Gegenüberstellung der induktiv angeregten Shearografie und Thermographie als zerstörungsfreie Prüfverfahren zur Detektion klebrelevanter Fehler an hochfesten Strukturklebungen und elastischen Dickschichtklebungen

Igor Kryukov; Martin Kahlmeyer; Stefan Böhm

doi:10.3139/120.111171

Article

Gegenüberstellung der induktiv angeregten Shearografie und Thermographie als zerstörungsfreie Prüfverfahren zur Detektion klebrelevanter Fehler an hochfesten Strukturklebungen und elastischen Dickschichtklebungen

Igor Kryukov , Martin Kahlmeyer and Stefan Böhm

Published/Copyright: November 15, 2018

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From the journal Materials Testing Volume 60 Issue 5

Kurzfassung

In diesem Beitrag wird das Einsatzpotential der induktiv angeregten Shearografie mit dem der aktiven Thermografie zur zerstörungsfreien Prüfung von Klebverbindungen verglichen. Untersucht wird die Detektierbarkeit unterschiedlicher Fehlerbilder an Dickschicht- und Strukturverklebungen von Aluminium- und Tiefziehstahlsubstraten. Beide Verfahren zeigen für einen Einsatz bei strukturellen Klebungen gute Ergebnisse. Die Shearografie ermöglicht die Detektion von Fehlern, die zu lokalen Steifigkeitssprüngen in der Klebverbindung führen. Diese Steifigkeitssprünge können durch eine inhomogene Durchmischung oder durch Kissing Bonds verursacht werden. Der Nachweis dieser Fehler ist bei der angewendeten Messanordnung mittels Thermografie nur schwer bis gar nicht möglich. Mittels Thermografie ist hingegen eine eindeutige Detektion von ungleichmäßigen Klebschichtdicken möglich, die mittels Shearografie bisher nicht detektiert werden konnte. Bei den elastischen Klebungen zeigt die Thermografie bei vielen Fehlertypen deutlichere Messergebnisse als die Shearografie. Fehlertypen, die sich fast ausschließlich auf die Aushärtung des Klebstoffes auswirken, sind nur durch Shearografie nachweisbar. Da beide Verfahren unterschiedliche physikalische Grundlagen ausnutzen und sich dadurch für die Detektion unterschiedlicher Fehlertypen eignen, ist eine Kombination beider Verfahren sinnvoll. Die beiden Methoden ermöglichen so den Nachweis eines Großteils der für Klebverbindungen relevanten Fehlertypen.

Abstract

This article compares the potentials of inductively excited shearography and active thermography for the non-destructive testing of adhesively bonded joints. For this purpose, the detectability of different defects of elastic and structural adhesive joints between aluminum and deep-drawing steel was investigated. Both methods show good results for the non-destructive testing of structural adhesive bonds. The use of shearography allows the detection of defects that lead to local stiffness inhomogeneities, which can be caused by unsufficient mixing of adhesive components or by kissing bonds. Measuring these defects by thermography is more challenging or almost impossible. However, active thermography is suitable to detect defects that lead to measurable temperature gradients on the substrate surfaces, which may be caused by an irregular thickness of adhesive. This defect could not be detected by shearography before. For flexible adhesive bonds, thermography showed better results than shearography. However, defects affecting the curing of adhesives could only be detected by applying shearography. Since both methods are based on different physical principles, and are thus suitable for the detection of different defects types, a combination of both non-destructive testing methods may prove beneficial. Complementing each other very well, the two methods enable examination and display of almost all relevant defects.

*Korrespondenzadresse, Dipl.-Ing. Igor Kryukov, Universität Kassel, Fachgebiet für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren, Kurt-Wolters-Str. 3, 34125 Kassel, Germany. E-mail: i.kryukov@uni-kassel.de

Igor Kryukov, geboren 1986, erlangte seinen Diplom-Abschluss im Fach Mechatronik im Jahr 2013 an der Universität Kassel. Seitdem arbeitet er als Doktorand am Fachgebiet für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren der Universität Kassel.

Martin Kahlmeyer, geboren 1988, erlangte seinen Diplom-Abschluss im Fach Maschinenbau im Jahr 2014 an der Universität Kassel. Im Anschluss nahm er seine Tätigkeit als Doktorand am Fachgebiet für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren der Universität Kassel auf, wo er noch heute arbeitet.

Stefan Böhm, geboren 1967, erlangte seinen Diplom-Abschluss im Fach Elektrotechnik im Jahr 1994 an der TU Darmstadt. Anschließend promovierte er 1999 an der RWTH Aachen, wo er bis 2003 als Oberingenieur tätig war. Zwischen 2003 und 2009 war er Juniorprofessor, zwischen 2009 und 2010 Professor am Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig. Seit 2010 ist er Inhaber des Lehrstuhls tff (Trennende und Fügende Fertigungsverfahren) an der Universität Kassel.

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Online erschienen: 2018-11-15

Erschienen im Druck: 2018-05-26

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https://doi.org/10.3139/120.111171