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工業X射線探傷機——工業CT無損檢測係統的應用領域

發布日期:2021-03-23 作者: 點擊:

工業X射線探傷機——工業CT無損檢測係統的應用領域


隨著工業X射線探傷機的普及,X射線實時成像設備工業CT應用場景也由原來的軍工航天研究等領域向一般應用場景擴展開來。


目前來說,X射線實時成像設備工業CT有如下一些應用場景:


一、X射線無損檢測


工業CT非接觸、非破壞地檢測物體內部結構,得到沒有重疊的數字化圖像,並且給出細節的輻射密度數據,使其在物品的初檢測方麵得到了廣泛應用。工業CT檢測的物品按照材料可分為金屬材料、非金屬材料和複合材料。金屬材料以鑄件為例,鑄件的複雜性使得一般的無損檢測不能直觀和高效地對鑄件關鍵部件的孔質缺陷進行檢測。CT立體掃描圖可以清晰顯示結構立體狀況,顯示出可能會影響結構完整性和牢固性的孔隙或縫隙的存在。工業CT可以準確定量地反映出汽車鑄件內部的缺陷分布情況。利用大型工業CT係統對搖枕、側架等機車關鍵部件內部的氣孔、沙眼、夾雜物、縮孔、疏鬆、冷隔、裂紋等鑄造缺陷進行快速有效的檢測。綜上可以看出工業CT使得工業上很多複雜零件的內部缺陷得到了檢測,並且由於工業CT具有較高的精度,可以有效實現對工業構建微小缺陷的檢測和確定。


二、工業X射線探傷機——工業CT無損檢測係統的應用領域對地質研究


CT無損檢測掃描圖像可以用於專業地質學樣品科學研究,對樣品複雜內部特征實現可視化。通過工業CT研究了岩石中氫物質(主要是水)對岩石保持的影響,研究的對象是位於西班牙北方一座城市的曆史古跡(建築用石為侏羅紀時代的岩石)。用工業CT對試樣進行無損檢測,對岩石內部液體的流動和相關的結構運動進行了有效的可視化顯示,把試樣中協同作用下岩石毛細管中的水含量作為岩石強度定量的評估標準,揭示了岩石毛細管中的水對岩石輕度的重要影響,對以後曆史古跡的保護做出了重要的指導作用。工業CT在油田開發工作中應用提高了探測油藏儲層的地質特征指標的精確度,更直觀地認識油層內的微觀分布,尤其是在油田發展後期的剩餘石油分布和提高采收率的研究上更有使用價值。


三、X射線實時成像係統對考古研究


通過CT技術,克服了傳統X光透射的圖像疊加和透射角度有限所帶來的局限,將文物內部結構關係展現無餘。通過CT技術,不但克服了傳統X光透射的圖像疊加和透射角度有限所帶來的局限,而且以最大限度將文物整體與局部的組配關係從頭到腳一並展現出來。通過CT技術,不但避免了傳統X光透射的圖像疊加所帶來的影像混淆,通過多層掃描形成三維影像直觀反映結構數字化,而且直接可用於逆向工程的研究。在文物考古和保護行業中,無論是文物局部、文物整體還是封鎖結構,都可以利用CT技術完成數字化研究。不但能滿足常規X光透射檢測的要求,還能避免非平麵立體文物的三維空間信息在二維平麵的垂直疊加造成解讀困難,並以圖像的形式清晰、準確、直觀地展現被檢物體內部的結構特征、裝配情況、材料密度、有無缺損、缺損性質與位置及大小,極大補充了文物數字化的內部細節信息。CT技術十分適合對文物中難以直接識別結構關係進行深入解析,不但能夠準確的揭示出文物部件結構的內在聯係,為古代曆史和科技研究提供一種重要方法,更為開展相應的文物信息展現提供更為詳實的結構性可視化直觀資料。CT技術的利用,對於開展文物的考古科學研究、文物病變診斷及指導保護和修複等均具有十分重要的價值。甚至,可以通過CT掃描獲得文物內外結構的三維數字化模型,以此建立文物的可交互三維虛擬展覽模型,或指導文物進一步病變後的修複工作,或通過3D打印完成文物的快速成型。


