DE102019005420A1

DE102019005420A1 - Method for recording properties of a thermally sprayed coating

Info

Publication number: DE102019005420A1
Application number: DE102019005420.2A
Authority: DE
Inventors: Sören Lindemann; Jannik Arbogast
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2020-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Eigenschaften einer thermisch gespritzten Beschichtung (2) auf einem Substrat (1) mittels aktiver Thermografie, wozu ein thermisches Anregungssignal auf die Beschichtung (2) gesendet und ein dazu phasenverschobenes Antwortsignal mittels einer Infrarotkamera (17) aufgefangen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem aufgenommenen Bildpunkt der Infrarotkamera (17) eine Temperaturleitfähigkeit der Beschichtung (2) im Bereich des Bildpunktes berechnet wird, wonach eine visuelle Darstellung der Temperaturleitfähigkeiten der einzelnen Bildpunkte in einer flächigen Bilddarstellung erfolgt.The invention relates to a method for recording properties of a thermally sprayed coating (2) on a substrate (1) by means of active thermography, for which purpose a thermal excitation signal is sent to the coating (2) and a response signal that is phase-shifted with respect thereto is captured by means of an infrared camera (17) , The method according to the invention is characterized in that a temperature conductivity of the coating (2) in the area of the image point is calculated for each image point recorded by the infrared camera (17), after which a visual representation of the temperature conductivities of the individual image points takes place in a flat image representation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Eigenschaften einer thermisch gespritzten Beschichtung auf einem Substrat mittels aktiver Thermografie, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a method for detecting properties of a thermally sprayed coating on a substrate by means of active thermography, according to the type defined in the preamble of claim 1.

Die Beschichtung von Oberflächen eines Substrats, beispielsweise von aktivierten bzw. aufgerauten Oberflächen mittels thermischer Beschichtungsverfahren, ist soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Die Oberflächen werden zur Verbesserung der Schichthaftung typischerweise aktiviert, was beispielsweise durch ein mechanisches, abrasives oder chemisches Aufrauen erfolgen kann. Anschließend wird die Beschichtung aufgetragen, beispielsweise über thermische Beschichtungsverfahren, wie insbesondere das Lichtbogendrahtspritzen (LDS).The coating of surfaces of a substrate, for example of activated or roughened surfaces by means of thermal coating processes, is so far known from the prior art. The surfaces are typically activated to improve layer adhesion, which can be done, for example, by mechanical, abrasive or chemical roughening. The coating is then applied, for example using thermal coating processes, such as, in particular, arc wire spraying (LDS).

Ein typisches, nicht jedoch einschränkendes Beispiel, kann hier das thermische Beschichten eines Aluminiumsubstrats mit einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung sein. Solche Beschichtungen finden beispielsweise auf den Zylinderlaufbahnen in Motorblöcken aus Aluminiumlegierungen Anwendung. Die Zylinderoberfläche wird aktiviert und anschließend, beispielsweise über LDS mit der eisen-kohlenstoffhaltigen Legierung beschichtet. Die Beschichtung dient einerseits als Schutzschicht zur Verminderung des Verschleißes und andererseits zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften eines in dem Zylinder auf der Schicht gleitenden Kolbens.A typical, but not restrictive example here can be the thermal coating of an aluminum substrate with an iron-carbon alloy. Such coatings are used, for example, on the cylinder liners in engine blocks made of aluminum alloys. The cylinder surface is activated and then coated with the iron-carbon alloy, for example via LDS. The coating serves on the one hand as a protective layer to reduce wear and on the other hand to improve the tribological properties of a piston sliding in the cylinder on the layer.

Für die Qualitätssicherung und Beurteilung der Prozesssicherheit sind nun verschiedene Parameter interessant beispielsweise die Schichtdicke. Diese sollte nach Möglichkeit zerstörungsfrei erfasst werden, um so einfach und effizient Messergebnisse erreichen zu können, vorzugsweise auch innerhalb des Herstellungsprozesses einer solchen Beschichtung.Various parameters are now interesting for quality assurance and assessment of process reliability, for example the layer thickness. If possible, this should be recorded non-destructively so that measurement results can be achieved easily and efficiently, preferably also within the production process of such a coating.

