[1]Изобретение относится к активному тепловому неразрушающему контролю
качества изделий и может быть использовано для обнаружения внутренних дефектов в изделиях типа пластин, например, в лопатках авиационных газотурбинных двигателей.
[2]Известен способ
теплового неразрушающего контроля качества металлических деталей, включающий нагрев детали путем пропускания детали в ее продольном направлении через индукционную катушку, сканирование поверхности
детали инфракрасной камерой поперек поверхности движущейся детали непосредственно после индукционного нагрева и оценку наличия дефектов по более низкой температуре поверхности на участках, примыкающих
к трещинам, по сравнению с остальной частью поверхности детали (см. патент SU №1838779, Кл. G 01 N 25/72, опубл. 30.08.93).
[3]Недостаток данного способа заключается в том, что из-за
различий по величине коэффициента излучения на поверхности детали результат измерения может иметь значительную погрешность, что неизбежно приводит к ошибке в принятии решения о степени годности
детали.
[4]Наиболее близким к предложенному способу является способ теплового неразрушающего контроля качества изделия, включающий нагрев изделия в центре его симметрии, его охлаждение по
периферии, сканирование тепловизором теплового поля поверхности изделия, по которому определяют дефекты изделия (см. авторское свидетельство СССР №1538107, Кл. G 01 N 25/72, опубл. 23.01.90).
[5]Недостаток заключается в том, что предлагаемый способ предназначен лишь для симметричных изделий, что исключает его применение для деталей со сложной конфигурацией, кроме того, из-за различий
в коэффициенте излучательной способности поверхности изделия могут иметь место дополнительные погрешности, приводящие к недостоверному результату.
[6]Задача изобретения - повышение
достоверности результатов контроля путем уменьшения ошибки измерения.
[7]Указанный технический результат достигается тем, что в способе активного теплового неразрушающего контроля качества
объекта, включающем проведение тепловизионной съемки поверхности объекта, измерение интенсивности излучения объекта в инфракрасном спектре, обработку результатов измерений и оценку наличия дефектов,
согласно изобретению тепловизионную съемку поверхности объекта ведут в направлении, не совпадающем с вектором теплового потока, интенсивность излучения объекта измеряют на нестационарном режиме, а
обработку результатов измерений проводят на регулярном тепловом режиме путем расчета градиента логарифма интенсивности излучения в каждой точке поверхности, причем оценку наличия дефектов осуществляют
по величине производной от градиента логарифма интенсивности излучения по времени.
[8]На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ;
[9]на фиг.2
представлены исходные теплограммы, последовательно записанные в память компьютера;
[10]на фиг.3 представлен результат обработки исходной теплограммы по предлагаемому способу.
[11]
Устройство для реализации предложенного способа содержит регистратор инфракрасного излучения - тепловизор 1, платформу 2 с омическим нагревателем, установленный на платформе объект исследования
- лопатку турбины 3 с дефектным местом 4.
[12]Условные обозначения на чертеже:
[13]q - вектор теплового потока;
[14]I - излучение от объекта;
[15]←
- направление тепловизионной съемки объекта.
[16]Реализация способа рассмотрена на примере лопатки турбины авиационного двигателя.
[17]Способ реализуется следующим образом.
[18]С помощью омического нагревателя прогревают платформу 2 до выхода на стационарный тепловой режим. Включают тепловизор 1 в режим съемки и устанавливают исследуемый объект - лопатку 3 на
платформу 2. Производят тепловизионную съемку лопатки 3 в перпендикулярном направлении по отношению к вектору теплового потока по боковой стенке лопатки и измеряют интенсивность излучения на
нестационарном режиме, т.е. во время прогрева лопатки до достижения стационарного теплового режима. При таком способе прогрева лопатки процесс распространения тепла в лопатке 3 (проверяемом объекте)
растягивается по времени, что позволяет получить большее количество информации по сравнению со схемами одностороннего или двустороннего активного теплового неразрушающего контроля (АТНК), когда вектор
теплового потока и направление тепловизионной съемки соосны. В свою очередь, увеличение количества информации позволяет уменьшить погрешность обработки результатов испытаний.
[19]Данные
измерений интенсивности излучения записывают в виде тепловизионного фильма в память компьютера как последовательность теплограмм лопатки, отснятых в последовательные промежутки времени. Съемку фильма
заканчивают по достижению стационарного теплового режима лопатки 3.
[20]Затем проводят первичную обработку результатов измерений и вторичную обработку с целью выявления дефектов. Первичная
обработка измерений заключается в определении интервала времени, в котором имеет место регулярный тепловой режим контролируемого объекта (интервал времени, в котором все точки объекта изменяют свою
температуру по логарифмическому закону) и вычислении в каждой точке лопатки (пикселе) градиента логарифма интенсивности по формуле:
[22]где I - спектральная
интенсивность излучения,
[23]х - текущая координата.
[24]В процессе вторичной обработки вычисляется производная по времени от градиента интенсивности (dG/dt),
[25]где
t - текущее время.
[26]При величинах производной по времени, равной нулю, соответствующее место на лопатке признается дефектным - позиция 4 на фиг.3. (С физической точки зрения указанный
эффект объясняется изменением теплофизических характеристик материала в месте наличия дефекта).
[27]При вычислении градиента логарифма интенсивности и производной от его величины по времени
коэффициент излучения поверхности испытуемого объекта не влияет на конечный результат, вследствие чего повышается точность измерения и достоверность определения дефекта.
[28]В данном
примере угол между вектором теплового потока и направлением тепловизионной съемки поверхности лопатки составляет 90 градусов. Возможен диапазон указанного угла от 70 до 100°, при выходе за указанный
диапазон возрастает погрешность измерений, что приводит к снижению достоверности результатов контроля.
[29]В рассмотренном примере изменение температуры исследуемой поверхности лопатки 3
осуществляют нагревом, однако, возможно изменять температуру поверхности контролируемого объекта его охлаждением.