四、工業X射線探傷機疲勞裂紋檢測與研究


據統計,材料破壞的80%為疲勞破壞,特別是隨著結構大型化、複雜化和高溫、高速的方向發展,對疲勞壽命的研究已成為人們關注的焦點。材料的裂紋行為檢測對準確預測材料的疲勞壽命至關重要。許多學者在基於工業CT的圖像基礎上,從不同方麵對裂紋的擴展機理和疲勞壽命預測展開了大量研究。比如首先設計短裂紋擴展模型,模擬構建內部疲勞短裂紋的擴展情況,之後在其自行開發的CT仿真係統上掃描含有短裂紋的模型,得到投影圖像,並重建出密度場圖像,在裂紋擴展過程中,記錄下不同時刻的密度場圖像,得到密度場隨時間演化區域、擴展速度及演化趨勢,使構建的短裂紋擴展達到可視化檢測與分析。或者通過工業CT得到材料斷層的二維灰度圖像,以圖像的灰度來分辨檢測麵內部的裂紋的萌生、擴展情況。在分析工業CT圖像的基礎上,將裂紋的萌生、擴展過程分為顯微尺度細觀裂紋、CT尺度裂紋和宏觀裂紋,然後采用不同的裂紋萌生。擴展標準對材料疲勞壽命進行預測,最後相加各階段的壽命,從而得到材料的疲勞壽命。這種方法與疲勞累積損傷理論法、名義應力法等相比,預測的壽命具有較高的精度。還有根據CT差值圖像,由是否出現線狀影像判斷裂紋的存在,通過變換CT差值圖像中像素的閥值範圍分析裂紋的分布特點,基於CT物理原理對裂紋區域進行選取和定量化描述,研究了PBX炸藥CT圖像中裂紋形態在判定方麵存在的問題,從理論上分析了含能材料CT圖像中受各種添加劑影響使得裂紋是否出現難以確定和裂紋出現後其具體區域也無法確定的問題,為定量描述裂紋形態和位置奠定了基礎,通過揭示含能材料損傷破壞的細觀機理,為今後進一步利用工業CT進行材料疲勞壽命等相關分析提供一種新的方法。


五、DR實時成像設備快速成型


試件的快速掃描成型可以在最早階段無需花費任何生產成本及時發現其結構缺陷。利用CT體積掃描數據組可以轉化成STL文件直接輸入計算機係統,快速創建具有複雜內部結構的產品模型。這對於製造成本高的產品和運用平麵掃描技術無法獲取其精細內部結構特征的試件檢測具有尤其重要的意義。通過處理工業CT圖像的方法、判斷內外輪廓的方法和插值中間輪廓的方法等,對摩托車氣缸頭進行了實驗研究,並把處理的結果轉化為通用層接口(CLI)格式,進行了快速成型,實驗結果令人滿意。


六、逆向工程


傳統的產品生產過程是從設計圖紙到加工、組裝成成品的過程,而逆向工程是針對一個結構未知的產品,通過用工業無損檢測設備CT對其進行一係列的斷層掃描。目前國際、國內在逆向工程應用研究方麵大致可分為3種途徑:


(1)、將係列的工業CT斷層掃描成像,用自動成型機自動生產成形,得到產品,這種方法對空間形狀複雜扭曲的構件使用最為方便,但是隻能適用於一種材料的構件;


(2)、將第一種途徑得到的三維立體圖像用專業軟件進行特征尺寸辨別,獲得結構的長、寬、高、直徑等特征尺寸,與傳統加工工藝接軌,獲得產品,這種方法隻適用於材料種類較少的構件;


(3)、對未知產品進行多方位的斷層掃描,獲得掃描圖像,精確測量產品各零件的特征尺寸、未知尺寸和密度變化,繪製成加工用圖紙,然後用現代加工工藝進行加工。利用工業CT對整個模型的精確逆向重構。

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本文網址:http://www.pacheart.com/news/782.html

關鍵詞:工業X射線探傷機,工業CT,無損檢測係統

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