Photothermische Detektion von Schleifbrand

Im geplanten Forschungsvorhaben soll untersucht werden, wie das photothermische Messverfahren für die Detektion unterschiedlicher Arten der unter dem Begriff „Schleifbrand“ zusammengefassten Randzonenschädigungen (z. B. Risse, Härteerhöhungen, Anlasszonen, veränderte Wärmeleitfähigkeit oder Eigenspannungen) eingesetzt werden kann.

Um das theoretische Verständnis der Wirkungsweise der photothermischen Messverfahren bei verschiedenen Formen von Schleifbrand zu vertiefen, sollen die unterschiedlichen Arten thermisch-mechanischer Schädigungen in Simulationen auf der Grundlage von Weiterentwicklungen der bekannten Wärmediffusionsgleichungen durch eine damit korrespondierende Variation der thermischen Randzonen-Eigenschaften modelliert werden.

Parallel dazu sind werkstoffkundliche experimentelle Prüfungen an eigens gefertigten Proben geplant. Im Rahmen des Vorhabens werden Probenserien mit kontinuierlich zunehmendem Schleifbrand gefertigt, die als Referenzbauteile zur Erkennung des Schleifbrandes dienen. Es sind zunächst scannende Messungen mit einer punktförmigen Detektion vorgesehen. Die Messergebnisse sollen zum Verständnis der Einflüsse von thermisch-mechanischen Schädigungen auf das Messsignal beitragen. Um den verschiedenen Ausprägungen dieser häufig auftretenden Schädigungen mit einer praxisgerechten und hinreichend genauen zerstörungsfreien Prüftechnik Rechnung zu tragen, sollen systematische photothermische Messungen in verschiedenen Tiefenbereichen durchgeführt werden. Dadurch können die Tiefenzonen der jeweiligen thermisch-mechanischen Fertigungseinflüsse lokalisiert werden, um somit eine detaillierte Aussage über Art und Grad der Schädigung zu treffen.

Als Weiterentwicklung der photothermischen Prüfmethode soll eine Thermografiekamera zur Detektion von Inhomogenitäten in der Randzone eingesetzt werden (Lock-in Thermografie). Dadurch besteht die Möglichkeit, thermisch-mechanische Schädigungen flächenhaft zu erfassen, was einen erheblichen Zeitvorteil gegenüber Verfahren mit punktueller Messung, wie z. B. der Röntgenfeinstruktur-Analyse, bedeutet.