Transcript Az ipari komputer tomográfia vizsgálati lehetõségei

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
• Következtetés:
120
100
Relatív hiba %
– az élek kontrasztja nő,
– a műhibák (zajok) száma csökken,
– a vizsgálati idő exponenciálisan nő
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 alu
fedél és a műanyag takaró dekni
között
• Megállapítás:
– tömítés jelentős deformációja
következtében nincs kontaktus
az alu ház és a tömítés között
– 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