Modell FORATherm
Photothermisches Messgerät für Materialprüfungen
Mit der Photothermie werden Materialprüfungen der Randschicht eines Bauteils durchgeführt. Diese ist der entscheidende Bereich eines Bauteils und bestimmt das tribologische Verhalten. Mit der photothermischen Analyse können die Strukturdichte, Inhomogenitäten und Beschichtungseigenschaften ortsaufgelöst und zerstörungsfrei bestimmt werden. Die Photothermie beispielsweise 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 Schichtdickenmessungen und Haftfestigkeitsprüfungen zerstörungsfrei über eine Fläche erfolgen. Durch die Photothermie lassen sich lokale Unterschiede der Schichteigenschaften ortsaufgelöst feststellen. Denn Schichteigenschaften variieren lokal und eine Stelle mit unzureichenden Eigenschaften kann bereits der Auslöser für ein komplettes Schichtversagen und somit den Ausfall eines Bauteils sein. Diese Art der Schichtanalyse funktioniert auch auf Substraten, wo die konventionellen Verfahren nicht anwendbar sind, wie z.B. Keramik, Glas, porösen Schichten.
Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum bieten wir photothermische Randzonenanalysen als Dienstleistung an.
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.