鑄件工業CT三維檢測技術

鑄件工業CT三維檢測技術

1、鑄件檢測的特點

鑄件現廣泛應用在航空、航天領域，包括鋁合金、鎂合鈦合金和高溫合金等。同鑄造和毛坯加工形成工件相比，鑄件成本低，且能形成非常復雜的形狀，這是加工技術難以做到的。大部分鑄件中都有缺陷，有些甚至很嚴重以致影響到整個鑄件的性能。因此必須進行無損檢測以保證其質量。

對于鑄件的內部質量檢測，已成熟且常規的方法是膠片射線照相法。通常能發現的鑄件內部缺陷包括縮松、縮孔、氣泡及夾雜等。根據射線照相結果對鑄件的內部缺陷進行分級，做出合格或不合格的判定。

但對于外形及內部結構復雜且不規則的鑄件，已不適合用X-射線照相法（RT）或超聲方法（UT）進行內部缺陷探傷。而工業CT可以不受試件結構形狀的影響，CT和RT相比通常能提供更多的缺陷信息。這是因為在RT中會有信息的重疊，從而降低了靈敏度，而在CT中可以消除這些因素。CT能確定被檢試件內部疏松、氣孔、縮孔及裂紋的尺寸和位置。對于缺陷的分類和評估，深度信息是非常有用的。由于通過工業CT可得到試件的全部空間信息和缺陷信息，可以更準確地判定缺陷，減少誤判或漏判。

但是在目前的CT無損檢測中，主要是通過觀察一組二維切片圖像去發現損傷部位，往往需要借助工程人員的經驗來判定。至于準確的確定損傷部位的空間位置、大小、幾何形狀，僅通過觀察二維切片圖像是很難實現的。目前對工業CT圖像進行后處理尤其是三維重建的軟件多是國外的產品，由于工業CT設備本身價格非常昂貴，其三維重建的后處理軟件價格也非常高，導致三維重建的應用受限。

2、三維重建

三維重建的目的是為了更好地實現檢測的特殊要求，便于缺陷空間形狀和特定密度組分的觀察。三維成像的研究可分為兩大類，一類是研究直接投影數據進行三維重建，或稱之為真三維重建技術，是指用得到的二維投影數據實現直接三維成像。另一類是多幅二維CT圖像疊堆出樣品的三維圖像，如表面顯示法、三角網法、德郎奈三角網法等，都是利用有限的斷層數據得到更加接近實際的光滑物體表面。

3、在快速制造技術中的應用

對已有的零件特別是先進器件進行分析研究，是借鑒先進設計的有效手段，也是制造產品和創新的捷徑。但是如何快速準確地進行實物測量一直是這一捷徑的“瓶頸”，傳統的測量方法如人工測量、投影測量、三坐標測量等，都存在著測量周長、人工干預程度大、難以適應現代產品的更新換代節奏。而工業CT與快速制造系統的接口正是解決這一“瓶頸”問題的有效途徑。

4、在三維結構分析中的應用

通過三維重建不僅可實現工業CT在仿型制造中的應用，可得到任意方向的橫截面圖，從而實現對內部結構尺寸的分析和測量。

5、主要結論

（1）CT對鑄件的檢測具有很高的分辨力，是目前zui為、可靠地無損評價手段之一；

（2）三維成像檢測可以觀察鑄件內部缺陷的空間形狀，實現對任意截面密度和內部結構尺寸的測量，解決了二維斷層成像的掃描斷層方向和斷層不連續性對檢測的限制問題，是一種非常重要的計算機輔助評價手段。

（3）解決了與快速原型機的接口問題，從而實現了反向工程中的應用，縮短了航空模具設計和產品研制、生產周期。