- 技術原理 -
04.Feb.2013
X-ray影像 穿透式XRF透視鍛造鑄件所有大小缺陷!
臺灣早期屬亞洲重要加工工業國家之一，加上其下游應用產業如航太、汽機車等發展歷史較早、需求龐大，連帶也使其國內鍛造產業發展得以蓬勃進行; 此外較早期的鑄造業也是其中一項重要加工方式，因此對任何金屬零元件而言，不論鍛造或鑄造都是制程中第一道最重要的加工步驟。
然而，鍛造和鑄造的生產方式截然不同，鍛造屬金屬塊高壓衝壓成型，鑄造屬灌入模具冷卻後取出 ; 因此在不同制程當中，所需克服問題也不盡相同。如鑄件內部組織通常並不均勻，加上延展性與密度較低，常有氣孔的問題存在，容易出現缺陷; 而鍛造材料其延展性好、密度高，因此重量較輕，結構上較扎實，沒有所謂的砂孔; 並且制程中分為冷鍛和熱鍛，熱鍛由於原材有加溫度，因此較冷鍛容易加工，但因工件冷卻時經熱漲冷縮，其加工尺寸較不易掌握。
如下也列舉一些鍛鑄材料一般常衍生之結構問題：
- 裂紋：裂紋通常為鍛造時存在較大之拉應力、(附加)切應力引起的，大部分存在於鑄件最厚與最薄大小不一交接處。
- 冷硬現象：變形時由溫度偏低或變形速度太快及鍛後冷卻過快所致，嚴重的冷硬現象可能引起鍛裂產生。
- 龜裂：龜裂是在鍛件表面呈現較淺的龜狀裂紋，在鍛件成形中受拉應力的表面最容易產生這種缺陷。例:未充滿的凸出部分或受彎曲的部分。
- 飛邊裂紋：模鍛及切邊時在分模面處產生的裂紋。
- 軸線彎曲： 鍛件軸線彎曲，與平面的幾何位置呈現誤差。
針對這些衍生之缺陷，目前X射線已應用於鑄件及鍛造材料上，針對金屬鋼鐵材料進行非破壞式精密檢測，包含鋁、鎂、鐵、鋅鑄件內的氣孔、縮孔、裂紋、龜裂、異物、軸線彎曲及不連續性等缺陷。此外CT( Computed Tomography )電腦斷層掃描技術更提供了顯示其材料內部缺陷的確切位置能力，準確的三維CT資料可以對樣品的缺陷進行尺寸量化分析，如對夾雜和孔隙提供缺陷的大小，體積和密度等資訊，不僅如此，CT圖像有更豐富的對比資訊可以探索更小的細部缺陷。
如下為鋁鑄件及管線材料使用穿透式XRF實際測試圖片範例：
| 微焦點CT斷層切面圖像 雙層套管和鋼柱間的雷射焊接，內部孔隙和疲勞裂痕 | 兩銅管二維成像(D=12mm)，其間內部焊接狀況，裂痕狀況 |
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| 鋁鍛鑄件的CT斷層掃瞄微分析 三維CT斷層掃瞄，於半透明鑄件背景中，不同顏色細點表示不同的尺寸分佈 | 鋁鍛鑄件清晰三維CT斷層掃瞄成像 |
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總結，穿透式XRF檢測系統提供二維及三維電腦斷層掃描相互結合使用，可透視鍛鑄材料、注塑、燒結等所有任何大小局部及細部缺陷，並且許多更精密如雷射焊接、焊縫、焊點等技術，都已經達到需微米等級才可進行缺陷分析; 同時可搭配CAD自動缺陷檢測軟體，可直接量測工件結構微小尺寸及偽色差異比對。當您的成品或半成品被客戶質疑或進行QC自我檢驗時，穿透式XRF都是一項最直接解決鍛造或鑄件工藝，所產生結構瑕疵非常有用及成熟的檢測工具，説明工廠改善制程方式，並已廣泛適用於各個產業。
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