泰琛测试技术(上海)有限公司
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  • 汽车零部件检测


    研制阶段

    研制阶段—逆向工程辅助设计(基于工业CT的产品逆向设计技术)


    逆向工程技术是在无图纸或CAD数据模型的情况下,利用CT技术对现有的实物原型进行数据测量,对测量后数据进行修补、拟合、CAD模型重构、分析、改进设计并实现新产品开发的一种工程手段。

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    从CT数据中提取表面信息,以STL格式生成表面数据文件,该文件可以导入到相应的CAD软件进行处理。通过表面提取和三维重建技术,可应用于复杂零件的逆向工程技术。可用于:


    1.零件仿制、快速原型制造;

    2.导入CAD/CAM软件用于后续改良设计。

     

       逆向工程技术通过实物和设计数据的对比,不仅可以检测是否符合设计要求,还可以辅助设计、改良设计或仿制。

    (从实物--获得STL点云--导入到CAD模型)

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    研制阶段—3D打印辅助设计验证

     3D打印是一种快速成型技术,可以在获得CAD数据或STL点云数据的条件下较传统制造更快的获得样品,由于其成本和生产模式而无法实现量产。

      为提高效率,实现3D打印技术的量产,工业CT技术应用主要有:

      1、辅助制造:利用基于工业CT的产品逆向设计技术获得3维数据可直接导入3D打印设备完成制造;

      2、成品检测:对验收所有符合设计标准的复杂样件的内部缺陷和内外部所有尺寸的测量。

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    研制阶段—轻量化材料检测


    CT检测技术在汽车轻量化过程中对于材料检测有其独特的优势和创新之处。CT应用对于工件结构尺寸和工件内部缺陷的检测是其他试验方式无法替代的,其中CT检测对尺寸测量可以完成内部和其他检测方式探头不可达区域,对内部缺陷测量可以对特定标准缺陷完成定性定量且三维直观显示。

      尤其是对于新材料的应用:检测复合材料内部的纤维、连续纤维和纤维走向等内部因素;  其他合成材料:检测个材料的粘结状态、焊接状态等影响因素。

    多种材料的粘结

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    复合材料纤维走向的CT检测分析

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    部件生产阶段

    部件生产阶段—模具开发和生产工艺控制



      在铸造过程中,由于铸造设备的工艺参数、调控或者模具机构、设计不合理,压铸过程的温度或合金原料的成分不合理,常常在铸件内部会出现缩孔、缩松、针孔、夹杂等铸造缺陷,故工件的成品率降低。



    模具开发辅助

    其中模具设计的不够合理,结构不够合理,浇冒口设计不够合理或尺寸不精确、浇注系统设计的不合理,顶杆布局不合理、冷却系统设计不合理等原因都会在铸造的过程中产生如缩孔、缩松等缺陷。

    生产工艺控制控制辅助

    生产工艺:如浇注温度、溶化工艺不合理,型腔内部结构不合理、加工余量不足或者浇注参数不合理等原因都会产生针孔、夹杂等缺陷。


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    部件生产阶段—工业CT检测技术


    铸造缺陷因其位置分布在铸件内部,且形状大小不一,所以采用常规的检测方法都无法对缺陷进行定性、定位和定量的分析。而CT扫描后可进行三维显示,可直观对缺陷进行分析。


    CT检测技术的应用

      通过对缺陷的位置、形状和尺寸大小的检测分析,可以改善压铸模具结构设计,压铸机工艺参数调整以及压铸温度控制。

      注:如缩孔、缩松缺陷产生的原因一般为冒口补缩作用差、炉料含气量太多、浇注温度过高、浇注速度等原因产生的;针孔产生的原因一般为铝液在凝固过中析出的气体所致,还有可能是微观缩松。夹杂产生的原因主要为熔炼或浇注过程中的氧化夹杂,或者是型腔内有异物。

    连续的贯穿性气孔 

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    密集性针孔 

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    部件生产阶段—成品、配件品质控制检测

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    检测标准


    随着汽车行业质量品控的加强,相关的检测标准也越来越完备;不管是来自客户、供应商还是企业本身的标准要求,都对成品、配件的品控提出了更高的要求。

    如VDG P201(德国铸造协会)、PV6093/6097、VW50093/50097等国际标准、相关国家标准(如GBT 9438-2013 铝合金铸件)以及相关企业标准(如:QJ530410-2010铝合金压铸件检验要求-上海汽车变速器有限公司)等



    孔隙率分析(VW50093/50097):

    指的是在工件切片内任意位置气孔面积占材质面积的比率,其数据大小间接反映了工件质量的好坏。

    CT检测技术可通过扫描后使用VG软件可实现在任意方向的孔隙率分析,且非常直观。

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    该样件为锌基合金件,按照VW50097D10的标准进行判定,图示显示孔隙率为10.12%,故不合格。


