CN103383368A

CN103383368A - 点阵式热传导测温检测工件缺陷法

Info

Publication number: CN103383368A
Application number: CN201310293549XA
Authority: CN
Inventors: 孔令超; 张威; 田艳红; 王春青; 李海龙
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2013-11-06

Abstract

点阵式热传导测温检测工件缺陷法，涉及一种工件内部缺陷检测方法。上述方法步骤如下：在待测试件正面上方分别设置有一激光器和红外热像仪A，在待测试件背面下方设有一红外热像仪B，将一束激光定功率照射在待测试件正面上，令工件照射点温度快速升高，红外热像仪A和红外热像仪B同时检测激光光斑上下处的温升曲线，检测最高值，根据最高值判断激光光斑处工件内部是否有缺陷。本方法应用面广阔，不仅对工件内部缺陷有较高的检出率，更可描绘出其位置、形状、深浅等三维信息。本检测方法简便直观，无损，检测过程无需中间介质，对工件无不良影响，检测结果直观准确。

Description

点阵式热传导测温检测工件缺陷法

技术领域

本发明涉及一种工件内部缺陷检测方法，尤其涉及一种无损缺陷检测方法。

背景技术

机器零部件中最常见的缺陷是裂纹、气孔、夹渣等。缺陷产生的原因是多种多样的，主要有以下几种：

第一，在制造阶段由原材料产生的缺陷；

第二，加工制造阶段产生的缺陷；

第三，设备在使用中发生的缺陷。

检查这些缺陷通常使用无损检测法，可是，要想判断这些缺陷是有害还是无害都相当困难。一旦产生漏判，就会对生产安全运行造成很大威胁和严重后果。

现有缺陷技术主要有如下几种方法：

1、涡流检测法

此法是利用涡流裂纹探测器进行的。其原理是探测器接触裂纹时，使探测器线圈的阻抗减弱而取得电压上的变化，即在仪器刻度盘上显示出相应数值或发出报警声。同样还能利用涡流法来测量裂纹的深度值。此方法对非金属及非铁磁性金属无法检测。

2、射线探测法

在设备监测中，常用易于穿透物质的χ、γ射线。当射线在穿透物体过程中，由于受到吸收和散射，使强度减弱，其衰减的程度与物体厚度、材料的性质及射线的种类有关，因此当物体有气孔等体积缺陷时，射线就容易通过。反之，若混有吸收射线的异物夹杂时，射线就难以通过。用强度均匀的射线照射所检测的物体，使透过的射线在照像底片上感光，通过对底片的观察来确定缺陷种类、大小和分布状况，按照相应的标准来评价缺陷的危害程度。但此法费用较高，对操作者有危害。

3、超声波探伤法

此法是利用发射的高频超声波（1～10MHz）射入到被检测物的内部，如遇到内部缺陷则一部分入射的超声波在缺陷处被反射或衰减，然后经探头接收后再放大，由显示的波形来确定缺陷的部位及其大小，再根据相应的标准来评定缺陷的危害程度。此方法需中间介质，检测技术要求高，对缺陷形貌描绘精度差。

发明内容

针对现有方法存在的上述缺点，本发明提供一种点阵式热传导测温检测工件缺陷法。

本发明的点阵式热传导测温检测工件缺陷法步骤如下：

在待测试件正面上方分别设置有一激光器和红外热像仪A，在待测试件背面下方设有一红外热像仪B，将一束激光定功率照射在待测试件正面上0.1-2秒，令工件照射点温度快速升高，红外热像仪A和红外热像仪B同时检测激光光斑处上下方的温升曲线，检测最高值，根据最高值判断激光光斑处工件内部是否有缺陷。

本方法具有以下优点：

1、本方法应用面广阔，金属、非金属、复合材料等皆适用，只需调整相应的激光和测量参数。

2、本检测方法不仅对工件内部缺陷有较高的检出率，更可描绘出其位置、形状、深浅等三维信息。

3、本检测方法简便直观，无损，检测过程无需中间介质，对工件无不良影响，检测结果直观准确。

附图说明

图1为内部缺陷检测方法示意图，1：待测试件，2：激光器，2-1：激光光斑，3-1：红外热像仪A，3-1-1：红外热像仪A测温点，3-2：红外热像仪B，3-2-1：红外热像仪B测温点；

