鑄件工業(yè)CT三維檢測技術(shù)

1、鑄件檢測的特點

鑄件現(xiàn)廣泛應(yīng)用在航空、航天領(lǐng)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(fù)雜的形狀，這是加工技術(shù)難以做到的。大部分鑄件中都有缺陷，有些甚至很嚴(yán)重以致影響到整個鑄件的性能。因此必須進(jìn)行無損檢測以保證其質(zhì)量。

對于鑄件的內(nèi)部質(zhì)量檢測，已成熟且常規(guī)的方法是膠片射線照相法。通常能發(fā)現(xiàn)的鑄件內(nèi)部缺陷包括縮松、縮孔、氣泡及夾雜等。根據(jù)射線照相結(jié)果對鑄件的內(nèi)部缺陷進(jìn)行分級，做出合格或不合格的判定。

但對于外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不規(guī)則的鑄件，已不適合用X-射線照相法（RT）或超聲方法（UT）進(jìn)行內(nèi)部缺陷探傷。而工業(yè)CT可以不受試件結(jié)構(gòu)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(nèi)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(yè)CT可得到試件的全部空間信息和缺陷信息，可以更準(zhǔn)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(fā)現(xiàn)損傷部位，往往需要借助工程人員的經(jīng)驗來判定。至于準(zhǔn)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(xiàn)的。目前對工業(yè)CT圖像進(jìn)行后處理尤其是三維重建的軟件多是國外的產(chǎn)品，由于工業(yè)CT設(shè)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(dǎo)致三維重建的應(yīng)用受限。

2、三維重建

三維重建的目的是為了更好地實現(xiàn)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(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，或稱之為真三維重建技術(shù)，是指用得到的二維投影數(shù)據(jù)實現(xiàn)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(wǎng)法、德郎奈三角網(wǎng)法等，都是利用有限的斷層數(shù)據(jù)得到更加接近實際的光滑物體表面。

3、在快速制造技術(shù)中的應(yīng)用

對已有的零件特別是先進(jìn)器件進(jìn)行分析研究，是借鑒先進(jìn)設(shè)計的有效手段，也是制造產(chǎn)品和創(chuàng)新的捷徑。但是如何快速準(zhǔn)確地進(jìn)行實物測量一直是這一捷徑的“瓶頸”，傳統(tǒng)的測量方法如人工測量、投影測量、三坐標(biāo)測量等，都存在著測量周長、人工干預(yù)程度大、難以適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品的更新?lián)Q代節(jié)奏。而工業(yè)CT與快速制造系統(tǒng)的接口正是解決這一“瓶頸”問題的有效途徑。

4、在三維結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

通過三維重建不僅可實現(xiàn)工業(yè)CT在仿型制造中的應(yīng)用，可得到任意方向的橫截面圖，從而實現(xiàn)對內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的分析和測量。

5、主要結(jié)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?zé)o損評價手段之一；

（2）三維成像檢測可以觀察鑄件內(nèi)部缺陷的空間形狀，實現(xiàn)對任意截面密度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(xù)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(xiàn)了反向工程中的應(yīng)用，縮短了航空模具設(shè)計和產(chǎn)品研制、生產(chǎn)周期。