泰琛测试技术(上海)有限公司
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  • 2020-03-16

    工业CT在汽车发动机缸体检测领域的应用

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    工业CT技术是工业计算机断层扫描成像(Industry Computed Tomography)技术的简称,在1917年由J.Random提出,但直到1970年代中后期才开始大量应用于无损检测。近年来,随着计算机科学的进步及探测器技术的发展,工业CT的性能逐年提高。工业CT无损检测由于其适应材料广、可检测复杂零件、可确定缺陷位置和大小、检测精度高,目前已作为一种实用化的无损检测手段,广泛应用于航空航天、核能、军事等多种领域,也用于产品仿制、产品内全封闭或半封闭内腔的无损检测等方面。工业CT的主要缺点是实验设备昂贵、实验费用高,因此限制了其应用广泛性。

    发动机缸体是发动机的外壳,大部分是铝合金材料制成的,其尺寸较大,壁厚不均,结构极其复杂。退役的发动机缸体在表面和内部都会存在不同程度的破损、磨损或裂纹等缺陷。为了精确判断发动机的失效情况,本文采用工业CT断层扫描成像技术对发动机进行检测,并使用切片软件观察CT断层扫描图片,判断缺陷的位置和大小,为后续的再制造提供依据。发动机缸体是发动机的核心部件之一,在长期的服役过程中,发动机缸体受到热、力及突然冲击等外力作用,会出现不同程度的磨损、破损或裂纹等缺陷,从而导致失效。由于当前资源短缺、环境污染和生态破坏,汽车零件的再制造受到了广泛关注,而汽车发动机零件的再制造则为汽车再制造的重点之一。金属零件在再制造之前,必须确定其失效原因及位置,才能确定合适的再制造方法和工艺。因此,采用无损检测技术对发动机缸体进行检测,是发动机再制造的基础和前提。无损检测诊断技术是在不损伤被检测对象的条件下,利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷的技术方法。无损检测技术已历经一个世纪,其重要性在全世界已得到公认。目前较为成熟的检测方法主要有以下几种:射线检测法(工业CT检测)、渗透探伤、涡流检测法、超声检测法、磁粉检测法等。

    一般来说,工业CT图像通过逐层切片方式可以观察发动机缸体内部各个位置的缩孔、裂纹、铸造瑕疵等缺陷。切片可以沿X轴、Y轴和Z轴方向,还可以倾斜任何角度进行切片观察,因而观察内部缺陷没有任何死角。首先通过仔细调整扫描图像的清晰度、分辨率,可清晰观察到缸体内部的疏松缩孔等现象,在铸造过程中,因为壁厚处冷却速度慢,冷却不均匀,内部金属得不到即时补充,因而会出现很多缩孔。这些疏松缩孔是在缸体毛坯制造过程中形成的,在发动机正常运转的情况下不会对整体的安全性能造成威胁,但是如果发动机在超负荷或过于颠簸的路程中行驶的话,这些部位将会成为发动机破损的危险位置,加速缸体的失效。

    通过不同方向切片观察,能够发现缸体内部存在多处破损和裂纹现象,缸体在服役过程中受到外力作用导致破损和裂纹,这些破损和裂纹是导致缸体失效的主要原因。另外,通过切片观察能够确定破损或裂纹的位置、形状和大小,观察全面,没有死角。

    通过切片观察扫描图片,CT断层扫描成像方法可以清晰、准确的检测发动机缸体表面及内部各种缺陷的形状、大小和位置,检测精度高,检测全面,没有死角。CT无损检测适合各种金属和非金属材料,适应面广。另外,CT断层扫描得到缸体的三维图像,通过切片可以不同方向分层观察缸体内部情况,因此这种检测不受零件结构的影响,可以检测发动机缸体、油路板等结构复杂零件。通过观察,找到缸体的失效情况,为发动机的再制造提供了有力的基础和依据,不仅可以用于评价缸体的可制造性,还可以指导缸体选择合适的再制造方法。

    通过对CT扫描结构进行切片观察,可以清晰看到发动机的表面及内部的缩孔、破损和裂纹等缺陷,并且可以确定缺陷的大小和位置,这些数据为后续的发动机缸体再制造提供了有力的依据。

    总之,在发动机工业CT检查领域,设备很关键,经验丰富的工程师也很重要,二者缺一不可,泰琛测试一直在向这方面努力。2019年泰琛测试率先在第三方检测行业引入德国全系列Yxlon设备,并且,泰琛测试拥有多名5年以上工业CT检测的工程师,我们为很多主机厂做过相关样品的检测,效果一直很优秀。今后,泰琛测试将继续不遗余力地提高工业CT检测的技术水平,为中国汽车领域的检测事业作出自己的贡献。


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