Ein Verfahren zum Ermitteln der Beschichtungsdicke, insbesondere einer Zylinderlaufbahn, ist aus der gattungsgemäßen DE 10 2016 014 967 A1 bekannt. Das dort beschriebene Verfahren bedient sich dabei der aktiven Thermografie, insbesondere der optisch angeregten Infrarot-Lock-in-Thermografie. Dabei wird über den Eintrag eines Signals, insbesondere über einen Laser, Energie in das beschichtete Bauteil eingetragen und die Oberflächentemperatur desselben ausgewertet. Dies kann vorzugsweise über eine Infrarotkamera erfolgen, welche über ein zeitliches Triggersignal mit dem Signalgenerator gekoppelt ist, sodass eine Phasenverschiebung der Oberflächentemperatur gegenüber der thermischen Anregung erfasst wird. Dieser Wert lässt sich dann zur Erfassung der Beschichtungsdicke einsetzen, wobei die Beschichtungsdicke sich aus den Materialeigenschaften und damit letztlich der Materialmenge der Beschichtung je ausgewerteter Fläche als eine Art mittlere Materialdicke ergibt. Um mit diesem Verfahren nun beschichtete Bauteile prüfen zu können, welche, wie es beispielsweise die Zylinderbohrungen eines Motorblocks sind, keine unmittelbare Zugänglichkeit von außen aufweisen, kann ferner ein Umlenkspiegel eingesetzt werden, um beispielsweise aus der Axialrichtung der Zylinderbohrung heraus die beschichtete Mantelfläche des Zylinders zu untersuchen.A method for determining the coating thickness, in particular a cylinder race, is from the generic DE 10 2016 014 967 A1 known. The method described there uses active thermography, in particular optically stimulated infrared lock-in thermography. Energy is input into the coated component via the input of a signal, in particular via a laser, and the surface temperature of the component is evaluated. This can preferably be done via an infrared camera, which is coupled to the signal generator via a temporal trigger signal, so that a phase shift of the surface temperature relative to the thermal excitation is detected. This value can then be used to determine the coating thickness, the coating thickness resulting from the material properties and thus ultimately from the amount of material of the coating per surface evaluated as a kind of average material thickness. In order to be able to test coated components with this method, which, like the cylinder bores of an engine block, for example, have no direct access from the outside, a deflecting mirror can also be used, for example, to move the coated lateral surface of the cylinder out of the axial direction of the cylinder bore investigate.

Eine weitere Möglichkeit, derartige Beschichtungen zu untersuchen, ist beispielsweise in der DE 10 2016 006 562 A1 beschrieben. Darin ist ausgeführt, dass ein bildgebendes tomographisches Verfahren zur Untersuchung der metallischen Schicht eingesetzt werden kann. Hierdurch lässt sich ein quantitativer Hohlraumanteil erfassen. Der gravierende Nachteil bei dieser tomographischen Untersuchung besteht in dem damit verbundenen Aufwand. Typischerweise ist eine solche Untersuchung auch nicht am endgültigen Objekt möglich, sodass spezielle Objekte für die Untersuchung angefertigt oder die in der Praxis genutzten Objekte zerstört werden müssen, um die Beschichtung des Substrats auf diese Art untersuchen zu können.Another possibility for examining such coatings is, for example, in DE 10 2016 006 562 A1 described. It states that an imaging tomographic method can be used to examine the metallic layer. In this way, a quantitative void fraction can be recorded. The major disadvantage of this tomographic examination is the effort involved. Such an examination is typically also not possible on the final object, so that special objects have to be prepared for the examination or the objects used in practice have to be destroyed in order to be able to examine the coating of the substrate in this way.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zur Erfassung von Eigenschaften einer thermisch gespritzten Beschichtung auf einem Substrat anzugeben, welches einfach und effizient eine Übersicht über die Beschichtungsqualität potenziell beeinflussende Störungen ermöglicht. The object of the present invention is now to provide an improved method for recording properties of a thermally sprayed coating on a substrate, which enables a simple and efficient overview of the coating quality of potentially influencing faults.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a method having the features in claim 1. Advantageous refinements and developments of the method result from the dependent claims dependent thereon.

