شیروگرافی

شیروگرافی یکی از انواع آزمون های غیر مخرب است که از دقت بالایی برخوردار می باشد. با این روش می توان عیوبی که در سطح یا در داخل قطعات سازه ای (باربَر) به وجود آمده اند را شناسایی کرد و از آنها تصاویری تهیه نمود. در روش شیروگرافی به قطعه تحت آزمایش پرتو لیزر هَمدوس تابانده می شود و به این ترتیب بر روی قطعه یک الگوی تداخل تصادفی از پرتو لیزر تشکیل میگردد. منظور از همدوسی این است که در لحظه های مختلف، وضعیت ارتعاشی نور ثابت باقی میماند. سپس تصویر قطعه مورد آزمایش برش می خورد تا دو تصویر انطباقی تشکیل شود. آنگاه با استفاده از یک دوربین دیجیتال، از این تصاویر یک منحنی شیروگرام تهیه میگردد. لازم به ذکر است که دوربین دیجیتال یک دستگاه الکترونیکی است که برای گرفتن و ذخیره عکس، به جای فیلم عکاسی در آن از حسرهای حساس به نور استفاده شده است. اگر در اثر وارد شدن بارهای مکانیکی یا بالا رفتن حرارت، در قطعه عیبی بروز کند، در الگوی نقطه ای تصویر تغییراتی ایجاد میگردد. لازم به ذکر است که نور بازتاب شده از یک سطح ناصاف، طرحی را ایجاد می کند که به آن طرح نقطه ای گفته میشود. به عبارت دیگر نورهایی که از نقاط مجاور دارای بی نظمی های کوچک، بازتاب می شوند، داخل انجام می دهند و مناطق تاریک و روشنی را به وجود می آورند. وقتی که سطح به کمک یک نور غیر همدوس تحت تاثیر قرار گیرد، چنین طرحی ظاهر می شود. هر گاه دو الگوی نقطه ای (چه در نمونه هایی که بر آنها بار وارد شده و چه در نمونه هایی که بر آنها باری وارد نشده است) با یکدیگر تداخل کنند، نواحی فریز را تشکیل می دهند. برای آشکارسازی لبه این تداخلات، از مشتق اول شدت روشنایی استفاده می شود. به این ترتیب با استفاده از این اطلاعات می توان به عیوب موجود در سطح قطعه پی برد. شیروگرافی با القاء حرارتی، یکی از روش های اندازه گیری غیر تماسی است که در آن تنظیمات سخت افزاری تقریبا به راحتی انجام می شود. در این تحقیق از سیستم شیروگرافی لیزری شرکت آلمانی اِستیِن بیچلِر که با نام تجاری آی اِس آی اِس ۱۱۰۰ شناخته می گردد، استفاده شد. در این سیستم از القاء حرارتی بهره برده می شود. سیستم مذکور دارای حسگری است که با لامپ های حرارتی مادون قرمز تجهیز گشته است. این حسگر بر روی یک سه پایه نصب شده است (شکل زیر).

در حسگر مذکور یک بخش به عنوان مرکز برش اپتیکی تعبیه شده است که برای مونتاژ تصاویر مورد استفاده قرار میگیرد. ضمنا این حسگر مجهز به یک تغییر دهنده فاز (ارتعاش) است و بخش دیگری هم به آن مونتاژ شده که شامل لیزرهای دیودی است که از یک آرایش متقارن برخوردار می باشند. در دو طرف لیزرهای دیودی لامپ های حرارتی قرار گفته اند که از بازده بالایی برخوردار می باشند. با استفاده از این لامپ ها در قطعه تحت آزمایش انرژی حرارتی به صورت یکنواخت توزیع می گردد. در این ازمایش برای بازرسی از هر دو نمونه، توسط یک نرم افزار خاص، برشی به ارتفاع ۵ میلیمتر روی تصویر ایجاد شد. شکل ۵ دو برش نگاشت رایانه ای را نشان میدهد که بر روی سطحی تشکیل شده که آن سطح در معرض بار گرمایی قرار گرفته بود. شکل ۵-الف نتیجه آزمایش بر روی نمونه بی عیب را نشان می دهد و این در حالی است که تصویر مذکور در مورد شاخص آسیب پذیری قطعه اطلاعاتی را در اختیار قرار نداده است. شکل ۵-ب نتایج آزمایش بر روی یک نمونه را نشان می دهد که عیوب در آن شبیه سازی شده اند. در نمونه مذکور عیوب داخلی به وضوح قابل رویت است. تغییر فاز (ارتعاش) در این نمونه به شکل یک پروانه دیده می شود. بخشی که عیب پیدا کرده مربوط به بزرگترین اینسرت تفلونی است که در کوچکتر به وضوح مشاهده نمی شوند اما اندازه گیری ها نشان دادند که در بالا و سمت چپ اینسرت های تفلونی، تغییر فاز وجود داشته است.

خلاصه و نتیجه گیری
در این مقاله بر روی سه نمونه کامپوزیت پلیمرتقویت شده با الیاف کربن که سطح خارجی آنها با وصله های کامپوزیتی تعمیر شده بودند، عیوب ساختگی ایجاد گردید. آنگاه برای مشخص سازی عیوب مذکور، با سه روش مختلف نمونه ها تحت آزمون غیر مخرب قرار گرفتند. در مقاله حاضر مشخصات ظاهری نمونه های مذکور و نتایج حاصل از آزمایش بر روی آنها مورد بحث قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از آزمون های غیر مخرب حاکی از آن بود که با استفاده از روش های آزمون فراصوت سی اسکن، ترموگرافی ارتعاشی و شیرو گرای می توان بدون تخریب قطعه عیوب داخلی آن را کشف نمود. با استفاده از دو آزمون آلتراسونیک سی اسکن و ترموگرافی تنها می توان عیوب بزرگ را کشف کرد. تفاوت عمده ای که بین بازرسی با روش آلتراسونیک سی اسکن و بازرسی با روش ترموگرافی ارتعاشی وجود دارد عامل زمان می باشد. در آزمون التراسونیک سی اسکن تنها چند دقیقه کافی است تا بتوان به وجود عیب پی برد در حالیکه کمتر از یک دقیقه طول می کشد تا با روش ترموگرافی ارتعاشی به همین نتایج دست یافت. در سطوحی که ضخامت کمی دارند می توان برای تشخیص عیوب از آزمون غیر مخرب شیروگرافی با القاء حرارتی استفاده نمود. در تحقیقاتی که این مقاله به آنها پرداخته است، تحلیل اطلاعات به دست آمده نشان داد عیوبی که در محل قرار گرفتن اینسرت های کوچکتر به وجود می آیند را نمی توان توسط آزمون غیر مخرب شیروگرافی با القاء حرارتی تشخیص داد. البته توسط آزمون غیر مخرب شیروگرافی با القاء خلاء می توان اطلاعات به دست آمده را به صورت دقیق تری تحلیل نمود اما در این پروژه به دلیل امکانات محدود از انجام آن صرف نظر گردید.