Inspección termográfica de daños por impacto en laminados de matriz polimérica reforzados con fibra de carbono

Thermographic Inspection of Impact Damage in Carbon Fiber-Reinforcing Polymer Matrix Laminates

Se expusieron laminados compuestos termoestables y termoplásticos continuos reforzados con fibra de carbono a un único impacto transversal con diferentes niveles de energía. Los daños sufridos por los materiales estructurales se evaluaron mediante termografía infrarroja activa en modo de transmisión. En general, los termogramas del laminado termoplástico mostraron indicaciones de daños más claras que los del compuesto termoestable. El calentamiento convectivo de las muestras mediante un flujo controlado de aire caliente resultó más eficaz que mediante irradiación con una lámpara de filamento. También se observó que los tiempos de calentamiento más prolongados mejoraban la visualización de los daños. El posicionamiento de la cara impactada de la probeta respecto a la cámara de infrarrojos y la fuente de calentamiento no afectó a la termoimagen de las probetas termoestables, mientras que influyó sustancialmente en los termogramas de los laminados termoplásticos. Los resultados obtenidos permiten concluir que la termografía infrarroja es una metodología sencilla, robusta y fiable para detectar daños por impacto tan leves como 5 J en laminados compuestos de fibra de carbono.

INTRODUCCIÓN

La termografía infrarroja (IRT) es una técnica de ensayo no destructiva que se basa en la cartografía (generando así termogramas) de un componente con el fin de localizar sus defectos o áreas defectuosas. Esto es posible porque la conductividad térmica o, a la inversa, la resistividad térmica del material depende en gran medida de su grado de integridad. Básicamente, un termograma muestra las diferentes temperaturas locales en el componente, en forma de gradientes (escala policromática) o tonos de gris (escala monocromática). La toma de imágenes se realiza generalmente mediante cámaras termográficas.

Las principales ventajas de la metodología TIV son la rapidez de la inspección, la interpretación de las imágenes en tiempo real, la radiación no es letal y no requiere contacto con la pieza inspeccionada durante la fabricación y el mantenimiento periódico de los componentes estructurales. Además, la IVT favorece la obtención del tamaño y la localización de defectos y daños en laminados compuestos de forma rápida y eficiente. En la denominada termografía activa, el objeto de estudio es estimulado energéticamente (por ejemplo, mediante fuentes térmicas simples como bombillas, flashes y aire caliente, o por medios más elaborados, como ondas ultrasónicas, corrientes de Foucault, microondas y láser), de modo que se genere un flujo de calor interno en la pieza inspeccionada.