Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Bauteile ist eine rechtzeitige Erfassung der Materialschädigung durch Ermüdung notwendig. So umfassen 90 % der Lebensdauer von hochzyklisch beanspruchten Bauteilen aus Titan im Flugzeugbau das Stadium vor einem Rissnachweis. Es wird die Thermoelastizität genutzt, die als thermodynamischer Effekt durch die periodischen Änderungen der freien Energie im Werkstoff auftritt. Zug- und Druckspannungen wirken unterschiedlich auf eine Temperaturänderung. Ein weiterer thermischer Effekt zeigt sich durch die Energiedissipation der Wärmeenergie infolge Mikroplastizität und elastischer Effekte während der zyklischen Belastung. Auf der Basis dieser beiden Effekte wird für eine Titanlegierung TiAl64V die thermoelastische Temperatur berechnet und für verschiedene Zeitintervalle und unterschiedliche Beanspruchungszyklen experimentell ermittelt. Dafür sind aber extrem empfindliche Temperaturmessungen von 10-5 K notwendig. Bei einer Beanspruchung mit Leistungsultraschall im Spannungsbereich von etwa 100 MPa bei etwa 20 kHz treten aber schon Differenzen von 10 K auf. Bei höheren Belastungen kommt es zu verstärkter Mikroplastizität, die die mechanische Hysterese erhöht. Die Temperaturänderungen werden mit einer Infrarotkamera im Wellenlängenbereich von 8 bis 12 Mikrometer mit einem Hg-Cd-Te-Detektor erfasst. Die Temperaturauflösung lag bei 0,2 K. Um die Wärmeabstrahlung zu erhöhen, kann eine Kunststoffschicht auf die Probe aufgebracht werden. Als Referenz für die Temperaturänderung diente eine unbelastet Probe. Bereits nach einer Lebensdauer von 0,5 % wurde ein Wärmeeffekt beobachtet, so dass also in einem relativ sehr frühen Stadium Schädigungen zu erfassen sind, wenn auch über die Wärmetönung und eine Schädigung keine Zusammenhänge hergestellt wurden. (Tietz, H.-D.)
Thermographic characterization of fatigue
Thermographische Charakterisierung der Ermüdung
2001
8 Seiten, 7 Bilder, 12 Quellen
Conference paper
English
Thermographic Inspection Of Coatings
NTRS | 1988
|Synthesis and characterization of flexible thermographic phosphor temperature sensors
British Library Online Contents | 2016
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