Transcript Aplicações da Câmera Fototérmica para Ensaios Não Destrutivos em Componentes Aeronáuticos S.W. Glass, Y.

Aplicações da Câmera Fototérmica
para Ensaios Não Destrutivos em
Componentes Aeronáuticos
S.W. Glass, Y. Caulier,
AREVA NDE SOLUTIONS
Marc Dessendre , Hervé Trétout
DASSAULT AVIATION
11/11/14, SAMPE 2014 - Brasil
AREVA NDE Solutions
Apresentação de Ensaio de Câmera
Fototérmica
Descrição dos processos de END competentes incluindo
limitações
Solução proposta
 Princípio da técnica
 Bancada de laboratório de Camera Fototérmica (PTC)
Descrição do estudo
 Setup, corpo de prova representando as estruturas das asas.
 Resultados dos exames
Conclusões e perspectivas
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Atual processo de END em componentesalvo
Componentes (Foco na Dassault Aviation)
 Estruturas da asa do avião Falcon
 Exame da superfície externa e de algumas superfícies internas
Métodos de END anteriormente utilizados
 Líquido penetrante em 100% das estruturas
 Defeitos alvo: Comprimento: 1.0 mm ; Profundidade: 0.5 mm Largura: - 0.1 mm
 Eddy-current em superfícies externas
 Defeitos alvo: Comprimento: -1.0 mm ; Profundidade: -0.5 mm Largura: - 0.1 mm

Estrutura de asa F7X (Comprimeto: 14 m ; Largura 3 m)
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Atuais limitações de END e meta de
evoluções
Limitações atuais
 O Líquido Penetrante aumenta o custo e o tempo de fabricação
 Transporte para o local de inspeção (risco de impacto e colisão) e
instalação adicional para o ensaio
 Os químicos de LP aumentam a suscetibilidade de corrosão e o desafio
de descarte ambiental.
 ET é desafiado por estruturas e curvaturas complexas, e cantos.
Metas evolutivas
 Inspeção dentro da unidade de produção – preferencialmente sem
instalação adicional
 Método de inspeção automatizada que pode ser complementar ao Eddy
Current.
A câmera fototérmica é parte da solução?
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Princípio operacional da Câmera
Fototérmica
Photothermal Camera
Laser
infrared
detector
Laser line
EXCITATION
Fiber
optics
Inspected
Crack
Scanning
direction
Material
Thermal wave
C-scan (photothermal image)of a 30µm wide crack
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• Excitação térmica:
Linha direta por
“Flying Spot” (laser
classe 3)
• Câmera IR rastreia
ondas de propagação
térmica.
• O acúmulo de calor em
frente a trincas e o
processamento da
imagens acentua a
resposta de trincas
• A apresentação visual
dos resultados de
inspeção é de fácil
entendimento
Bi-polar signal
of a crack
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Câmera Fototérmica AREVA (CPA)
Vantagens:
 Rugosidade das superfícies: Ra de 1.6 até 12.5 com pouca
ou nenhuma limpeza
 Operação sem contato de 0.1 m a 2 m de distância do
componente a ser inspecionado
 Boa correlação com o LP
 Maior tolerância que o LP à irregularidades na superfície
 Controle em superfícies de difícil acesso
 Sem contato com a superfície
 Grande profundidade de campo
 Grande variação de ângulo óptico (>+/- 40 graus)
 Método pode ser automatizado (adaptado a um robô)
 Testes complementares são comparativos
Desvantagens
 Uso de laser inseguro para visão - exige EPI
 Custo do sistema
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Correlação do CPA com LP
Exemplos de resultados
 Soldas
 Trincas
Líquido penetrante
Líquido
penetrante
Câmera
Fototérmica
Câmera Fototérmica
1
2
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CPA Correlação do CPA com LP e ET
Exemplos de resultados
 Inconel 718: 500 x 70 mm
 2 trincas: comprimento = 1 e 2 mm
(perto do furo)
Câmera
Fototérmica
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Eddy
current
Inspeção de CPA em Roda Hidroelétrica
PELTON
Previamente este ensaio foi feito com PM. O tratamento prévio
de dureza da superfície aumentou a vida útil da roda, porém
comprometeu o ensaio de END com PM.