In der Praxis ist es so, dass die Dicke der Beschichtung nicht die einzige entscheidende Eigenschaft einer Beschichtung ist. Vielmehr können neben der Dicke, gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung der Topografie der Oberfläche des Substrats, Eigenschaften wie die Porosität und/oder andere Unregelmäßigkeiten der Beschichtung Einfluss auf die Qualität der Beschichtung, und hier insbesondere auf die Anhaftung der Beschichtung auf dem Substrat, haben. Dies liegt unter anderem daran, dass bei thermisch gespritzten Schichten die innere Struktur typischerweise eine lamellare Schichtmorphologie aufweist. Sie besteht neben dem eigentlichen Beschichtungsmaterial dabei vornehmlich aus Poren, Splats, worunter langegezogene Haftfehler zwischen einzelnen erstarrten Beschichtungspartikeln zu verstehen sind, und Oxidhäuten. Diese charakteristische, lamellare Morphologie der Beschichtung entsteht bei einer thermisch gespritzten Schicht durch die schnelle Erstarrung von geschmolzenen oder teigigen Teilchen nach ihrem Auftreffen auf die Oberfläche des Substrats.In practice, the thickness of the coating is not the only decisive property of a coating. Rather, in addition to the thickness, possibly also taking into account the topography of the surface of the substrate, properties such as the porosity and / or other irregularities of the coating can have an influence on the quality of the coating, and here in particular on the adhesion of the coating to the substrate. One of the reasons for this is that in the case of thermally sprayed layers, the inner structure typically has a lamellar layer morphology. In addition to the actual coating material, it consists primarily of pores, splats, which are long drawn-out adhesion defects between individual solidified coating particles, and oxide skins. This characteristic, lamellar morphology of the Coating occurs in a thermally sprayed layer due to the rapid solidification of molten or doughy particles after they have hit the surface of the substrate.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun so, dass für jeden einzelnen von der Infrarotkamera erfassten Bildpunkt eine Temperaturleitfähigkeit der Beschichtung im Bereich dieses Bildpunktes berechnet wird. Anschließend kann eine visuelle Darstellung der Temperaturleitfähigkeiten, beispielsweise über Graustufen, Farben oder dergleichen, in einer flächigen Bilddarstellung erfolgen. Entsprechend der Auflösung der Infrarotkamera lassen sich so also eine Vielzahl von einzelnen Bildpunkten hinsichtlich ihrer thermischen Leitfähigkeit bewerten. Gerade durch die visuelle Darstellung des Ergebnisses wird nun erstmals einfach und effizient, mittels aktiver Thermografie, eine Abbildung der inneren „Werte“ der Beschichtung erreicht.In the method according to the invention, it is the case that for each individual image point captured by the infrared camera, a thermal conductivity of the coating is calculated in the area of this image point. Subsequently, the thermal conductivities can be visualized, for example in gray levels, colors or the like, in a flat image representation. Corresponding to the resolution of the infrared camera, a large number of individual pixels can thus be evaluated with regard to their thermal conductivity. The visual representation of the result now makes it possible for the first time to map the inner “values” of the coating simply and efficiently using active thermography.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also über die aktive Thermografie ein solches visuelles Abbild der inneren Materialeigenschaften der Beschichtung zu erreichen. Dieses ist über eine Vorrichtung zur Durchführung der aktiven Thermografie, wie sie beispielsweise in dem eingangs erstgenannten Stand der Technik beschrieben, dabei außerordentlich einfach. In der genannten Schrift ist außerdem ein Hinweis auf einen Umlenkspiegel enthalten, sodass mit diesem Aufbau, auch wenn er zu groß ist, um ihn beispielsweise in eine Zylinderbohrung einzuführen, durch diesen Umlenkspiegel das Innere einer Zylinderbohrung oder andere unzugängliche Stellen zerstörungsfrei untersucht werden können. Neben der prinzipiellen Vereinfachung ist auch dies ein ganz entscheidender Vorteil im Vergleich zu den tomographischen bildgebenden Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich damit innerhalb einer Fertigungslinie direkt einsetzten, um z.B. eine Qualitätskontrolle an Produkten durchzuführen, die im Anschluss ganz normal