红外热像仪在无损探伤领域的应用

工件尤其是大型工件由于设计和铸造、锻造工艺的问题,经常会造成内部沙眼或裂缝等缺陷;许多运动和受力零部件在工作过程中,由于收到摩擦、冲击、应力等长期作用,会产生裂纹、剥离等缺陷。如果不能及时发现这些缺陷,将会造成非计划性停产或安全事故,造成重大损失。目前常用的超声波、电磁、射线、渗透等无损检测手段只能解决部分探伤问题,且工作效率和检测损准确性不高,难以满足新技术要求。

红外热成像无损检测技术是一门新兴的科学。由于它具有无损、非接触、快速实时远距离等优点,所以发展非常迅速。尤其是在高速运动、高温、高电压等场台下,该技术更具有常规无损检测技术所无法相比的优点。目前该技术已在石油化工、电力工业、机械制造、航天航空及冶金等领域中获得广应用。

1、红外热像仪无损检测的基本原理
其工作原理是; 只要物体具有一定温度,它就要向外发射红外线,且红外辐射的强度可由斯蒂芬~玻尔兹曼定律表示为:
M=εσT4
其中ε为灰体发射系数,T为绝对温度,σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数。
红外热成像无损检测技术可分为被动式和主动式两种。被动式是利用待测对象本身的发热过程来进行检测,主要用于有摩擦的运动部件、电器、冶金,化工等场台。
如果对工件人为地加热(主动式),在工件中形成热流传播过程。工件中有缺陷和没有缺陷的地方因热传导率不同,造成对应表面的温度不同,使对应的红外辐射强度也不同。我们只要采用红外热像仪记录工件表五的温度场分布(红外热图像)就可以检测出工件中是否有裂纹,剥离、夹层等缺陷。

红外热像仪效果4

2、检测方法
红外热成像无损检铡实验系统如图所示。加热源对工件进行加热,工件表面温度场分布由红外热像仪接收后,输出的视频经视频采集卡采集后送微机进行图像处理,将处理结果再送到录象机进行保存和显示器显示。
对工件探伤时可分为两种方法:穿透法和反射法。穿透法的原理是:加热源对工件的一个侧面进行加热,同时在另一个侧面由红外摄像仪接收工件表面的温度场分布。如果工件内存在缺陷将会对热流的传播过程产生阻碍作用,在待测工件表面造成一个“低温区”,在红外摄像仪上接收到的热图像将是一个“暗区” 。反射法的原理是;加热源对工件的一面进行加热,在同一面采用红外摄像仪接收红外热图像。如果工件中有缺陷,将阻碍热能的传播,造成能量积累(反射),使缺陷部位对应的工件表面形成一个“高温区” ,在热图像中将是一个“亮区”。
在检测工件缺陷的同时,可以非常容易地计算出缺陷的位置、形状、大小等,从而全面检测工件的参数。

3、展望
从目前在工业无损检测的应用情况来看,红外热成像无损探伤技术在工业部门的应用将具有广阔的前景。
首先,该技术的探伤工作是非接触式的,结果采用彩色图像形式直观显示,对缺陷的大小、方位的观测非常方便,又可进行定量化计算。而最常用的超声波探伤是接触式的,结果由示波器的波形幅度来判别。这势必带来人为主观因素的影响,不同的检测者由于经验不同,对同一工件探伤会得出不同结论。同时,超声波探测受杂散波、界面反射渡的干扰,容易造成误检,漏检。
第二,该技术的检测速度非常快。由于采用了成像技术,它检测一个部件一般只需几秒钟。尤其是在对大面积部件探伤时,该技术更为优越,可以大大提高检测效率。
第三,该技术是一种通用性较强的检测技术,对金属、非盘属材料均可探伤。对形状较复杂的、表面平整度和光洁度不好或丧面存在氧化层等工件也可有效地探测。例如,车辆中的一些锻造或铸造部件(如圆销、拉杆、车钩等)的探伤问题,采用红外热像仪探伤技术就很容易解决,而检修部门目前采用的常规探伤方法很难解决这些部件的探伤问题,但这些部件正是车辆上的关键受力部件。
第四,该技术的探伤结果可以在存储器中长期保存。这对于研究工件的损伤规律,跟踪检测一些关键受力或运动部件是非常有用的。

从上可以看出,红外热像仪无损探伤技术在经常运动和受力的铸件、锻件的检测有着其它技术无法比拟的优势,因此将在车辆、勘探、电机等领域的检测中发挥重要的作用。

电话:010-56912895
邮箱:sales@hagorun.com
微信在线客服