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无损评价技术与设备

研究目标

        致力于研究先进无损检测新技术并应用于生产制造企业,推动我国工业零部件质量提升。主要研究方向为主动热成像检测和电磁检测,以及综合电磁和热学原理的新检测方法。重点研究交变电磁场作用下各种类型材料和缺陷的不同致热机理和响应规律,不同加热模式下缺陷对热传递过程的影响机制,研制准确高效传递能量的换能器,设计低信噪比热图像中缺陷相关信息提取算法。积极获取汽车零部件、磁性材料等行业的无损检测技术需求,开发适用于工业现场的具有准确、高效、稳定特征的产品质量检测设备。


应用领域

     汽车零部件:转向节、螺杆、刹车片、轴承

     磁性材料:永磁、软磁


研究内容


(1)基于电磁激励的主动热成像检测

        铁磁材料在高频交变磁场中通过感应涡流、磁滞损耗等效应将电磁能转化为热能。当零部件存在裂纹、气泡等缺陷时,因电导率、磁导率和热导率不连续而导致特殊的温度分布模式,可通过热图像分析提取缺陷信息。

        检测对象:金属材料表面裂纹,铁氧体材料裂纹,复合材料内部气泡和分层等

        检测特点:

           -  效率高:涡流热成像单次检测时间0.05~0.5s,单次检测面积103~104mm2

           -  图像显示:检测结果直观易懂,检测结果保存和传递方便;

           -  分辨力高:可准确描述缺陷位置和形态。


涡流热成像检测实验装置高频感应加热电源模块
45号钢表面裂纹涡流热成像检测刹车片内部气泡锁相热成像检测

(2)基于激光激励的主动热成像检测

        通过激光给检测对象表面施加高能量密度局部激励,分析其引起的非稳态传热过程可获取检测对象导热能力相关信息,结合二维扫描可检测表面裂纹等不连续性缺陷。

        检测对象:任意材料表面裂纹,任意形状薄片材料热扩散率;

        检测特点:

           -  可远距离非接触检测;

           -  裂纹检测灵敏度和分辨力高:可检出1μm宽、100μm深裂纹,可分辨100μm间距裂纹;

           -  热扩散率检测:无需对样品加工,可现场快速进行。


表面裂纹的激光热成像检测

(3)电磁检测

        通过磁导率、电导率等参数表征缺陷或评估材料属性。

        检测对象:铁磁材料

        检测特点:

            -  检测速度快;

            -  结构简单,适合多路同时检测;

            -  可检测永磁铁氧体材料,无需退磁。


汽车转向节球化检测传感器

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