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 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 3
A CT működési elve: kép szeletelés Vonal detektálás Sík panel detektálás 4
A két leképezés (vonal- sík detektor) összehasonlítása felbontás 7 µm-től ill. 50 µm-től Sík detektor Vonal detektor 70 µm-től leképezés 3D térfogat leképezés 2D metszeti leképezés leképezési idő képminőség jellemző alkalmazás eredmény akár néhány perc alatt alacsony csőfeszültség esetén műhiba mentes kép homogén alkatrészek roncsolásmentes vizsgálata 3D térfogat adat akár több óra műhiba mentes kép alacsony és magas csőfeszültség esetén is szerelt egységek, nagy falvastagságú alkatrészek vizsgálata 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 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 az élek kontrasztja nő, a műhibák (zajok) száma csökken, a vizsgálati idő exponenciálisan nő Következtetés: A kívánt geometriai eltérés (hiba) és a vizsgálati idő arányát optimalizálni kell Relatív hiba % Felületi és vonalmenti eltérés 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 Felvételi idő arány Felület elt. Méret elt. 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 8
Roncsolásmentes anyagvizsgálat: Csapágyhíd porozitás ellenőrzés Vizsgált térfogat: 60942 mm 3 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% 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 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 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 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 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 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 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! 16