genutzt werden können.The method according to the invention thus makes it possible to achieve such a visual representation of the internal material properties of the coating via active thermography. This is extremely simple using a device for carrying out active thermography, as described, for example, in the prior art mentioned at the beginning. The cited document also contains a reference to a deflecting mirror, so that with this structure, even if it is too large to be inserted into a cylinder bore, for example, the inside of a cylinder bore or other inaccessible places can be examined non-destructively through this deflecting mirror. In addition to the simplification in principle, this is also a very decisive advantage compared to the tomographic imaging methods. The method according to the invention can thus be used directly within a production line, e.g. carry out a quality control on products that can then be used normally.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es ferner vorgesehen sein, dass mehrere einzelne Bilddarstellungen zu einem großflächigen Bild zusammengefügt werden. Ein solches großflächiges Bild, welches insbesondere gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ein Gesamtbild der erfassten Fläche der Beschichtung sein kann, erlaubt so Einblick in die gesamte Beschichtung zu nehmen. Somit lassen sich Unterschiede beispielsweise in den Randbereichen der Beschichtung im Vergleich zu der Mitte der Beschichtung einfach und effizient visualisieren. Durch die Visualisierung der thermischen Leitfähigkeit der einzelnen Bildpunkte können so Bereiche erkannt werden, welche großflächige Splats oder Oxidhäute oder eine Vielzahl von Poren enthalten. Dies ermöglicht es sehr effizient nach eventuellen Ursachen zu suchen und die Fertigungsparameter des Beschichtungsprozesses und/oder der Aktivierung des Substrats entsprechend zu verändern, um in der Fertigung eine größere Homogenität der Beschichtung zu erreichen.According to an extremely favorable development of the method according to the invention, it can further be provided that several individual image representations are combined to form a large-area image. Such a large-area image, which can be an overall image of the detected surface of the coating, in particular according to an advantageous development of the method, thus allows an insight into the entire coating. This makes it easy and efficient to visualize differences, for example, in the edge areas of the coating compared to the center of the coating. By visualizing the thermal conductivity of the individual pixels, areas can be identified which contain large-area splats or oxide skins or a large number of pores. This makes it possible to search very efficiently for possible causes and to change the production parameters of the coating process and / or the activation of the substrate accordingly in order to achieve a greater homogeneity of the coating in production.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es ferner vor, dass die Bildpunkte von Messungen bei verschiedenen Frequenzen kombiniert werden. Sie können gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung beispielsweise gemittelt oder auch gewichtet gemittelt werden oder dergleichen. Eine solche Berücksichtigung von Messungen bei verschiedenen Frequenzen, welche gegebenenfalls zur Erfassung anderer Werte wie beispielsweise der Dicke oder der Haftfähigkeit der Beschichtung genutzt werden, erlauben dadurch eine weitere Beeinflussung der visuellen Darstellung, welche, je nach Einsatzzweck, eine dafür geeignete Optimierung der visuellen Darstellung beinhalten kann, und welche dementsprechend zu einem besseren Verständnis der inneren Werte und damit der Qualität der Beschichtung beiträgt.Another very advantageous embodiment of the method according to the invention further provides that the pixels of measurements at different frequencies are combined. According to a very advantageous further development, they can be averaged or weighted averaged or the like. Such consideration of measurements at different frequencies, which may be used to record other values such as the thickness or the adhesiveness of the coating, thus allow a further influence on the visual representation, which, depending on the intended use, includes a suitable optimization of the visual representation can, and which accordingly contributes to a better understanding of the inner values and thus the quality of the coating.

