Unter Stress

Lock-In-Thermografie bei der Thermischen Spannungsanalyse (TSA)

Wer klären möchte, ob Bauteile über die für ihre Anwendung erforderlichen Werkstoffeigenschaften verfügen, kann auf die Thermische Spannungsanalyse (TSA) zurückgreifen. Bei diesem Verfahren wirken zyklisch äußere Kräfte auf den Prüfling, was zur Änderung der mechanischen Spannungen in selbigem führt, die mit geringfügigen Temperatur¬änderungen einhergehen. Diese Temperaturänderungen werden an der Oberfläche des Prüflings mithilfe von Thermografiekameras sichtbar gemacht und gestatten Rückschlüsse auf Bereiche mit Spannungskonzentrationen bzw. auf Schwachstellen, an denen ein Versagen bei Dauerbelastung zu erwarten ist.

Untersuchung mit Höchstgeschwindigkeit

Für solche Analysen wird beispielsweise eine Al-Probe in eine Resonanz-Prüfmaschine eingespannt und periodisch im elastischen Bereich gestreckt. Eine hochauflösende High-Speed-Kamera vom Typ ImageIR® 8300 hp erfasst kontinuierlich die Oberflächentemperatur der Probe. Der Kameradetektor (natives Format 640 × 512 IR-Pixel) wird dabei im Teilbild-Modus (320 × 256 IR-Pixel) mit einer aufgrund der hohen Temperaturleitfähigkeit von Al erforderlichen Bildfrequenz von 600 Hz betrieben. Die Daten werden mit der Software IRBIS® 3 online erfasst und anschließend mit der Software IRBIS® 3 active analysiert.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Aktiv-Thermografie zur qualitativen Spannungsmessung sowohl für den elastischen als auch im Übergang zum plastischen Dehnungsbereich eignet. Mithilfe einschlägiger Formeln für den Zusammenhang zwischen Temperatur- und Spannungsänderung können aus Temperaturmesswerten und Materialparametern die quantitativen Spannungswerte errechnet werden.

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