Bezkontaktowa technika obliczania spójności spawanych konstrukcji

Bezkontaktowa technika obliczania spójności spawanych konstrukcji

Inżynierowie z TWI, brytyjskiego instytutu badawczego specjalizującego się w technologiach łączenia materiałów, opracowali nowy system pomiaru naprężeń własnych, który pozwala łatwiej i precyzyjniej wyliczać spójność spawanych konstrukcji. Naukowcy opracowują uproszczoną technikę wykorzystania korelacji obrazu (DIC)

DIC jest optyczną technologią służącą do określania naprężeń własnych. W typowym procesie DIC, kamera wysokiej rozdzielczości rejestruje ‘plamisty’ obraz próbki zanim zostanie w niej wywiercony otwór i po tym fakcie. Obrazy zostają następnie wgrane do komputera i porównane pod kątem przemieszczenia plam na obrazie.

Naprężenia, którym poddana jest próbka określane są na podstawie pomiaru przemieszczeń. Następnie tak otrzymane informacje umieszczone są w modelu analitycznym, albo elementów skończonych, który pozwala wyliczyć naprężenia własne. Pomiar naprężeń własnych wykorzystywany jest do określenia naprężeń występujących w dużych spawanych elementach podczas procesu produkcji.

Technika ta jest szeroko stosowana, jednakże jej słabość leży w wykorzystywaniu do pomiarów tensometrów, które mają wiele ograniczeń. Wymagają one bardzo dokładnego przygotowania powierzchni i precyzyjnego wiercenia. Stąd rosnące zainteresowanie bezkontaktowymi metodami pomiaru.

I właśnie DIC jako technika bezkontaktowa zyskuje coraz większą popularność, jednakże proces ten jest złożony i może być realizowany wyłącznie przez specjalistów dysponujących dużą wiedzą z zakresu mechaniki i materiałoznawstwa.

Jianxin Gao z TWI przyznał, że jego organizacja stara się wyeliminować te niedogodności i opracować metodę łatwą w użyciu. Technika, nazywana Korelacją Obrazu opartą na Schemacie Odkształceń (DPDIC), wciąż wymaga dwóch ‘plamistych’ zdjęć, jednakże obrabiane one są w nieco inny sposób.

Podczas, gdy konwencjonalne metody przed wyliczeniem naprężeń własnych wymagają określenia przemieszczeń i napięć w elementach, DPDIC pozyskuje informacje dotyczące naprężeń w elementach wprost ze zdjęć.

„Naprężenia traktowane są w procesie korelacji obrazu jak bezpośrednie zmienne.” – powiedział Gao.

Sama koncepcja powstała na początku 2008 roku. Natomiast ostatnie kilka miesięcy specjaliści z TWI spędzili na dopracowywaniu oprogramowania bezpośrednio wyliczającego naprężenia własne.

Przez cały rok DPDIC poddawana była rozległym testom, a otrzymywane wyniki porównywane z tymi uzyskanymi metodami tradycyjnymi.

„Testy pokazały, że ta technika działa.” – stwierdził Gao dodając, że wciąż pewne rzeczy można poprawić.

Gao wyraził przekonanie, że DPDIC do pomiaru naprężeń własnych na powierzchni dostępny będzie w przeciągu najbliższych 6 miesięcy, a do pomiaru naprężeń własnych wewnątrz, nieco później.

TWI poszukuje obecnie partnerów komercyjnych.

„Dzięki temu systemowi, koszty i czas potrzebne do pomiaru naprężeń własnych zostaną zredukowane.” – dodał Gao.

(lk)