Als aktive Thermografie kann dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee die optisch angeregte Infrarot-Lock-in-Thermografie zum Einsatz kommen, welche gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Laser, insbesondere einem Diodenlaser, als Anregungssignal arbeitet.According to an advantageous development of the idea, optically excited infrared lock-in thermography can be used as active thermography, which works according to a very advantageous development of the method according to the invention with a laser, in particular a diode laser, as an excitation signal.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben ist.Further advantageous refinements of the method according to the invention also result from the exemplary embodiment which is described in more detail below with reference to the figure.

Die einzige beigefügte Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The only attached figure shows a schematic representation of a device for performing the method according to the invention.

Die schematische Darstellung in der 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Durchführen eines Verfahrens zum zerstörungsfreien Erfassen von Messwerten einer Beschichtung 2 auf einem Substrat 1. Als zu prüfendes Bauteil ist dabei ein Ausschnitt aus einem Substrat 1, auf welchem eine Beschichtung 2 angeordnet ist, deren Eigenschaften untersucht werden sollen. Insbesondere kann es sich bei der Beschichtung 2 dabei um eine mittels LDS aufgetragene Zylinderlauffläche in einem Motorblock einer Brennkraftmaschine handeln.The schematic representation in the 1 shows a device 10 for carrying out a method for the non-destructive recording of measured values of a coating 2 on a substrate 1 , A cutout from a substrate is the component to be tested 1 on which a coating 2 is arranged, the properties of which are to be examined. In particular, it can be with the coating 2 are a cylinder running surface applied by means of LDS in an engine block of an internal combustion engine.

Um die Eigenschaften der Beschichtung 2 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise sowie besonders prozesssicher ermitteln zu können, werden Eigenschaften der Beschichtung über Messwerte ermittelt, die mittels optisch angeregter Infrarot-Lock-in-Thermografie ermittelt werden. Die zugrundeliegende physikalische Theorie der optisch angeregten Infrarot-Lock-in-Thermografie ist dabei der sogenannte fotoakustische bzw. fotothermische Effekt. Um diese Art der aktiven Thermografie hier zu nutzen, umfasst die Vorrichtung 10 einen Signalgenerator 11, welcher eine entsprechende Modulation an einen Laser, beispielsweise einen Diodenlaser, als Signalquelle 12 weitergibt. Über eine mit 13 bezeichnete angedeutete Faseroptik, welche außerdem ein optisches System, beispielsweise ein Linsensystem mit umfassen kann, gelangt das Signal, also der - hier strichpunktiert angedeutete - Laserstrahl, zu einem dichroitischen Spiegel 14. Der dichroitische Spiegel 14 lenkt das Signal dann zu einem optionalen Umlenkspiegel 15, welcher vorzugsweise aus poliertem Aluminium mit einer Goldbeschichtung besteht. Alternativ kann auch eine Silberbeschichtung oder poliertes Aluminium ohne Beschichtung mit eingesetzt werden.To the properties of the coating 2 To be able to determine in a particularly simple and thus time-saving and cost-effective manner and in a particularly reliable manner, the properties of the coating are determined by means of measured values, which are determined by means of optically stimulated infrared lock-in thermography become. The underlying physical theory of optically excited infrared lock-in thermography is the so-called photoacoustic or photothermal effect. In order to use this type of active thermography here, the device comprises 10 a signal generator 11 , which has a corresponding modulation to a laser, for example a diode laser, as a signal source 12 passes. About a with 13 designated indicated fiber optics, which can also include an optical system, for example a lens system, the signal, ie the laser beam - indicated here by dash-dotted lines - reaches a dichroic mirror 14 , The dichroic mirror 14 then directs the signal to an optional deflecting mirror 15 , which is preferably made of polished aluminum with a gold coating. Alternatively, a silver coating or polished aluminum without coating can also be used.

