografische Kontrast macht die Porosität oder Einschlüsse des Werkstücks sichtbar, da sowohl eine Pore als auch ein Einschluss mit anderer Zusammensetzung eine andere Dichte als das umgebende Material aufweisen.

Dieses Modell kombiniert daher mithilfe der gepulsten Thermografie- und Radiografietechniken, die zu seiner Entwicklung eingesetzt wurden, diese beiden komplementären Methoden, um zwei unterschiedliche Wege der Erkennung eines inneren Defekts abzudecken: die gepulste Thermografie über die thermische Diffusivitätsanomalie, die der Defekt unter der Oberfläche hervorruft, und die Radiografie über den radiografischen Kontrast, den der Dichteunterschied desselben Defekts im Bild erzeugt.

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