Modell FORATherm
Photothermisches Messgerät für Materialprüfungen
Die zerstörungsfreie Materialprüfung erfolgt im Steinbeis-Transferzentrum mit der Photothermie. Damit werden die Strukturdichte, Inhomogenitäten und Schichtanalysen ortsaufgelöst bestimmt. Die Photothermie Verfahren ermöglicht auch die zerstörungsfreie Bestimmung des Härte-Tiefen-Verlaufes von randschichtgehärteten Bauteilen. Da diese zerstörungsfrei arbeitet und eine Messung der Eigenschaften über eine Fläche ermöglicht können, ergeben sich vielfältige Analysemöglichkeiten bzgl. den Eigenschaften der Bauteilrandschicht. Dies sind Vorteile gegenüber den konventionellen Untersuchungsmethoden. Die Photothermie ist vielseitig einsetzbar und lässt eine funktionale Bewertung der Bauteilrandschicht zu, welche das Reib- und Verschleißverhalten von Bauteilen bestimmt.
Mit der Photothermie können auch photothermische Schichtdickenmessungen und Bestimmungen der Haftfestigkeit zerstörungsfrei erfolgen. Durch die Photothermie können lokale Unterschiede der Schichteigenschaften durch flächenhafte ortsaufgelöste Messungen detektiert werden. Denn diese Schichteigenschaften sind in der Regel ungleichmäßig über die Fläche, wodurch aber lokales Schichtversagen verursacht werden kann. Diese Art der Schichtanalyse funktioniert auch auf Substraten, wo die konventionellen Verfahren nicht anwendbar sind, wie z.B. Keramik, Glas, porösen Schichten.
Als Prüflabor an der Hochschule in Karlsruhe bieten wir die zerstörungsfreie Charakterisierung der Randschicht von Bauteilen als Dienstleistung an. Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Grundlage einer Hochschule, mit der Handlungskompetenz eines Industrieunternehmens.
Analysen
- Schichtdickenmessungen
- Haftfestigkeit Beschichtungen
- Werkstoffinhomogenitäten
- Strukturdichte (Metalle, Kunststoffe)
- Ermüdungszustand
- Füllstoffverteilung
Beispiel
- Photothermische Messung von Werkstoffinhomogenitäten
Spezifikation
- Eindringtiefe Stahl: 10 – 6500 µm
- Eindringtiefe Gummi: 1 – 550 µm
- Laterale Auflösung: 100 µm
- Anregungslaserspotgröße: 0.4 – 5.0 mm
- Detektormessfleckgröße: 0.25 – 0.5 mm
Photothermie
Bei der Photothermie wird mit einem frequenzmodulierten Laser das Bauteil erwärmt und anschließend die reflektierten oszillierenden thermischen Wellen mit einem Infrarotdetektor registriert. Die Untersuchungstiefe bis zu der Laser eindringt wird über die Modulationsfrequenz bestimmt, aber ist auch materialabhängig. Die Photothermie nutzt thermophysikalische Stoffdaten, um Informationen über Materialeigenschaften und Beschichtungen abzuleiten. Zur Messung der Wärmestrahlemissionen wird ein Infrarotdetektor eingesetzt, welcher die Amplituden- und die Phasendifferenz zwischen dem modulierten Laser und den thermischen Wellen erfasst.