تعیین عیوب زیر سطحی روی قطعات فلزی در آزمون‌های غیرمخرب با روش برش‌نگاری لیزری به کمک بارگذاری حرارتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرکز ملی علوم و فنون لیزر ایران

چکیده

امروزه از برش‌نگاری1 لیزری به عنوان یکی از روش‌های موثر اپتیکی با قابلیت بالا در شناسایی عیوب زیر سطحی برای مقاصد آزمون‌های غیر مخرب استفاده می‌شود. در این مقاله، روش تجربی تعیین عیوب زیر سطحی روی قطعات فلزی با روش برش‌نگاری لیزری و به کمک بارگذاری حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، در مرحله اول نمونه‌هایی از جنس آلومینیوم و به ضخامت mm3 وmm5 در چیدمان برش‌نگاری لیزری، تحت تابش لیزر دیودی قرار گرفته و ارزیابی شده است. عیوب زیر سطحی به صورت حفره‌هایی با قطر و عمق مختلف در پشت نمونه‌ی تحت ارزیابی ایجاد شده‌اند. پس از برپایی چیدمان مناسب، تاثیر جهت و میزان برش اعمال شده و همچنین مقدار بارگذاری حرارتی بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد، در تعیین عیوب زیر سطحی نسبت قطر به عمق عیوب از اهمیت بالایی برخوردار است. در نمونه‌های ارزیابی شده، کمینه قطر عیوب قابل شناسایی در حدود 5/2 برابر عمق می‌باشد. عیوب زیرسطحی معمولا به صورت یک شکل نسبتا متقارن در تصاویر فاز مشاهده می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Inspection of metallic samples defects in nondestructive testing by laser shearography with thermal loading

نویسندگان [English]

  • Ali Chehrghani
  • Fatemeh Fotovat Eskandari
  • Mehdi Hallajan
  • Mohamad javad Torkamani
  • Seyed Hasan Nabavi
چکیده [English]

Digital shearography is widely used as a nondestructive inspection method in detection of subsurface defects and strain measurement in experimental mechanics. In addition, full field measurement and low vibration isolation requirements cause to higher application of this method in quality control applications. In this paper, the application of digital shearography in inspection of metallic samples has been studied. The subsurface defects of aluminum samples have been investigated by using a proper setup of digital shearography. The thickness of samples is 3mm and 5mm and the shear size in experiments is equal to 4mm. The samples are irradiated by a 660nm diode laser and recorded shearograms before and after thermal load have been analyzed by means of appropriate software. The results showed that, the diameter to depth ratio of defects employs important role in detectability of subsurface defects. By using this method, the minimum detectable diameter of defect is 2.5 times of its depth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • optical methods
  • laser shearography
  • metallic samples
  • finite element modeling
  1. Xie, H.M., Kishimoto, S., Asundi. A., 2000, “In-plane deformation measurement using the atomic force microscope moire method”, Nanotechnology, 11(1), 24–9.
  2. Allgaier, M., Ness, S., McIntire, P., Moore, P., 1993, "Nondestructive testing handbook: Visual and optical testing", ASNT, vol. 8.
  3. Hung, Y.Y., 1982, “Shearography: a new optical method for strain measurement and non-destructive testing”, Opt. Eng., 21,391–5.
  4. Steinchen, W., Yang, L., 2003, "Digital Shearography – Theory and Application of Digital Speckle Pattern Shearing Interferometry", SPIE Press, Bellingham, Washington, USA.
  5. He, Y.M., Tay, C.J., Shang, H.M., 1999, “Digital phase-shifting shearography for slope measurement”, Opt. Eng., 38, 1586–9.
  6. Schuth, M., Vossing, F. Yang, L., 2010, “Shearographic NDT-Measuring Systems in Theory and Application (Endoscope for Nondestructive Test)”, 2nd International Symposium on NDT in Aerospace.
  7. Francis, D., Tatam, R.P., Groves, R.M., 2010, “Shearography technology and applications: a review”, Meas. Sci. Tech., 21, 1-29.
  8. Newman J.W., 2008, “Aerospace NDT with advanced laser shearography”, Proceedings of the seventeenth world conference on nondestructive testing, Shanghai, China, 25–8.
  9. Groves, R.M., James, S.W., Tatam, R.P., 2001, “Full surface strain measurement using shearography”, Proc. SPIE 4448, 142–52.
  10. Nelson, D.V., “Residual Stress Determination by Hole Drilling Combined with Optical Methods”, Exp. Mech. 50, 145–58, 2010.
  11. Groves, R.M., James, S.W, Tatam, R.P., 2004, “Shape and slope measurement by source displacement in shearography”, Opt. Lasers Eng., 41, 621–34.
  12. Zastavnik, F., Pyl, L., Gu, J., Sol, H., Kersemans, M., Van Paepegem, W., 2014, “Comparison of shearography to scanning laser vibrometry as methods for local stiffness identification of beams strain”, 50, 82–94.
  13. Liu, Z., Gao, J., Xie, H., Wallace, Ph., 2011, “NDT capability of digital shearography for different materials”, Optics and Lasers in Engineering, 49, 1462–1469.