图2为内部缺陷检测原理示意图，1：待测试件，4：第一次检测位置，5：第二次检测位置，6：第三次检测位置，7：内部缺陷；

图3为无缺陷温度升高曲线示意图，T0为室温，Ta为红外热像仪A的温升曲线，Tb为红外热像仪B的温升曲线；

图4为有缺陷温度升高曲线示意图，T0为室温，Ta为红外热像仪A的温升曲线，Tb为红外热像仪B的温升曲线；

图5为工件缺陷检测原理图，1：待测试件，7：内部缺陷，3-1-2：红外热像仪A检测异常高温点，3-2-2：红外热像仪B检测异常低温点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进一步解释说明，但并不限定本发明的保护范围，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

如图1所示，在待测试件1正面上方分别设置有一激光器2和红外热像仪A 3-1，在待测试件背面下方设有一红外热像仪B 3-2，将一束激光定功率照射在待测试件1正面上t1秒；红外热像仪A 3-1和红外热像仪B 3-2同时检测激光光斑2-1处上下方的温升曲线，检测最高值，根据最高值判断激光光斑处工件内部是否有缺陷。其中红外热像仪A 3-1的检测区（红外热像仪A测温点3-1-1）位于激光光斑2-1的正上方，红外热像仪B的检测区（红外热像仪B测温点3-2-1）位于激光光斑2-1的正下方，检测过程中红外热像仪A 3-1和红外热像仪B 3-2的检测区大小一致且保持不变。

工件材质和表面粗糙度影响着对激光的吸收率，本检测方法关键需要令工件照射点温度快速升高几十度到一两百度，即一般照射时间（脉宽）最大不能超过2秒，脉宽在0.1-2秒之间。激光功率过小，照射时间过长，都会导致热量绕过缺陷传导至检测区，导致漏检。因此激光功率一般在几十瓦到几百瓦之间，主要根据工件的吸收率，如果工件吸收率较低，就需激光器大功率。在实际应用中，温度升高绝对值和升温速率都很重要，高的温度绝对值和升温速率，可获得较高的辩识度，相反过低的温度绝对值和升温速率，可能会出现漏检，误判。

非金属的吸收率较高，一般都在0.6以上，例如光滑陶瓷为0.92，印刷电路板为0.94；而金属较低，铝抛光表面为0.04-0.06；不锈钢抛光表面为0.16。粗糙度也影响吸收率，同样表面粗化的铝为0.28，阳极化处理、浅灰、暗哑光的铝表面为0.97。

例如：同样欲使铝材表面在0.5秒内升温50度，抛光铝需500瓦，而粗化铝则需70瓦左右，阳极化处理、浅灰、暗哑光的铝表面只需20瓦左右。

在实际应用中，需将整块工件表面依据X-Y坐标划分为n个待测点阵，在待测点阵上按照上述方法进行逐点检测，依据扫描后得到的点阵温度分布图，即可绘制出工件正反面的检测图。两相比较就能知道工件内部缺陷的大小、形状及位置，其检测原理如图2所示。

当激光光斑处工件内部无缺陷时，其热传导良好，其温升正常，由于热量分别向四周及下方传导，因此红外热像仪B所测温度略小于红外热像仪A所测温度，如图3所示。当激光光斑下工件中存在缺陷时，由于热传导受阻，因此红外热像仪A所测温升最高值高于正常值，而红外热像仪B所测温度大大低于正常值，如图4所示。将检测过程中发现的异常高低温点记载下来，依据其位置信息和温差信息即可绘制出该工件的内部缺陷检测结果图，如图5所示。

Claims

1.点阵式热传导测温检测工件缺陷法，其特征在于所述方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的点阵式热传导测温检测工件缺陷法，其特征在于所述红外热像仪A的检测区位于激光光斑的正上方，红外热像仪B的检测区位于激光光斑的正下方。

3.根据权利要求1或2所述的点阵式热传导测温检测工件缺陷法，其特征在于所述检测过程中，红外热像仪A和红外热像仪B的检测区大小一致且保持不变。

4.根据权利要求1所述的点阵式热传导测温检测工件缺陷法，其特征在于所述检测过程中，将整块待测工件表面依据X-Y坐标划分为n个待测点阵，在待测点阵上进行逐点检测。

5.根据权利要求1所述的点阵式热传导测温检测工件缺陷法，其特征在于所述工件内部缺陷判断方法如下：

当激光光斑处工件内部无缺陷时，红外热像仪B所测温度略小于红外热像仪A所测温度；当激光光斑下工件中存在缺陷时，红外热像仪A所测温升最高值高于正常值，红外热像仪B所测温度大大低于正常值。