更加高大上的工業(yè)CT技術(shù)

高性能的計算機斷層掃描（CT）技術(shù)將會對各種行業(yè)（包括航空航天、國防、汽車、石油和天然氣等）的工程零件、復(fù)合材料、鑄件和3D打印合金零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行更好、更快、更準(zhǔn)確的檢測。

美國Jesse Grant計量研究中心的技術(shù)經(jīng)理Andrew good正在將一個零部件加載到這種搭載了一個3MeV的錐形X射線束和一個2k x 2k的平板數(shù)字化探測器的新型CT掃描裝置上

據(jù)Jesse Grant介紹，多年前他曾與多個最早采用增材制造（3D打印）技術(shù)的公司進行過研討，這些公司最初都非常不確定該如何去檢測利用3D打印技術(shù)制造出來的具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的鋁合金零部件或者組裝體。雖然他們都是航空航天領(lǐng)域內(nèi)非常杰出的公司，但對于檢測問題，他們則都是有一個大大的問號。

Jesse Grant回憶道：“這時候我才真正開始意識到，高性能、高功率的計算機斷層掃描技術(shù)將會是用于制造業(yè)的一種高效檢測技術(shù)”。他的公司花費了450萬美元，耗時三年，研發(fā)出了一種龐大的CT掃描儀。該掃描儀在近期首次亮相，會對一個大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的中型零件進行掃描檢測。此外，它還搭配了八臺小型微聚焦CT掃描儀，這樣使用者可以根據(jù)實際需要來檢查零件的密度、材料和尺寸匹配程度。

工業(yè)CT掃描技術(shù)采用大功率X射線穿透具有復(fù)雜幾何內(nèi)部形狀的物體，對于一些可能會帶來嚴重損害或經(jīng)濟損失的傳統(tǒng)破壞性測試方法來說，CT掃描技術(shù)將會是一種完美的替代者。該技術(shù)能夠在不改變檢測對象結(jié)構(gòu)的前提下，有效解析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及尺寸，這對于檢查具有更加復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的3D打印部件也是極為有利的。

計算機斷層掃描技術(shù)的工作原理可以簡單概括為：從X射線源發(fā)射出來的X射線對在X射線源和檢測器之間做平移運動的被檢測物體進行掃描，在一次掃描結(jié)束后，被檢測物體旋轉(zhuǎn)一個角度再進行下一次掃描，如此反復(fù)操作，即可得到被檢測物體的某一斷面的若干組數(shù)據(jù)。這些信息數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機計算、處理，重新建立一個完整的斷面圖像顯示在監(jiān)視器上，而所有的斷面就可以組成一個完整的三維立體圖像。

一般而言，一套CT體系的硬件組成通常包括：一個高功率輻射源、機械掃描裝置，X射線檢測器，以及數(shù)據(jù)處理和圖像重建、顯示裝置等。獲得的圖像可以使制件內(nèi)的缺陷、重要跡象及某些內(nèi)部特征可視化；此外，掃描圖像還可以被切割或者旋轉(zhuǎn)，并能夠通過與CAD模型進行比較，實現(xiàn)對壁厚的測量及孔隙率的檢測等。

這種高性能工業(yè)CT掃描裝置的局部視圖——足以證明其整體體積的龐大

Garant表示，這種高性能、高功率掃描儀旨在彌補當(dāng)前檢測技術(shù)的一些不足，因為許多部件的尺寸和材料的密度限制了普通工業(yè)CT技術(shù)的使用。這款新型CT掃描儀的出現(xiàn)將使得之前在沒有得到適當(dāng)檢查就進行生產(chǎn)的高價值零部件得到更加完整的內(nèi)部檢查和尺寸驗證。

“現(xiàn)在，這種技術(shù)在一定程度上已經(jīng)改變了塑料行業(yè)”，Garant說道：“以前，當(dāng)人們要對預(yù)生產(chǎn)階段的產(chǎn)品以及需要驗證其中一些較大的塑料部件時，CT掃描技術(shù)是很難被真正的使用到；但是現(xiàn)在，我們已經(jīng)有了這種甚至可以對汽車塑料、更大型部件、3D打印零部件進行檢測的工業(yè)CT掃描技術(shù)”。

除了塑料以外，該新系統(tǒng)還可以透視約12英寸厚的鐵、26英寸厚的鈦和36英寸厚的鋁的工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這對于檢查一些常用于航空航天領(lǐng)域的中型鑄件是非常理想的。

這種新型工業(yè)CT掃描裝置搭載了一個3MeV的錐形X射線束和一個2k x 2k的平板數(shù)字化探測器。它可以適應(yīng)直徑長達44.5英寸，高達63英寸的中型零件的快速檢查。這將極其有利于對各種行業(yè)（包括航空航天、國防、汽車、石油和天然氣等）的工程零件、復(fù)合材料、鑄件和3D打印合金零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行快速檢測。

此外，與線檢測器陣列（LDA）系統(tǒng)相比，由于搭載了錐形X射線束和數(shù)字探測器，該CT掃描系統(tǒng)能夠更加快速、經(jīng)濟地對部件進行掃描檢測。Garant解釋說：“使用LDA技術(shù)，大約每45秒鐘會獲得一個單層結(jié)構(gòu)，而且如果你需要獲取2000層，那么2000乘以45秒，最終你將會耗費大量的時間與精力”。

使用LDA系統(tǒng)進行完整掃描可能需要4~16小時，但是使用搭配了大格式檢測器和新型高功率錐形X射線束的CT技術(shù)進行完整掃描可在不到一小時內(nèi)完成。

“從時間的角度來看，這是非常有益的，”Garant說道：“我們的許多客戶正在尋找一種可行的、能夠在工業(yè)中不斷使用檢測工具，而不是那些非常昂貴，難以大量使用的技術(shù)”。時間就是金錢，逐行（或逐片）檢查的成本將達到10,000美元以上，他表示，提升檢測速率也將有助于降低檢測成本。

Andrew good正站在這套高性能CT掃描裝置的內(nèi)部

“現(xiàn)在，我看到很多人從故障調(diào)查的角度來使用這種技術(shù)，”Garant說道：“這可能是目前市場上最普遍的一個應(yīng)用方面；為了最大限度地利用該技術(shù)，故障調(diào)查應(yīng)用在整個市場上的應(yīng)用占比應(yīng)該在5％左右。該技術(shù)真正開始‘膨脹式流行’的地方應(yīng)該是在生產(chǎn)前的產(chǎn)品驗證，以及對一些高價值零件進行檢測驗證等”。

據(jù)此，Garant建議制造商們可以更多地考慮采購CT掃描系統(tǒng)，或更多地使用實驗室服務(wù)，因為該技術(shù)將有助于為他們創(chuàng)造更高的制造優(yōu)勢和更好的進行質(zhì)量控制。

譯自：qualitymag

譯者：Vince

來源：“無損檢測NDT”微信公眾號