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Lexikon: Thermografie
Synonyme: Infrarotprüfung, IR-Prüfung, Wärmebildprüfung
 Quelle: Thermosensorik GmbH |
DefinitionDie Thermografie, auch Infrarotprüfung oder Wärmebildprüfung genannt, ist ein zerstörungsfreies Verfahren zur optischen Prüfung von Bauteilen und Fügeverbindungen auf innere und äußere Fehler. Wärmeveränderungen und Temperaturverteilungen des Prüflings werden mit Hilfe der Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) detektiert, die für das menschliche Auge unsichtbar ist.Das Verfahren der sog. passiven Thermographie, bei der die Eigenwärme eines Objekts gemessen wird, dient in vielen Bereichen der Technik zur Erkennung von Überwärmungen (Hot Spots) sowie zur Kontrolle von Dämmungen bzw. Isolierungen an Anlagen und Gebäuden. Bei der sog. aktiven Thermographie wird der Prüfling durch Energieeinbringung von außen angeregt und somit ein Wärmefluss erzeugt. Die Fehlererkennung basiert auf dem Prinzip, dass Defekte oder Fügestellen eine Störung der Wärmeausbreitung bewirken. Der Wärmefluss lässt sich durch eine digitale Hochgeschwindigkeitskamera mit Flächensensoren als eine Reihe von Wärmebildern erfassen (Wärmefluss-Thermographie). Zur Visualisierung werden die Messwerte in Grauwerten bzw. Falschfarben dargestellt. Die Auswertung der Infrarotvideos kann durch ein automatisiertes Bildverarbeitungssystem erfolgen. FunktionsprinzipDas Prüfverfahren der Thermografie basiert auf dem Prinzip, mit Hilfe der Wärmeverteilung Defekte oder Inhomogenitäten in Werkstoffen, Bauteilen oder an Fügeverbindungen zu erkennen. Bei der aktiven Thermografie wird der Prüfling dafür gezielt erwärmt. Für die Impuls-Thermographie kann die Wärmeanregung beispielsweise mit Hilfe einer Blitzlampe oder eines Lasers erfolgen, beim Verfahren der Lock-in-Thermographie beispielsweise durch Halogenlampen oder Anlegen von elektrischer Spannung. Nach der Wärmeanregung wird vom Prüfling mit einer sehr schnellen hochauflösenden Infrarotkamera eine Serie von Infrarotbildern aufgenommen. An Defekten oder Fügestellen wird die Wärmeausbreitung gestört, was durch die Auswertung der Infrarotvideos erkennbar wird.Für die Schweißnahtprüfung wird durch die Wärmeeinbringung auf einer Seite der Verbindung und der Infrarotaufnahme von der anderen Seite der Wärmefluss überprüft. Bei einer fehlerfreien Schweißnaht besteht an jeder Stelle eine feste Verbindung zwischen den beiden verschweißten Teilen. Diese feste Verbindung weist eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als eine schadhafte Verbindung. Durch die Analyse von Wärmebildsequenzen können Defektstellen in den Schweißnähten gefunden werden. Bei der thermoelastischen Spannungsanalyse wird der Prüfling durch eine mechanische Belastung elastisch verformt. Hierbei bewirkt die Materialstauchung bzw. -dehnung ein reversibles adiabates Wärmeungleichgewicht, bei dem sich gestauchte Bereiche erwärmen und gedehnte Bereiche abkühlen. Im kräftefreien Zustand bestehen diese Temperaturdifferenzen nicht. Weist der Prüfling einen Defekt bzw. eine Inhomogenität auf, ändert sich das charakteristische Bild des Wärmeungleichgewichtes. Weiterhin kann sich auch der adiabate Charakter am Defekt durch lokale plastische Verformungen verlieren. Beides wird durch die Auswertung der Abfolge von Hochgeschwindigkeits-Infrarotbildern erkannt. EinsatzbereichZur Qualitätskontrolle und Prozessüberwachung in der industriellen Produktion wird meist das Verfahren der aktiven Thermographie verwendet, bei dem die Prüflinge bzw. mögliche Defekte durch äußere Anregung gezielt erwärmt werden. Die Thermographie dient insbesondere zur automatisierten 100-%-Kontrolle von sicherheits- und funktionskritischen Bauteilen auf innere oder äußere Fehler sowie zur Prozessüberwachung. Typische Einsatzbereiche sind z. B. die zerstörungsfreie Überprüfung von Karosserieschweißnähten oder anderen tragenden Bauteile mit Lebensdauerprognose, Turbinenschaufeln, Solarzellen und mikroelektronischen Bauteilen. Anwenderbranchen sind die Automobilzuliefer- und Automobilindustrie, die Luftfahrt- und Stahlindustrie, der Kraftwerks- und Maschinenbau, außerdem Großforschungseinrichtungen, Universitäten sowie Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Unternehmen.Anbieter in xpertgate: |