Системы промышленной томографии Sanying

Промышленный томограф решает две группы задач: неразрушающий контроль (НК) внутренних дефектов литых, сварных и аддитивных деталей и координатные измерения внутренней геометрии, недоступной контактным средствам. В категории представлена линейка Sanying Precision Instruments (Китай): multiscaleVoxel-1000 с минифокусной трубкой 450–600 кВ, multiscaleVoxel-2000 в multi-scale конфигурации с двумя источниками 225–600 кВ и метрологический томограф metroVoxel. Поставщик в России — ООО «Промэнерголаб».

Модельный ряд

Три системы перекрывают диапазон напряжений 160–600 кВ — от лёгких сплавов и композитов до стальных отливок. Все модели построены на гранитном основании, допускают установку рентгеновской трубки с двойной головкой (микрофокус, нанофокус) и комплектуются плоскопанельным детектором 427×427 мм с матрицей 3072×3072 пикселей. В списке характеристик значения идут в порядке: multiscaleVoxel-1000 · multiscaleVoxel-2000 · metroVoxel.

• multiscaleVoxel-1000 — минифокусная система высокой мощности для материалов с высокой плотностью и крупногабаритных отливок;
• multiscaleVoxel-2000 — multi-scale конфигурация: минифокусная трубка и двойная головка нанофокус/микрофокус с двумя детекторами в одной системе, обзорная и детальная съёмка без переноса образца;
• metroVoxel — метрологический томограф для координатных измерений внутренней геометрии.

• Минимальное фокусное пятно рентгеновской трубки, мкм: 0,5 · 0,5 · 0,5
• Максимальное пространственное разрешение, мкм: 30 · 0,5 · 2
• Максимальное напряжение на рентгеновской трубке, кВ: 450, 500, 600 · 225, 240, 300, 450, 500, 600 · 160, 190, 225, 240, 300
• Максимальный размер образца (Ø×В), мм: 800×1100 · 800×1100 · 600×550
• Максимальная масса образца, кг: 100 · 100 · 25
• Шаг пикселя детектора, мкм: 49,5–139 · 49,5–139 · 7,4 / 49,5–139
• Метрологический класс: — · — · Да (погрешность 9+L/100 мкм)
• Термостабилизация корпуса: — · — · Да (±0,1 °C/24 ч)
• Габариты, мм: 3700×2300×2800 · 3700×2300×2800 · 2770×1440×2040

Метрологическая томография

Метрологический, или измерительный, томограф — КТ-система с нормированной погрешностью координатных измерений: она выполняет функции координатно-измерительной машины (КИМ) для скрытых поверхностей — внутренних каналов, полостей и стенок, недоступных контактному щупу. metroVoxel имеет предел допускаемой абсолютной погрешности 9+L/100 мкм (L — длина измеряемого участка в мм); систематические погрешности снижены за счёт гранитного основания и термической стабилизации всего корпуса.

Метрологическая КТ применяется там, где результат оформляется как измерение: приёмка прецизионных деталей, входной контроль.

Задачи неразрушающего контроля

Промышленный рентгеновский томограф восстанавливает объёмную модель изделия из сотен проекций, поэтому, в отличие от двумерной радиографии, определяет не только наличие дефекта, но и его координаты, форму и размер. Типовые задачи:

• дефекты литья — поры, трещины, инородные включения в отливках и литых корпусах;
• контроль сварных соединений — непровары, поры в швах, выполненных TIG и электронно-лучевой (EBW) сваркой;
• детали аддитивного производства (SLM, EBM, DED) — контроль внутренних дефектов и сложных внутренних полостей;
• контроль сборок — положение компонентов, зазоры и целостность узлов без разборки;
• обратный инжиниринг — восстановление геометрии детали в цифровом виде и сравнение изношенной оснастки с САПР-моделью.

Как выбрать промышленный томограф

Выбор конфигурации определяется материалом, габаритами образцов и требованиями к точности.

• Напряжение трубки — по радиационной толщине: 225–300 кВ — лёгкие сплавы, композиты, метрологические задачи; 450–600 кВ — стальные изделия и другие плотные объекты.
• Размер и масса образца: крупногабаритные отливки и сборки — multiscaleVoxel-1000/2000; прецизионные детали меньшего формата — metroVoxel (пределы — в списке выше).
• Характер задачи: для дефектоскопии достаточно систем multiscaleVoxel; если результат оформляется как координатное измерение — нужен метрологический класс.
• Режим съёмки: когда один образец требует обзорного и детального сканирования, multi-scale конфигурация исключает перенос детали между разными системами.

