Termografía por inducción para pruebas de componentes: una nueva solución para la inspección automatizada en superficies complejas

Las grietas en los componentes metálicos pueden detectarse con diversos métodos de inspección, como los ensayos por corrientes inducidas, los ensayos por líquidos penetrantes (PT) y los ensayos por partículas magnéticas (MPT). Sin embargo, los componentes de geometría compleja plantean un reto especial para el control de calidad. El escaneado de la superficie de una pieza con una sonda de corrientes de Foucault puede resultar ineficaz y los PT y MPT deben ser aplicados y evaluados por personal cualificado, siendo a menudo imposible la automatización.

Principios físicos y método de registro 

La termografía de inducción es una nueva solución para detectar grietas superficiales en componentes metálicos. Este método no requiere contacto y no es destructivo. Produce imágenes de alto contraste de los defectos y ofrece una gran reproducibilidad. Combinada con ciclos de prueba cortos, inferiores a un segundo por zona de prueba, es la clave de una inspección automatizada que puede integrarse en una línea de producción. 

La termografía de inducción también complementa las pruebas con corrientes de Foucault. Dado que ambos métodos utilizan corrientes inducidas de Foucault para producir una señal de defecto, las propiedades del material requeridas para un método suelen coincidir con las del otro. Además, los defectos objetivo también suelen ser los mismos. 

La detección de grietas por corrientes de Foucault es sencilla, robusta y muy eficaz en superficies lineales y cilíndricas en las que la sonda puede desplazarse a lo largo de la zona de ensayo con un simple movimiento. Cualquier movimiento complicado que sea necesario para escanear la superficie aumenta la complejidad y el ensayo por corrientes de Foucault pierde su ventaja. Se requieren programas robóticos u operaciones manuales. En tales áreas, la termografía de inducción puede aplicarse para ofrecer una inspección completa de la pieza.  

Los principios físicos y el método de registro de la solución de termografía inductiva 

La termografía en general es la obtención de imágenes de la radiación térmica. A diferencia de la fotografía luminosa, no requiere una fuente de luz que ilumine la escena. Más bien, la radiación térmica es emitida por todos los objetos debido al movimiento de las partículas atómicas y subatómicas de toda la materia. La intensidad y el espectro dependen de la temperatura de la materia, como describió Max Planck en su ley de 1900. A altas temperaturas, la radiación térmica es visible y se manifiesta como fuentes de luz familiares, como el resplandor de la carpintería metálica caliente, los hornos, las bombillas incandescentes o, sobre todo, la luz del sol. A temperaturas más bajas, la radiación térmica se desplaza hacia el espectro infrarrojo. Ya no es visible para el ojo humano, pero puede registrarse con cámaras especiales de infrarrojos.  

La termografía de inducción es una forma de termografía activa en la que el objeto se calienta deliberadamente como parte de una medición. Es decir, se aplica un impulso a un objeto de prueba y la respuesta térmica de la superficie, como el calentamiento, el enfriamiento y la difusión del calor, se monitoriza en forma de imágenes o vídeos térmicos. Estos efectos proporcionan información significativa sobre las propiedades del material y la constitución del objeto de prueba. 

¿Cómo funciona la termografía inductiva? 

Figura 1 - (izquierda) Un montaje de inducción típico con cámara de infrarrojos, inductor y pieza de prueba. No se muestran los generadores ni el equipo de temporización. (centro) En la termografía pasiva de un piñón de dirección, las grietas no son visibles. (derecha) La termografía de inducción activa revela fuentes de calor durante el pulso de inducción y muestra un patrón de defectos distinto.

Figura 2 - (de izquierda a derecha) Detección esquemática de grietas: Las corrientes inducidas rodean una grieta. Las zonas de alta densidad de corriente se convierten en puntos calientes. Los puntos calientes son visibles como patrones de fuentes de calor en una grabación de termografía de inducción. En comparación, una foto de microscopía óptica no muestra ningún indicio de grieta. 

¿Qué defectos pueden detectarse con la termografía inductiva?

La detección de grietas es el principal objetivo de la termografía de inducción. Este tipo de defecto suele producir patrones característicos en la respuesta térmica. Cuando se aplica inducción a un material, se forman corrientes parásitas cerca de la superficie del objeto y lo calientan uniformemente. Si hay una grieta en el material, la corriente se ve obligada a sortearla, ya sea pasando por debajo, por los lados o conectándose a través de puntos de contacto en las paredes de la grieta. Aunque el calentamiento en las proximidades de la grieta suele ser reducido, estos puntos concretos reciben densidades de corriente excepcionalmente altas y forman puntos calientes. En la superficie del objeto, son visibles para la cámara. El calor generado a poca profundidad bajo la superficie también puede difundirse a la superficie y manifestarse como puntos calientes borrosos en una termografía. En una grabación de termografía de inducción, una grieta aparece a menudo como una zona más fría con puntos calientes definidos en los extremos. A veces incluso se produce un patrón de puntos calientes a lo largo de la grieta.

Figura 3 - Ejemplos de piezas y zonas de inspección adecuadas para la termografía de inducción (verde azulado). Algunas piezas con superficies cilíndricas pueden ser adecuadas para la inspección híbrida junto con el ensayo de corrientes de Foucault (naranja). 

Soluciones automatizadas de ensayo de grietas con DEFECTOVISION CT 

Las ventajas de la termografía de inducción en comparación con otros indicadores visuales, como los ensayos con líquidos penetrantes o partículas magnéticas, son la elevada intensidad de la señal y la alta reproducibilidad de los patrones de defectos. Esto permite entrenar algoritmos de procesamiento de imágenes para detectar con precisión los patrones de defectos y distinguirlos de los patrones que aparecen de forma natural en las piezas en buen estado. 

DEFECTOVISION CT es la nueva termografía de inducción automatizada de FOERSTER para el ensayo de componentes. Es la implementación de los principios de adquisición de imágenes térmicas y procesamiento de imágenes que permite un proceso de clasificación fiable. 

Junto con el ensayo por corrientes inducidas, DEFECTOVISION CT permite ensayar piezas complicadas en celdas de ensayo híbridas automatizadas y comprobar todas o la mayoría de las zonas de ensayo críticas. Todo ello sin necesidad de recurrir a costosos ensayos con partículas magnéticas y líquidos penetrantes. 

Figura 4 - DEFECTOVISION CT