Termografía para diagnosticar soldaduras

12/07/2011

Durante el año 2005 llevamos a cabo un interesante proyecto en colaboración con una industria dedicada a la soldadura de chapa metálica por puntos. El objetivo final del trabajo era analizar si era posible técnicamente la inspección de la soldadura sin la utilización de ensayo destructivo estadístico, método utilizado hasta el momento. El problema existente es que cuando se lleva a cabo la soldadura puede ocurrir que las chapas no lleguen a fundir y queden simplemente presionadas.

El problema era claramente un desafío tecnológico para la termografía infrarroja, puesto que se trata de las circunstancias en las que la aplicación de la técnica es ciertamente más difícil: material metálico de pequeño espesor y alta difusividad térmica, y por otro lado superficies brillantes de baja emisividad. Pero para eso estamos en AECTIR, nos gustan los retos.

El análisis teórico del problema desde el punto de vista de transmisión de calor, a priori, justificaba que la solución era posible. Cuando dos chapas metálicas están simplemente presionadas, siempre quedan huecos microscópicos rellenos de aire en su interior, que provocan lo que en transmisión de calor se llama una resistencia térmica de contacto. Esta resistencia, de pequeño valor, es sin embargo significativa sobre todo cuando la de los materiales en contacto también lo es, como es el caso de metales de pequeño espesor. Luego parece que estábamos en el camino correcto!

Habría pues que calentar la muestra y tratar de establecer diferencias en los patrones térmicos entre las placas soldadas y las simplemente presionadas.

El problema vino a la hora de calentar las muestras. Había que ser muy preciso en el tiempo de aplicación de calor, debido a la elevada velocidad de difusión del calor de la chapa metálica. La única técnica que finalmente lo permitió fue la utilización de una fuente laser. Fue necesario además una cámara con adquisición de imágenes a 50 Hz, estado del arte de hace seis años, y finalmente una lente “close up”, tipo lupa, para conseguir la suficiente resolución en los botones de soldadura, de unos 5 mm de diámetro.

El método desarrollado finalmente se mostró muy satisfactorio, y en un futuro no muy lejano se podría pensar en que los robots de soldadura por puntos incorporaran una cámara termográfica que en tiempo real analizará la transmisión de calor en proceso, en el justo momento en que lleva a cabo la soldadura. Un software no demasiado complejo de interpretación de imagen podría determinar si esta soldadura ha sido correcta, con lo que tomaría la decisión de repetir o no la soldadura…


Formación y consultoría para el Ministerio de Defensa de Omán Definición de metodología de inspección de palas de aerogeneradores
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