Поставка

Поставку выполняет ООО «Промэнерголаб». Цена, срок и конфигурация фиксируются в коммерческом предложении после согласования технического задания.

Для подготовки предложения передайте параметры типовых образцов: материал, габариты и массу, требуемое разрешение и метрологические требования.

Сферы применения

Промышленная томография применяется там, где двумерная радиография и контактные измерения не дают полной картины: внутренние дефекты в объёме детали, скрытая геометрия, сборки, которые нельзя разбирать. Ниже — отрасли применения систем серии с типовыми объектами контроля и нормативной базой.

Литейное производство

Томограф для контроля качества литья: стальные, чугунные и алюминиевые отливки — от отработки литейной технологии до серийного потока.

• Ввод новой литейной формы в эксплуатацию по результатам КТ-измерения первых отливок.
• Выявление деформаций и износа литейной оснастки при сравнении отливок с номинальной геометрией.
• Серийный контроль отливок с подачей образцов лотком-конвейером (опция).

Аэрокосмическая промышленность

Неразрушающий контроль ответственных литых и сварных деталей; приёмочный контроль первой детали серии (FAI) по AS9102.

• Литые лопатки ГТД: горячие трещины, усадочная пористость, включения в жаропрочных сплавах; просвечивание монокристаллических никелевых лопаток при 600 кВ (в том числе сплавы типа Inconel 738).
• Корпуса камер сгорания и диффузоры: непровары и шлаковые включения в сварных швах.
• Силовые корпуса редукторов: литейные дефекты в крупногабаритных алюминиевых корпусах высотой до 1100 мм.
• FAI: комплексная проверка геометрии и внутреннего состояния первой детали серии.

Автомобильная промышленность

Серийный контроль отливок и сварных узлов по стандартам автопроизводителей (VW 50097, BMW PD-X).

• Алюминиевые отливки кузова и шасси: рамы, лонжероны, узлы подвески — автоматический подсчёт газовых и усадочных пор.
• Сварные узлы: точечная и MIG-сварка — качество ядра точки и переходных зон.
• Топливные форсунки и инжекторы: геометрия распылительных каналов по КТ-измерениям.
• Чугунные тормозные диски и ступицы: распределение пор.

Энергетическое машиностроение и атомная отрасль

Контроль литых и сварных деталей турбин, насосов и трубопроводных систем энергоблоков.

• Лопатки паровых и газовых турбин: усадочная пористость, геометрия охлаждающих каналов, состояние термобарьерных покрытий.
• Корпуса насосов, компрессоров и арматуры: литейные дефекты в стальных корпусах.
• Сварные соединения паропроводов и трубопроводов АЭС — контроль по НП-105-18, ПНАЭ Г-7-010-89.
• Топливные сборки (нерадиоактивные образцы): геометрия дистанционирующих решёток после термических циклов; работа с облучёнными материалами — только в отдельной hot-cell конфигурации.

Аддитивное производство

Томограф для аддитивного производства: контроль деталей SLM, EBM и DED по ASTM E2737 и AMS 7032.

• Крупногабаритные заготовки из Inconel и Ti-6Al-4V — просвечивание при напряжениях до 600 кВ.
• DED-наплавка при ремонте деталей: контроль сплавления наплавленного слоя с основным металлом.
• Топологически оптимизированные детали со сложными внутренними полостями.
• Металлические имплантаты: пористость и геометрия для регуляторной документации (FDA 510(k)).

Композитные конструкции

Томограф для композитов: расслоения, укладка волокон, дефекты клеевых слоёв и сотового заполнителя.

• Сэндвич-панели обтекателей: непроклеи, состояние соединения сот с обшивкой.
• Композитные элементы кузовов автомобилей и поездов: расслоения, ориентация волокон.
• Лопатки ветрогенераторов: контроль секций длиной до 1 м.
• Едва заметные ударные повреждения (BVID): скрытые расслоения без разборки конструкции.

Сосуды давления и баллоны

КТ для сосудов давления: композитные СПГ- и водородные баллоны, сварные баки.

• Целостность лайнера и равномерность силовой обмотки композитных баллонов.
• Сварные соединения баков и баллонов, контроль усиления швов.
• Приёмка партий и периодический контроль после испытаний.

Электротехника и аккумуляторные сборки

Контроль аккумуляторов, топливных элементов и электротехнических узлов без разборки.

