鑄件工業(ye)CT三維檢測技術(shu)

1、鑄件檢測的特(te)點(dian)

鑄件現(xian)廣泛應用在航空、航天領域，包括鋁(lv)合(he)金、鎂合(he)鈦合(he)金和(he)高溫合(he)金等。同鑄造(zao)和(he)毛坯(pi)加工(gong)形成工(gong)件相比，鑄件成本低，且(qie)能形成非常復雜的(de)形狀，這(zhe)是(shi)加工(gong)技術(shu)難以做到的(de)。大部分(fen)鑄件中都(dou)有缺陷，有些甚(shen)至很(hen)嚴重以致影響到整個(ge)鑄件的(de)性(xing)能。因此必須進行無損(sun)檢測以保證其質量。

對于鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)內部(bu)質量檢測，已成熟且常規的(de)(de)方法是(shi)膠片射線(xian)照相法。通常能發現的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)內部(bu)缺(que)陷(xian)包括縮(suo)松、縮(suo)孔(kong)、氣泡及(ji)夾雜等。根據射線(xian)照相結果對鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)內部(bu)缺(que)陷(xian)進(jin)行(xing)分級，做出合格(ge)或不(bu)合格(ge)的(de)(de)判定(ding)。

但對于外形及內部(bu)結(jie)(jie)構復雜且不(bu)規則的(de)鑄件(jian)，已不(bu)適合(he)用X-射線照相法（RT）或超聲方法（UT）進行(xing)內部(bu)缺陷(xian)探傷。而工業CT可以(yi)不(bu)受試(shi)件(jian)結(jie)(jie)構形狀的(de)影響，CT和(he)RT相比通(tong)常(chang)能(neng)提供更多的(de)缺陷(xian)信息。這(zhe)(zhe)是(shi)因為在(zai)RT中會有(you)(you)信息的(de)重疊，從而降低(di)了(le)靈敏度，而在(zai)CT中可以(yi)消除這(zhe)(zhe)些因素。CT能(neng)確定被檢試(shi)件(jian)內部(bu)疏(shu)松、氣孔、縮孔及裂紋的(de)尺寸和(he)位置。對于缺陷(xian)的(de)分(fen)類和(he)評估，深度信息是(shi)非常(chang)有(you)(you)用的(de)。由于通(tong)過(guo)工業CT可得(de)到(dao)試(shi)件(jian)的(de)全部(bu)空間(jian)信息和(he)缺陷(xian)信息，可以(yi)更準確地判(pan)定缺陷(xian)，減(jian)少誤判(pan)或漏判(pan)。

但是(shi)在目前(qian)的(de)(de)CT無損(sun)檢測中，主(zhu)要(yao)是(shi)通(tong)過觀(guan)察(cha)一組二(er)維(wei)(wei)(wei)切片圖像(xiang)去(qu)發(fa)現損(sun)傷部(bu)位(wei)(wei)，往往需要(yao)借助工程人(ren)員的(de)(de)經驗來判定。至于準確的(de)(de)確定損(sun)傷部(bu)位(wei)(wei)的(de)(de)空間位(wei)(wei)置、大小、幾何形狀，僅通(tong)過觀(guan)察(cha)二(er)維(wei)(wei)(wei)切片圖像(xiang)是(shi)很(hen)難(nan)實(shi)現的(de)(de)。目前(qian)對工業CT圖像(xiang)進行后處理(li)尤其(qi)是(shi)三(san)維(wei)(wei)(wei)重(zhong)建(jian)的(de)(de)軟件多是(shi)國外(wai)的(de)(de)產品，由于工業CT設(she)備(bei)本(ben)身價(jia)格非常昂貴，其(qi)三(san)維(wei)(wei)(wei)重(zhong)建(jian)的(de)(de)后處理(li)軟件價(jia)格也(ye)非常高，導致三(san)維(wei)(wei)(wei)重(zhong)建(jian)的(de)(de)應用受限。