    该样件为铝基合金件,按照VW50097D5的标准进行判定,图示显示孔隙率为3.05%,故合格。

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    尺寸测量:

    CT检测技术可以按照零件设计要求,在产品任意图纸截面上完成对CT数据2维或3维图像结构尺寸测量,仅需一次扫描即获得零件全部内外结构尺寸。尤其适合内腔结构复杂的铸件,是传统的三坐标测量方法根本无法实现。








    如图,尺寸测量包括了全部的测量功能,如几何尺寸和公差(根据DIN EN ISO 1101);在CT数据集上直接进行2D和3D尺寸测量;几何特征如点、线、面、圆柱、圆锥和圆球均可被直接拟合到CT数据,而不必将CT数据转换为点云或STL格式。

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    壁厚分析:


    在铸造设计到成品加工过程中,工件的壁厚会因为在一些如弯角位、深凹位的位置出现偏差,而导致壁厚不一,就可能在使用过程中由于应力不平均而导致损坏。

    CT检测技术直接在CT数据上自动定位面积不足或壁厚过厚或过薄区域,用于铸造工艺分析及铸造模具的修正和工件辅助设计。

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    通过设置各种参数规定公差,例如厚度(最大、最小、平均值和偏差),可实现可视化分析。


    实际与模型比对分析:

    通过CT三维扫描、重建、获得点云数据(数字3D模型),并把设计模型(CAD)导入VG软件,就可实现对照分析。
















    如图为“铸造原料减少”或者“测芯偏出”造成比对结果不一致,通过分析不仅可以判定样件的质量,也可以对模具设计改进有一定的帮助。

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    部件生产阶段—焊接、新材料涂胶工艺品质控制检测


    汽车车身是由薄板冲压件焊接而成的空间壳体,一遍普通轿车车身有300~500个薄板冲压件而成,焊点数多达3000-6000个。









    其要求的焊接精度非常高,但往往由于焊接设备、焊接工艺或者焊接人员技术等原因造成焊偏、气孔、焊缝堆积、焊缝凹陷、点焊顺序不一致造成焊接质量的不合格。








    由于其非常细微,常规的检测方法无法对高精度焊接缺陷的质量进行评估。

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    失效分析—问题部件失效原因分析辅助


    失效概念:

    简单来说汽车零部件失去原设计所规定的功能就可以称之为失效。

    失效不仅是指完全丧失原定功能,还包括功能降低和严重损伤或隐患、继续使用会失去可靠性及安全性的零部件。


    失效类型:

    分析失效原因重要内容之一就是分析失效模式和失效机理。失效模式是失效件的宏观特征,而失效机理则是导致零部件失效的物理、化学或机械的变化原因,并依零件的种类、使用环境而异。

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    汽车零部件按失效模式分类


    失效基本原因:




    引起零件是小的原因很多,主要可分为工作条件(包括零件的受力状况和工作环境)、设计制造(设计不合理、选材不当、制造工艺不当等)以及使用与维修等三个方面。 





    但往往在实际生产中失效的原因、失效分析的流程以及使用的技术手段都是极其复杂的。



    我们可以采用工业CT检测技术,并在分析过程中与相关技术/质量工程师沟通制造工艺、材料等信息,可以对问题部件失效原因进行辅助分析。

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    案例:

    某品牌汽车发动机部件漏油故障工业CT检测分析


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    通过CT检测分析,发现在图示位置出现了大量的气孔和大面积的疏松,并有连贯的趋势,在受压的情况是有很大可能造成漏油。

    作为辅助分析手段,CT检测技术可以对失效原因进行初步的评估,为失效分析的准确判定减少了很大的工作量。


    失效分析—装配度检测


    使用CT技术可以高效精确地呈现装配件内部组成及其装配关系,便于视觉直观分析各部件内部结构以及装配间隙公差等。





    CT检测技术不仅适合工件出厂前的装配度检测,还可以作为工件失效分析初步阶段的检测方法。在保证失效原因不破坏的情况下进行初步判定,结合相关技术指导可对失效进行判定或者辅助判定。

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    对于复杂结构装配件,一次CT扫描可以完成DR初检、任意切片检查、三维内部结构重现等,最大限度确保检测结果的可靠性。


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    行业应用:汽车铸件、航空航天 

    检测服务:三维重建、结构研究及逆向工程技术

    服务应用:工件辅助设计 



    表面提取:从CT数据中提取表面信息,以STL格式生成表面数据文件,该文件可以导入到相应的CAD软件进行处理。


    通过表面提取和三维重建技术,可应用于复杂零件的逆向工程技术(从实物--获得STL点云--导入到CAD模型):

    1、零件仿制、快速原型制造;

    2、导入CAD/CAM软件用于后续改良设计。

    逆向工程技术通过实物和设计数据的对比,不仅可以检测是否符合设计要求,还可以辅助设计、改良设计或仿制。