Direkt oder über den Umlenkspiegel 15 gelangt das Signal dann auf die Beschichtung 2, wodurch sich in der Folge ein Wärmestrom von der Oberfläche in die Tiefe der Beschichtung 2 ausbildet. Aufgrund ihrer Anregung über den Laserstrahl als Signal strahlt die Beschichtung 2 nun ihrerseits elektromagnetische Strahlung, insbesondere Wärme- bzw. Infrarotstrahlung ab, welche sich von der Wärme- bzw. Infrarotstrahlung der Beschichtung 2 im nicht durch das Signal angeregten Zustand unterscheidet. Die von der Beschichtung 2 infolge der thermischen Anregung abgegebene Strahlung ist somit ein Antwortsignal auf das Anregungssignal in Form des Laserstrahls.Directly or via the deflecting mirror 15 the signal then reaches the coating 2 , which results in a heat flow from the surface into the depth of the coating 2 formed. The coating radiates due to its excitation via the laser beam as a signal 2 now in turn electromagnetic radiation, in particular heat or infrared radiation, which differs from the heat or infrared radiation of the coating 2 in the state not excited by the signal. The one from the coating 2 radiation emitted as a result of the thermal excitation is thus a response signal to the excitation signal in the form of the laser beam.

Dieses Antwortsignal, welches in der Darstellung der Figur gestrichelt dargestellt ist, gelangt direkt oder über den optionalen Umlenkspiegel 15 zu dem dichroitischen Spiegel 14. Das Antwortsignal wird dann über den dichroitischen Spiegel 14 und ein hier bespielhaft angedeutetes Linsen- und/oder Filtersystem 16 zu einer Infrarotkamera 17 weitergegeben. Die Infrarotkamera 17 und der Signalgenerator 11 stehen dabei über ein Trigger- bzw. Zeitsignal in Kommunikation miteinander, sodass nun eine Phasenverschiebung des Antwortsignals gegenüber dem Signal der Anregung, insbesondere also dem Laserstrahl, erfasst werden kann. Der Signalgenerator 11 sowie der Infrarotsensor 17 sind dafür mit einer Computersteuerung 18 verbunden, wobei diese Computersteuerung 18 mit dem Signalgenerator 11 ein Zeitsignal sowie die Ansteuerung des Signalgenerators 11 verbindet, während sie von der Infrarotkamera 17 die Bilddaten übernimmt. Diese Bilddaten von der Infrarotkamera 17 können dabei insbesondere bereits die Phasenverschiebung alleine darstellen, sind also zeitlich bereits mit dem Anregungssignal des Signalgenerators 11 entsprechend getriggert.This response signal, which is shown in dashed lines in the illustration of the figure, arrives directly or via the optional deflecting mirror 15 to the dichroic mirror 14 , The response signal is then across the dichroic mirror 14 and a lens and / or filter system indicated here by way of example 16 to an infrared camera 17 passed. The infrared camera 17 and the signal generator 11 are in communication with one another via a trigger or time signal, so that a phase shift of the response signal with respect to the signal of the excitation, in particular the laser beam, can now be detected. The signal generator 11 as well as the infrared sensor 17 are for this with a computer control 18 connected, this computer control 18 with the signal generator 11 a time signal and the control of the signal generator 11 connects while from the infrared camera 17 takes the image data. This image data from the infrared camera 17 can, in particular, already represent the phase shift alone, ie they are already in time with the excitation signal of the signal generator 11 triggered accordingly.

Für jeden einzelnen Bildpunkt, welchen die Infrarotkamera 17 so liefert, wird in der Computersteuerung 18 nun über die grundlegend bekannten, auch im gattungsgemäßen Stand der Technik genutzten Zusammenhänge, eine Temperaturleitfähigkeit rechnerisch mittelt. Aus den einzelnen ermittelten Temperaturleitfähigkeiten werden die Bildpunkte dann wieder zu einer flächigen bildlichen Darstellung zusammengesetzt, welche direkt, oder insbesondere, nachdem mehrere derartige bildliche Darstellungen zusammengefügt worden sind, von der Computersteuerung 18 zu einem Bildschirm 19 gelangen und dort entsprechend angezeigt wird. An die Stelle des Bildschirms 19 kann selbstverständlich jede andere Art von Anzeigeinstrument treten, beispielsweise ein Ausdruck oder dergleichen.For each individual pixel, which the infrared camera 17 so delivering is in computer control 18 Now a thermal conductivity is calculated by means of the fundamentally known relationships, also used in the generic state of the art. From the individual temperature conductivities determined, the pixels are then put together again to form a flat pictorial representation, which is generated directly, or in particular after several such pictorial representations have been combined, by the computer control 18 to a screen 19 and is displayed there accordingly. In place of the screen 19 can of course kick any other type of display instrument, for example a printout or the like.