Ensaios realizados em 2011 mostraram que a termografia ativa
(excitação do laser) permitiu a detecção e caracterização de
trincas sub-superficiais em superfícies tratadas com dureza.
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Componentes do Sistema CPA
Componentes
 Câmera Fototérmica com
seu sensor infravermelhor e
a laser
PhotoThermal
Camera
 Sistema de geração de laser
(fibra ótica)
Camera
calibration
Laser and
optical
fiber
Software
Image
acquisition
 Calibração da câmera e
aquisição de imagens
Image
pretreatment
 Tratamento e análise de
imagens
Complete
prototype
Image
analysis
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CPA END de acesso a superfícies
desafiadoras
Detecção de trincas dentro de tubos soldados
 Corpo de prova: aço inoxidável, Ø387mm
 Trincas por fadigas térmicas dentro de soldas circunferenciais
 Mesmos resultados de detecção (sensitividade) que o LP, porém sem contato
PhotoThermal camera +
periscope
PT
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PhotoThermal
camera
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Bancada de laboratório de testes CPA
Principais parâmetros da Câmera
 Energia: 30 - 50 W
 Distância de Trabalho: 400 - 600 mm
 Velocidade de escaneamento do laser: 6 - 50
mm/s
 Orientação: 0 - 10 graus
 (ângulo entre o normal da superfície e o eixo
ótico da camera)
 Fora do ambiente de bancada conseguiu-se
bons resultados até 40 Graus e distancia de
trabalho de mais de 3 metros
Objetivo do ensaio
 Detecção de todas as indicações sem alarme
falso
 Inspeção de geometrias complexas
 Medição do comprimento das indicações e
comparação com os comprimentos reais
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Corpos de prova de estruturas de asas
Corpos de prova e defeitos associados
4 ranhuras EDM : 1 x 0,1 x (0,5-0,8) [comprimento x largura
x profundidade em mm]
Localizadas no fundo das diversas cavidades com
diferetentes estagios de comprimento/profundidade em
aluminio
5 ranhuras EDM: 1 x 0,1 x 0,5 [c x l x p mm]
Localizadas em cantos
 As superfícies eram todas jateadas
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Resultados dos Ensaios
29x594 pixels (15x24 mm²)
29x995 pixels (15x41 mm²)
29x596 pixels (15x24 mm²)
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Sinais / indicações medidas
Estudo quantitativo
 Medição dos sinais térmicos
Ranhuras
 Nível do sinal: 300 à 1.400 níveis de cinza
 Nível de ruído: < 10% do sinal
 Geometria de sinal: bi-polar
 Comprimento real: 1 à 1,5 mm (comprimentos reais: 1 mm)
Efeito do jateamento
 Nível do sinal: 1.500 à 2.000 níveis de cinza
 Nível de ruído: < 10% do sinal
 Geometria de sinal: multi-polar
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Conclusão e perspectivas
Ensaios com a Câmera Fototérmica
 Aperfeiçoamento de todos os defeitos: 5+4 ranhuras
 100% de identificação baseada em boa SNR caracteristica de geometria
bipolar
 Detecção de anomalias situadas em superfícies de difícil acesso
 Alguma influência do jateamento foi observada, porém as
descontinuidades ainda são rapidamente detectáveis.
Próximos passos: industrialização e automação de processo
 Os aperfeiçoamentos técnicos necessários foram identificados
 Desenvolvimento de um novo protótipo (projeto em curso)
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Avaliação da Técnica
Propriedades/Ambiente
Técnica de aprovação de campo
LP
PM
ET
UT
CPA
=
=
=
=
-
Geometrias complexas
+
+
-
-
+
Adaptação a materiais não ferrosos
+
-
+
+
+
Sensibilidade a superfícies rugosas
-
-
-
-
+
Pode ser executado sem contato
-
-
-
-
+
Requer limpeza pré-inspeção
-
-
+
-
+
Adaptação a superfícies quentes>250 C
-
-
+
-
+
Ambiente/Tóxico/Corr Resíduo
-
-
+
-
+
Segurança do trabalhador (with EPI)
-
-
+
+
+
Adaptável/Fácil automação
-
-
+
+
+
Display de fácil entendimento
+
+
-
-
+
Detecção de defeitos subsuperficiais
-
-
+
+
+
Custo do equipamento/setup
+
+
-
-
-
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