비파괴 검사(NDT)를 위한 컴퓨터 단층 촬영(CT)은 매우 보편화되었으며 고등 교육 시설 및 R-D 실험실을 포함하여 모든 규모의 회사에서 저렴한 방법입니다. 많은 경우에 CT는 엑스레이 필름과 디지털 방사선 검사에서 업그레이드된 것을 나타냅니다. 아마도 시스템에 CT가 포함되지 않은 X선 경험이 있는 사람들은 기존 시스템을 CT로 업그레이드하는 것을 고려하고 있을 것입니다. 또는 추가 기능을 추가하기 위해 CT가 있는 새 시스템 구매를 고려할 수 있습니다.
계측에서 CT의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 독일 엔지니어 협회(Association of German Engineers)는 CT를 치수 측정의 컴퓨터 단층 촬영(VDI/VDE 2630)이라는 이름으로 계측에 사용하기 위한 표준 세트를 개발했습니다. 업계에서는 CT가 3D 데이터 세트를 생성한다는 사실을 인식하고 있습니다. 이 데이터 세트는 기존의 것과 유사한 기하학적 특징을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 촉각 좌표 측정기(CMM) 또는 시각적 측정기(VMM).
이 데이터 세트는 다른 CT 사용자, 즉 이 기술을 사용하여 샘플을 측정하고 결과를 허용 오차와 비교할 수 있는 기회를 제공합니다. 비파괴 광학 및 촉각 방법의 일반적인 사용과 달리 CT를 사용하는 주된 이유는 보이지 않거나 도달할 수 없는 특징을 측정하는 기능입니다. 최소한의 노력으로. CT는 샘플을 자르지 않고 실제 부품을 만지지 않고도 내부 형상을 측정할 수 있습니다.
엔지니어가 3D CAD 시스템을 사용하여 부품을 설계할 때 모든 형상과 표면에 대한 공차를 정의해야 합니다. 어떤 제조 공정도 완벽할 수 없으며 모든 공정에는 편차가 있으며 일부 허용 오차는 다른 것보다 더 중요합니다. 일부 치수는 부품의 기능과 관련이 있을 수 있으며 일부 공차는 다른 것보다 더 중요합니다. 샤프트와 베어링의 적절한 맞춤을 생각해 보십시오. 베어링이 너무 크면 너무 조이고 너무 작으면 너무 느슨합니다. 두 항목에 관련된 허용오차에 대한 정의가 있어야 합니다.
이 예는 DIN ISO 286-1에 의해 다루어지며, 여기서 설계자는 샤프트와 베어링 모두에 대한 기본 크기와 등급(예: H7)을 호출합니다. 다른 기능의 경우 기본적으로 두 가지 관련 표준을 사용할 수 있습니다. 미국에서는 ASME Y14.5 표준이 일반적이지만 유럽 국가에서는 가장 자주 언급되는 표준이 ISO 1011입니다.
After the first prototypes, manufacturers perform a quality check. The process is very similar for cast- or injection-molded parts. Typically, CMM is used to measure all features with a tolerance stated in the drawing. Very often, it is difficult to measure these features, so the part must be cut into smaller pieces. Another option involves casting the parts into a box with resin, then cutting thinly sliced layers and trying to visualize the contour with a camera system.
CT can reveal these inner structures for many applications without destroying the part, and can be repeated easily on multiple parts. Specifically, the modern technology of injection molding can allow as many as 100-plus cavities per mold. Every cavity has to be qualified by the first article inspection process. Tactile and optical methods can be labor-intensive because they involve changing the orientation of the part in the system, and ensuring the probe starts at the correct point. These optical systems acquire data which must then be aligned using a software program. Performing these images with CT can significantly reduce process time and make the overall process much more cost-effective.
As in all metrology tasks, the measurement strategy is important, including CT. Once a good practice has been developed for a general type of part, it becomes much easier to duplicate the process and perform the scan. For CT, two main areas must be covered to perform the scan:
- Part orientation in the scanner: angle and placement.
- Scanner parameters: kV, number of projections, etc. (typically not critical to fix the part, as there is no probe touching the sample).
Once the part is in the system and the parameters are set up, a click of a button starts the scan. After the scan is complete, features can be measured with 3D measurement software. The measurement strategy for the features can be determined after the scan and the part can be used for further evaluation, if necessary. CT covers the entire part, including internal surfaces.
The Geometric Dimensioning and Tolerance (GD&T) features can be created after the scan. When the measurement template is created, it can be applied to other scans and then reports are generated for evaluation. With CMM, this is often not possible and usually involves re-measuring the feature. Occasionally, there are simply no other methods available to generate the required data. Very often cutting the part changes the geometry and leads to inaccurate results. CT is a non-contact, non-destructive method that doesn’t touch or change the geometry of the sample.
When time to market (TTM) is critical, for prototypes or production, CT has been proven to be the answer. TTM should not be an opposing attribute to quality, and with CT it doesn’t have to be. Some statistics suggest scan times can be 20% to 80% faster compared to traditional methods. The technology has the potential to improve TTM for smaller companies to enable competition within the global market.
All of the above are very exciting details, which may lead you to believe CT can replace CMM and VMM. This is not always the case. It should be made clear there are limitations with CT and it is not a replacement for many applications. It is important to consider the main factor limiting metrology with CT is the x-ray source. The x-ray source can only penetrate so much material in one scan. And, to scan multi-material parts is a very difficult task.
The main success for CT todate has been with injection molded parts up to approximately 200mm diameter and 300 mm length, but with best results in the range of 10 mm diameter to 80 mm length. Aluminum and magnesium castings (e.g., die castings) with up to approximately 200mm³ are also good candidates for CT. Unfortunately, it is worth noting that grey iron castings or injection molded plastic with steel inserts are not the best fit for successful scanning with CT and metrology.
The principle CT advantages over CMM:
- Ability to measure internal features
- Contact free methods => no dimensional change by probe force
- No clamping or sectioning required
- In addition to GD&T results, flaw detection is included: porosity and inclusions
- Flaw data can be used to verify cast/flow simulations
- High resolution surface model => actual vs. nominal comparison of entire surface including internal walls
- Easy to repeat => faster results specially on multi-cavity injection-molded parts or multiple molds for castings
- Additional features can be measured at a later point without the need of the physical part
- Data can be used for reverse engineering
- Cost-effective, ease of use, decrease of TTM
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