Die bildliche Darstellung der über die Fläche der Beschichtung 2 verteilten Temperaturleitfähigkeiten, und hier insbesondere die Unterschiede der Temperaturleitfähigkeiten, welche beispielsweise durch Helligkeiten und/oder Farben dargestellt werden können, geben nun Aufschluss über zahlreiche Eigenschaften der Beschichtung 2, welche so -zumindest über größere Flächenbereiche hinweg- nicht unmittelbar messbar sind und/oder sich im Inneren der Beschichtung abspielen. Eine Veränderung in der Temperaturleitfähigkeit in einem der Bildpunkte gibt nämlich typischerweise Aufschluss darüber, ob im Bereich dieses Bildpunktes eine direkte Anhaftung der gespritzten Partikel auf dem Substrat 1 und der gespritzten Partikel innerhalb der Beschichtung 2 untereinander gegeben ist, oder ob diese Anhaftung gestört ist, beispielsweise durch Poren, Splats oder Oxidhäute.The pictorial representation of the surface of the coating 2 distributed thermal conductivities, and here in particular the differences in thermal conductivities, which can be represented, for example, by brightness and / or colors, now provide information about numerous properties of the coating 2 which cannot be measured directly at least over larger surface areas and / or take place inside the coating. A change in the temperature conductivity in one of the pixels typically provides information as to whether there is direct adhesion of the sprayed particles on the substrate in the area of this pixel 1 and the sprayed particles within the coating 2 among themselves, or whether this attachment is disturbed, for example by pores, splats or oxide skins.

Letztlich werden also eben diese die Temperaturleitfähigkeit und damit letztlich die qualitative Eigenschaft der Beschichtung beeinflussende Störungen, welche aufgrund des lamellaren Aufbaus der gespritzten Schicht bis zu einem gewissen Grad immer vorhanden sind, visualisiert. Damit lassen sich beispielsweise Bereiche erkennen, in denen Poren, Splats und/oder Oxidhäute besonders häufig auftreten und Bereiche, in denen eben dies nicht der Fall ist. Dadurch können prinzipielle Aussagen über die Qualität der Beschichtung und dem Beschichtungsprozess getroffen werden. Insbesondere können Inhomogenitäten in der Beschichtung sehr einfach erkannt werden, und gegebenenfalls durch eine Optimierung der Prozessparameter, eine verbesserte Abdichtung des Beschichtungsraums während der thermischen Beschichtung oder dergleichen optimiert werden.Ultimately, it is precisely these disturbances that influence the thermal conductivity and thus ultimately the qualitative property of the coating, which are always present to a certain extent due to the lamellar structure of the sprayed layer. This makes it possible, for example, to identify areas in which pores, splats and / or oxide skins occur particularly frequently and areas in which this is not the case. In this way, basic statements can be made about the quality of the coating and the coating process. In particular, inhomogeneities in the coating can be recognized very easily and, if necessary, can be optimized by optimizing the process parameters, improved sealing of the coating space during the thermal coating or the like.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016014967 A1 [0005]
DE 102016006562 A1 [0006]

Claims

Method for recording properties of a thermally sprayed coating (2) on a substrate (1) by means of active thermography, for which purpose a thermal excitation signal is sent to the coating (2) and a response signal which is phase-shifted with respect thereto is captured by an infrared camera (17), characterized in that that for each recorded image point of the infrared camera (17) a temperature conductivity of the coating (2) is calculated in the area of the image point, after which a visual representation of the temperature conductivities of the individual image points takes place in a flat image representation.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that several individual image representations are combined to form a larger flat image.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the larger flat image is an overall image of the detected surface of the coating (2).

Procedure according to Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that pixels of measurements at different frequencies are combined.

Procedure according to Claim 4 , characterized in that the pixels of different frequencies are averaged or weighted averaged, the mean values determined in this way being visualized.

Procedure according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that an optically stimulated infrared lock-in thermography is used as active thermography.

Procedure according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that a laser, in particular a diode laser, is used as the signal source (11).