Az ipari komputer tomográfia vizsgálati lehetőségei Dr. Czinege Imre, Kozma István Széchenyi István Egyetem 6. ANYAGVIZSGÁLAT A GYAKORLATBAN KONFERENCIA Cegléd, 2012. június 7-8.
Tartalom •
A CT technika
• • •
Tájékoztató adatok Felvételi módok Összehasonlítás a hagyományos röntgen vizsgálattal
•
Alkalmazások
• • •
Geometriai rekonstrukció Belső anyaghibák kimutatása Komplex szerkezetek vizsgálata
•
Összefoglalás
•
Következtetések
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 2
Ipari komputer tomográf: bevezetés •
Funkció: – Térbeli képalkotó diagnosztikai eszköz
•
Mérhető objektumok, jellemzők – Teljes értékű 3D geometriai modell – Belső folytonossági hiányok, anyaghibák, idegen anyagok – Komplex szerkezetek (alkatrészenkénti bontásban)
•
Alkalmazások – Geometriai rekonstrukció, méretek meghatározása – Roncsolásmentes anyagvizsgálat – Belső, nem látható elváltozások (pl. fárasztás közben a károsodás előrehaladása)
•
Teljesítőképesség: – 450 kV csőfeszültség, ~70 mm falvastagság (acél), ~50 µm felbontás – 225 kV csőfeszültség, ~30 mm falvastagság (acél), ~7 µm felbontás – a globális jellemzők erősen függnek az alaktól, anyagtól, felvételi időtől Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 3
A CT működési elve: kép szeletelés
Vonal detektálás
Sík panel detektálás Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 4
A két leképezés (vonal- sík detektor) összehasonlítása Sík detektor
Vonal detektor
felbontás
7 µm-től ill. 50 µm-től
70 µm-től
leképezés
3D térfogat leképezés
2D metszeti leképezés
leképezési idő
eredmény akár néhány perc alatt
3D térfogat adat akár több óra
képminőség
alacsony csőfeszültség esetén műhiba mentes kép
műhiba mentes kép alacsony és magas csőfeszültség esetén is
jellemző alkalmazás
homogén alkatrészek szerelt egységek, nagy roncsolásmentes vizsgálata falvastagságú alkatrészek vizsgálata
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 5
A CT és hagyományos röntgen technika összehasonlítása CT • Teljes 3D képalkotás • Hiba méret és koordináta • CAD modell alkotás • Bármilyen külső v. belső méret megmérhető
Hagyományos ipari röntgen • Egy vetítési irányból 2D kép • Hiba méretek vetületben láthatók • Csak vetített kép látható • Méretek korlátozottan láthatók, becsülhetők
• • •
• • •
A berendezés ára magas A felvétel ideje több óra is lehet Csak laboratóriumi vizsgálatra alkalmas
A berendezés ára elfogadható Gyors felvétel készítés Helyszíni vizsgálat terjedelmes szerkezeteken is lehetséges
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 6
Geometriai rekonstrukció: A leképezés pontossága •
A pontosság elemzése modell segítségével – Különféle geometriai alakzatok a mintadarabon – Az összes méret ellenőrzése digitális optikai méréssel – Az eltérések számszerű vizsgálata
Megállapítások: a projekciók számának növelésével
Felületi és vonalmenti eltérés
– az élek kontrasztja nő, – a műhibák (zajok) száma csökken, – a vizsgálati idő exponenciálisan nő
•
Következtetés:
120 100 Relatív hiba %
•
80 Felület elt.
60
Méret elt.
40 20
– A kívánt geometriai eltérés (hiba) és a vizsgálati idő arányát optimalizálni kell
0 0
Ipari komputer tomográfia
2
4
6
8
10
12
Felvételi idő arány
2012. június 7. 7
Geometriai rekonstrukció: belső alkatrész méretek ellenőrzése •
Probléma: a menetes furat méreteiben eltérést észleltek
•
Geometriai méret ellenőrzés: az M6-os menet magfuratának névleges mérete 5 mm, a tényleges méret 5,56 mm, tehát technológiai hiba történt
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 8
Roncsolásmentes anyagvizsgálat: Csapágyhíd porozitás ellenőrzés • • •
Vizsgált térfogat: 60942 mm3 Porozitás: 1,46% Probléma: – Az egymástól elzárt terek között átfolyást észleltek
•
Megállapítás: – A két teret elválasztó falban összefüggő porozitás van, ez a sorozat metszetekről jól látható
•
Ellenpróba: – A jónak minősített alkatrészekben a porozitás 0,2…0,3% Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 9
Roncsolásmentes anyagvizsgálat: tekercs ellenőrzés •
Probléma: – zárlatos tekercs
•
Méretek: – Befoglaló méret: 3 x 3 x 5 mm – Huzalátmérő: Ø 0,1 mm
•
Megállapítás: – Kimutatott tekercselési probléma
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 10
Roncsolásmentes anyagvizsgálat: tömítés ellenőrzés •
Probléma: – tömítetlenségi probléma az alumínium fedél és a műanyag takaró elem között
•
Megállapítás: – tömítés jelentős deformációja következtében nincs kontaktus az alumínium ház és a tömítés között – A méret ellenőrzés kimutatta, hogy a csavarok nyomatékra húzása nagy szórást mutat
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 11
Komplex szerkezet vizsgálat: idegen anyag feltárása Probléma: A szelep nem zár
Gyanú: gyártási hiba, a forrasztás átereszt
Tény: a szelep ülék és a golyó közé idegen anyag szorult
Azonosítás: fémtani, SEM vizsgálatokkal
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 12
Komplex szerkezet vizsgálat: idegen anyag azonosítása (1) •
EDS analízis: – Az idegen anyag kb. 1,5% Mg ötvözésű alumínium ötvözet
•
SEM analízis: – Maximális méret 1,33 mm
•
Fémtani vizsgálat – Az alumínium részecske szövetszerkezete
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 13
Komplex szerkezet vizsgálat: idegen anyag azonosítása (2) •
A mikroszkópos vizsgálat megállapítása: – – – –
•
az idegen anyag mérete 0,99 mm anyaga lemezgrafitos öntöttvas, a teljesen perlites mátrix alapján feltehetően GJL 250 ezekből a forgácsolt alkatrész is azonosítható volt
Összefoglaló megállapítások: –
A rendszerben keringő szennyeződések azonosíthatók voltak • • • • •
–
1,5% Mg ötvözésű alumínium tisztán perlites öntöttvas ferrit-perlites mátrixú öntöttvas szerkezeti acél polimer szennyezés
Ennek alapján tisztaság vizsgálat ajánlott a forgácsolt alkatrészeknél
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 14
Komplex szerkezet vizsgálat: belső elemek eltérései •
Feladat: – A szenzorok elektromos hibájának kimutatása szétszerelés nélkül
•
Módszer: – Felvétel készült az OK és NOK alkatrészről – A két CAD modell összehasonlítása szisztematikus eltérést mutatott ki (0,2…0,3 mm)
•
Következtetés: – Az érzékelő elemek rendellenes elhelyezkedése működési hibát okoz
Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 15
Összefoglalás • A CT-röntgen technika a hagyományos radiográfiai felvételekhez képest jelentős információ növekedést eredményez • A vizsgálat nem csupán magasabb szintre emeli a hagyományos technikát, hanem számos új alkalmazást tesz lehetővé • A geometriai rekonstrukció, anyaghibák elemzése és a komplex szerkezetek vizsgálata bővíti a roncsolásmentes vizsgálatok körét.
Köszönöm szíves figyelmüket! Ipari komputer tomográfia
2012. június 7. 16
