آماده سازی و ساخت نمونه ها
از دو ورق به ضخامت 5 میلی متر، مربعی شکل به ضلع 15 سانتی متر. از جنس فولاد کم کربن و فولاد آلیاژی انتخاب شدند. بر روی هر دون نمونه، الگوهایی سوراخ کرای گردید. با توجه به شکل 2، قطر این سوراخ ها از 5 تا 2 میلی متر. و با عمق های 1 تا 4/7 میلی متر می باشد. همچنین، قطر سوراخ ها بصورت عمودی ثابت و بصورت افقی از چپ به راست کاهش می یابند. عمق سوراخ ها بصورت افقی ثابت و بصورت عمودی کاهش می یابند. جهت به حداقل رساندن نویزهای ناشی از بازتاب نور و جذب حداکثر حرارت اعمالی به نمونه ها. پشت نمونه ها با اسپری مشکلی مات رنگ آمیزی شد. در شکل 2 نقشه نمونه های ساخته شده آورده شده است.
به کار گیری
آماده سازی چیدمان حرارت نگاری و طراحی آزمایشات تجهیزات مورد استفاده در آزمایش ها. یک دوربین حرارتی فلیر سری A دارای رزولیشن 240 × 360 با توانایی ضبط 9 الی 60 هرتز. دقت 0/01 درجه سانتی گراد و دو پروژکتور با توان 1 کیلووات بودند. تمامی آزمایش ها در دمای محیط 27 درجه سانتی گراد، در محیط بسته آزمایشگاه اجرا شد. پارامترهای مورد بررسی عبارتند از تأثیر زمان پالس، فاصله منبع تحریک تا نمونه HSD. زاویه تابش HSRA و در نهایت جنس نمونه می باشند.
فاصله دوربین از نمونه 30 سانتی متردر نظر گرفته شد. که با توجه به ابعاد نمونه و نقطه فوکوس دوربین ثابت می باشد. دوربین عمود بر سطح نمونه قرار گرفت. بر این اساس 16 تست انجام گرفت که به ترتیب، زاویه و فاصله منابع تحریک را تنظیم و ثابت کرده. و پالس های 5 ثانیه و سپس 10 ثانیه اعمال شد. و این تست ها با تغییر زاویه و فاصله و در نهایت تغییر جنس نمونه ادامه پیدا کرد.
بحث بر روی نتایج بدست آمده
اثر فاصله منابع تحریک
در ابتدا آزمایشی با دو پروژکتور تنگستنی را با زاویه 40 درجه نسبت به سطح نمونه فولاد کم کربن. و در فاصله های 30 سانتی متر و 60 سانتی متر طراحی شد. تحریک برای هر دو تست 5 ثانیه در نظر گرفته شد. در شکل 3 تصاویری از هر آزمون که در بهترین کنتراست حرارتی در طول تست قرار داشتند، آورده شده است. همان طور که در شکل مشخص است. دمای سطح نمونه HSD 30cm بالاتر و وضوح عیوب و همچنین تعداد عیوب قابل تشخیص نیز بیشتر است.
شکل 4 در راستای عیوب با قطر 5 و 4 میلی متر دو مسیر ایجاد شد. و نمودار دما – پیکسل آن استخراج گردید. و نمودارهای دو آزمایش، در هر قطر با هم مقایسه شد. که در شکل تفاوت ها به وضوح مشخص می شوند.
در تصاویر شکل 5، در نمودار دما – پیکسل عیوب با قطر 5 مشاهده می شود. که کنتراست حرارتی در تست HSD 30CM بالاتر از تست HSD 60CM می باشد. و تشخیص عیوب به علت کنتراست بالا راحت تر است. همچنین مرز بین عیوب و سطح سالم نمونه، تیزتر و به ابعاد واقعی نزدیک تر هستند. در تصاویر شکل 5، در نمودار دما – پیکسل عیوب با قطر 4 میلی متر نتایج مشابهی را نشان می دهد.
در آزمایش دیگری چیدمان همانند آزمون اول برای نمونه فولاد آلیاژی نیز انجام داده شد. بهترین وضوح از آمون ها در شکل 6 آورده شده است. همانطور که در شکل مشخص است. دمای سطح نمونه HSD 30cm بالاتر و وضوح عیوب با قطر کمتر، بیشتر است.
اگر در راستای عیوب با قطرهای 5،4 و 3 میلی متر مسیری کشیده و نمودار دما – پیکسل آن استخراج شود. و نمودارها با هم مقایسه شود، تفاوت ها به وضوح مشخص خواهند شد. در شکل 7 که نمودار دما – پیکسل عیوب با قطرهای 5، 3 و 4 میلی متر را نشان می دهد. مشاهده می شود. که دمای نقاط مختلف آزمون HSD 30cm از آزمون HSD 60cm بالاتر است. و همچنین کنتراست حرارتی (اختلاف دمای بین نقاط بدون عیب نمونه و محل معیوب). در تست HSD 30cm بالاتر از تست HSD 60cm می باشد. و تشخیص بصری عیوب به علت کنتراست حرارتی بیشتر راحت تر است.
در نهایت می توان گفت که هرچه منبع حرارتی از سطح نمونه دورتر باشد. مقدار انرژی انتقالی به سطح نمونه و به دنبال ان نرخ افزایش دما نیز کاهش می یابد.