2、三維重建(jian)

三(san)(san)(san)維(wei)重(zhong)建(jian)的(de)目的(de)是為(wei)了更好地實(shi)現(xian)檢測的(de)特殊要求，便于缺(que)陷(xian)空間形狀和特定密度組(zu)分(fen)的(de)觀察。三(san)(san)(san)維(wei)成(cheng)像(xiang)的(de)研究可分(fen)為(wei)兩大類，一(yi)類是研究直接投(tou)影數據進行三(san)(san)(san)維(wei)重(zhong)建(jian)，或(huo)稱之為(wei)真三(san)(san)(san)維(wei)重(zhong)建(jian)技術(shu)，是指用得(de)到的(de)二(er)維(wei)投(tou)影數據實(shi)現(xian)直接三(san)(san)(san)維(wei)成(cheng)像(xiang)。另一(yi)類是多幅(fu)二(er)維(wei)CT圖像(xiang)疊堆出樣品(pin)的(de)三(san)(san)(san)維(wei)圖像(xiang)，如表(biao)面(mian)顯示(shi)法、三(san)(san)(san)角網法、德(de)郎奈三(san)(san)(san)角網法等，都是利用有限(xian)的(de)斷層(ceng)數據得(de)到更加接近實(shi)際的(de)光滑(hua)物體(ti)表(biao)面(mian)。

3、在(zai)快速制造技術中的應(ying)用(yong)

對(dui)已有的零件特(te)別是(shi)(shi)先進(jin)器件進(jin)行(xing)分析研究(jiu)，是(shi)(shi)借鑒先進(jin)設(she)計的有效手段(duan)，也是(shi)(shi)制(zhi)(zhi)造產品和創(chuang)新的捷徑。但(dan)是(shi)(shi)如何快速準(zhun)確地進(jin)行(xing)實(shi)物(wu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)一(yi)(yi)直是(shi)(shi)這(zhe)一(yi)(yi)捷徑的“瓶頸(jing)”，傳統的測(ce)(ce)量(liang)(liang)方法如人(ren)工測(ce)(ce)量(liang)(liang)、投(tou)影測(ce)(ce)量(liang)(liang)、三坐標(biao)測(ce)(ce)量(liang)(liang)等，都存在著(zhu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)周長、人(ren)工干預程度大、難以適應現代(dai)產品的更新換代(dai)節奏。而工業(ye)CT與(yu)快速制(zhi)(zhi)造系統的接口正是(shi)(shi)解決這(zhe)一(yi)(yi)“瓶頸(jing)”問(wen)題的有效途徑。

4、在三(san)維結構(gou)分析(xi)中的應用

通過(guo)三維重建不僅可實現(xian)工業CT在仿型(xing)制(zhi)造中的應用，可得到(dao)任(ren)意方向的橫(heng)截(jie)面圖，從而實現(xian)對內部結構尺寸的分析和測(ce)量。

5、主要結論

（1）CT對鑄件的檢測具有很高(gao)的分辨(bian)力，是目前zui為(wei)、可靠(kao)地無損評價手段之一；

（2）三維成像(xiang)檢(jian)測可以觀察(cha)鑄件(jian)內(nei)部缺陷的(de)空(kong)間(jian)形狀，實現對任意截面密度和內(nei)部結構尺寸的(de)測量，解決了二維斷層(ceng)成像(xiang)的(de)掃描斷層(ceng)方向和斷層(ceng)不連續性(xing)對檢(jian)測的(de)限制問(wen)題(ti)，是一種非(fei)常重要的(de)計(ji)算(suan)機輔助評價手段(duan)。

（3）解(jie)決(jue)了(le)與快速原型機的(de)接口問題，從(cong)而實(shi)現了(le)反向工(gong)程中的(de)應用，縮短了(le)航(hang)空模(mo)具(ju)設(she)計(ji)和產品研(yan)制、生產周期(qi)。