振動熱成像
振動熱成像是一種主動熱成像檢測方法，不依賴于被檢查料件中現(xiàn)有的熱量，而是利用機(jī)械振動來檢測和定位裂紋等缺陷。振動熱成像通常使用頻率在20kHz至45kHz范圍內(nèi)的超聲波頻率來激發(fā)被測料件，產(chǎn)生這些超聲波振動頻率的常見激發(fā)源是超聲波焊機(jī)。
振動熱成像屬于非破壞性檢測，也是一種非接觸式方法。超聲波喇叭或換能器需要與工件接觸，測量過程中這些振動會通過料件傳播。當(dāng)振動在工件中傳播遇到裂紋時，裂紋面摩擦生熱，產(chǎn)生微小溫升，就會被熱像儀檢測并定位缺陷。
振動熱成像檢測裝置
振動熱成像檢測裝置由高速熱像儀、帶電超聲波換能器（不可見）和結(jié)構(gòu)件組成。啟動設(shè)備施加超聲激勵后，料件（如剎車轉(zhuǎn)子）上的缺陷裂紋處因摩擦產(chǎn)生局部溫升。
在金屬部件的振動激勵檢測中，通常需要非常快的熱像儀，這里的“快”特指探測器積分時間短且相機(jī)幀速率高。因為金屬材料的高熱導(dǎo)率會使裂紋區(qū)域產(chǎn)生的微弱溫升在幾毫秒內(nèi)迅速消散。
超聲波換能器覆蓋的裂紋不可見，換能器將大量能量耦合到料件中。所以，看到換能器周圍區(qū)域變熱是正常的。這種變熱并不表示存在缺陷或裂紋，而是換能器和工件之間的振動和由此產(chǎn)生的摩擦生熱。
渦輪葉片上的裂紋檢測
上圖顯示了鈦渦輪葉片裂紋的振動熱成像檢測過程： 葉片置于木塊上，鋁箔包裹的超聲波換能器激振。經(jīng)調(diào)色板處理的圖像顯示，低溫區(qū)（藍(lán)）與高溫區(qū)（橙至亮黃）對比鮮明，清晰可見兩條裂紋。此方法對裂紋檢測非常有效。
振動熱成像——形狀復(fù)雜的部件也可檢測
相較于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法——染料滲透檢測（需刷涂染料、滲入、清洗、紫外顯影，耗時且無法探測近表面隱形裂紋），振動熱成像能有效檢測近表面隱形裂紋和微裂紋。
其原理是：裂紋區(qū)因熱導(dǎo)率差異在紅外圖像中形成高溫區(qū)（橙/黃），且熱量會向周圍（藍(lán)）擴(kuò)散（開花效應(yīng)），放大裂紋顯影尺寸，提升微裂紋檢出率。
渦輪葉片中的微裂紋
上圖葉片之前已使用染料滲透法檢查過，發(fā)現(xiàn)的裂紋標(biāo)有“S”和一些黑線。用振動熱成像技術(shù)檢查同一渦輪葉片后，缺陷和裂紋的實際程度變得顯而易見。
為這兩個結(jié)果圖像選擇的調(diào)色板是灰度調(diào)色板，裂紋顯示為黑色區(qū)域。從結(jié)果圖像可以看出，渦輪葉片表面布滿了微裂紋。這種程度的裂紋可能會導(dǎo)致渦輪發(fā)動機(jī)發(fā)生災(zāi)難性故障，而僅使用染料滲透檢測則無法發(fā)現(xiàn)這種情況，使用振動熱成像技術(shù)檢查則效果更佳。
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