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FLIR红外热像仪帮助研究人员监控与评估创新性连接技术

时间:2018-02-26 阅读:
新型复合材料(如:碳)在汽车、飞机与铁路制造业的用量正与日俱增。尽管这些材料在交通工具的设计与生产中拥有众多优势(性能高、材质轻等),但在制造、检测与维护方面仍然面临一些新挑战。在德国帕德柏恩大学的材料与连接技术实验室(LWF),研究人员非常重视复合材料连接技术的开发工作。在寻找最耐用且能效最高的材料的过程中,他们利用FLIR热像仪的强大功能检测新颖的连接技术。

在德国,材料与连接技术实验室(LWF)是一家广受国内外认可,专业从事连接技术与材料工程研究的机构。新颖且经过优化的连接技术对于纯材料组合、混合或复合材料而言必不可少。这些技术包括:机械连接、粘合剂、热粘合或焊接,以及复合连接(上述技术的组合)。LWF的主要目标是通过对材料与连接技术进行特定研究,开发及生产经济、高效、轻质的结构。

无损检测(NDT)热成像技术

除了开发新的连接工艺外,LWF同时还采用连接的复合结构,在与应用相关的条件下进行了实验模拟和无数次过程模拟、应力分析与寿命预测测试。IWF目前完全依靠FLIR Systems红外热像仪完成这些测试。

IWF的研究员Eng. Frederik Bröckling表示:“在我们的研究领域,需要一种无需拆卸任何部件,即能快速检测大面积区域的技术,同时还能轻松分析得到的检测结果。红外热像仪正是能提供这种技术的设备。”

LWF采用主动与被动热成像技术。基本上,红外热成像技术可分为两种途径。被动热成像用于检测温度通常高于环境温度的材料和结构,然而在主动检测中,为了形成相关热对照,需要一定的外部刺激。

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在与应用相关的条件下,LWF使用FLIR热像仪检测连接的混合结构。资料来源:LWF

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金属样本(被动热成像)的高速强度测试热测量, 资料来源:LWF

被动热成像技术

在LWF中,FLIR SC-7650红外热像仪的被动热成像技术专用于焊接工艺(热结合)的研究与检测,因为焊接涉及极端温度。采用热成像对电阻点焊工艺进行监控可发现焊接点的其它不均一信息。优良的焊接需要将金属均匀加热至融化温度。通过查看一个焊接点的热图像,可以发现周围的温度变化。热像仪测得的温度可作为焊接强度一项指示性参数:如果温度平均值与标准偏差在特定的范围内,这一焊接可被认为是有效的。

主动热成像技术

LWF同样还可应用于主动热成像技术研究机械连接、粘合剂与混合连接。在本设置中,LWF采用包含FLIR SC7650红外热像仪的专业NDT解决方案,该方案由德国视觉探测器专家 Automation Technology公司设计。这一整套解决方案,称之为IRNDT,基于主动热成像基础之上,广泛支持各种NDT技术,包括:锁定热成像(采用定期的热激发)、脉冲热成像(短能量脉冲)与热应力分析(由热弹性效果检测组件的机械应力)。

在由Automation Technology提供的设置中,借助热源赋予检测材料热激发的能量。流经材料的热能对物体表面的温度变化规律有直接影响。利用FLIR SC7650红外热像仪对这一温度变化录制一段时间,然后通过IRNDT软件进行分析。该软件通过数学分析的方法计算出最终的图谱,提供IWF研究人员关于材料内部结构或材料内部可能存在缺陷的信息。

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摩擦元件焊接(FEW)的热测量工艺 (被动热成像), 资料来源:LWF

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在锁定热成像模式下,带有卤素灯粘结样本的有源热图像(拥有不同的缺陷),资料来源:LWF

FLIR SC7650红外热像仪

对红外热像仪而言,研究类应用是最迫切,也是最严苛的应用环境。在此项目中同样如此。Eng. Frederik Bröckling表示:“经多方面考虑,FLIR SC7650已被证实为最佳选择。

由于某些材料传导率的因素,热像仪的速度与帧频十分重要。例如:如果在铝材上施加一次热脉冲,由于铝吸热与散热的速度非常快,因此需要一台高速热像仪进行精确录制。”根据型号与探测器的不同,FLIR SC7000系列能够生成速度高达62,000Hz的热图像。视窗可显示所有图像的子集,通过用户可调的窗口尺寸,以更高的帧频选择性地读取。

我们同样也需要一款能从外部触发,而且可与各种镜头搭配使用的热像仪。有时,我们需要进行密切监控。其它时候,例如,在焊接应用中,我们需要保持一定距离,以防热像仪受到电气与热干扰。对于各种不同的设置,需要使用不同的镜头。”

FLIR Systems还开发出不少被公认为在研究环境中具备重大应用价值的独特性能。 例如:FLIR的CNUC™技术是一项专有的校准流程,能够提供美观的热图像和精确的测量稳定性。无论热像仪用于何种温度条件,CNUC™都能确保精确的测量稳定性。FLIR获得专利的Hypercal™性能可确保以最高的灵敏度获得最佳的测量范围。用户可以轻松设置期望的温度上限和下限值,热像仪将自动调节合适的积分(曝光)时间。

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