• Аккумуляторные сборки 21700/4680: целостность сварных соединений шин Cu/Al, поиск потенциальных коротких замыканий.
• Топливные элементы PEM и SOFC: целостность мембран и газодиффузионных слоёв (GDL) после эксплуатации.
• Электролизёры и водородные генераторы: состояние пластин и мембран после длительной эксплуатации.
• Скрытые электронные сборки: контроль монтажа и выявление несанкционированных изменений.

Метрология и отделы технического контроля

Измерительный томограф в роли КИМ: координатные измерения скрытой геометрии с нормированной погрешностью.

• GD&T-контроль внутренних элементов: цилиндричность, концентричность, биение, плоскостность скрытых поверхностей.
• Сравнение с САПР-моделью: цветовая карта отклонений фактической геометрии от номинала.
• Карта толщин стенок корпусных деталей.
• Контроль внутренних охлаждающих каналов лопаток ГТД размером от 0,3 мм.

Производство трубопроводной арматуры

Серийная дефектоскопия литых корпусов задвижек, шиберов и фланцев по ГОСТ Р 55776, ASTM E1742.

• Литые корпуса задвижек до DN 600: выявление дефектов до сборки и испытаний.
• Литые чугунные ступицы и фланцы: пористость, включения.
• Арматура для атомных станций: контроль в соответствии с НП-105-18.

Реверс-инжиниринг и импортозамещение

Томограф для обратного проектирования: цифровая модель детали без её разрушения.

• Получение STL/STEP-модели сложных литых деталей с точностью координатных измерений для передачи в САПР.
• Прецизионные сборки (топливная аппаратура, гидравлика): контроль геометрии единичного образца без разборки.
• Восстановление оснастки: сравнение изношенной формы с эталонной моделью, локализация зон износа.

Научные исследования и R&D

Исследовательские задачи на промышленных КТ-системах: материалы, узлы, испытания.

• Климатическая камера (опция) для испытаний in-situ под температурным воздействием.
• Конечно-элементный анализ на сетке, построенной по воксельным данным реальной детали.

Вопросы и ответы (FAQ)

Общие

Чем промышленный томограф отличается от медицинского?

Медицинская КТ спроектирована под минимальную дозу облучения пациента: источник и детектор вращаются вокруг неподвижного человека, энергия излучения ограничена. В промышленной томографии вращается сам объект на прецизионном поворотном столе. Напряжение и экспозиция подбираются под материал, а разрешение достигает микронного и субмикронного уровня. Поэтому промышленные системы просвечивают стальные отливки и измеряют внутреннюю геометрию деталей.

Что такое метрологическая КТ?

Метрологическая КТ — компьютерная томография с нормированной погрешностью координатных измерений: скан используется не только для поиска дефектов, но и как результат измерения геометрии, аналогично координатно-измерительной машине (КИМ). Точность нормируется пределом допускаемой абсолютной погрешности; конструктивно измерительный томограф строится на гранитном основании с термостабилизацией. В линейке Sanying этот класс представляет metroVoxel.

Чем компьютерная томография отличается от цифровой радиографии?

Цифровая и компьютерная радиография — двумерные методы: снимок показывает наличие дефекта, но не его глубину и объём. Промышленная компьютерная томография реконструирует трёхмерную модель из сотен проекций: измеряются объёмная доля пор, координаты и форма включений, толщина стенок, внутренняя геометрия. Для потокового контроля сварных швов часто достаточно радиографии; для дефектоскопии ответственных литых и аддитивных деталей и для метрологии нужна объёмная КТ.

Метод

Какое напряжение трубки нужно для стали, алюминия и композитов?

Требуемое напряжение растёт с плотностью материала и радиационной толщиной образца. Композиты и алюминий снимают микрофокусным источником, а для стали и других плотных материалов используют минифокусные трубки высокой мощности на 450–600 кВ; при 600 кВ просвечивается даже свинец толщиной до 4 мм. С увеличением радиационной толщины контраст и разрешение падают, поэтому напряжение выбирается с запасом под предельные по плотности и толщине образцы планируемой номенклатуры.

Что такое multi-scale сканирование?

Multi-scale — съёмка одного образца в двух масштабах: обзорное сканирование всей детали и детальное сканирование зоны интереса с субмикронным разрешением, без переноса образца между системами. Для этого в multiscaleVoxel-2000 могут быть одновременно установлены минифокусная трубка, двойная головка нанофокус/микрофокус и два детектора: сначала локализуется дефектная зона, затем она исследуется при большем увеличении.

Выбор

Как выбрать промышленный томограф?

Ключевые критерии: материал и радиационная толщина образца (определяют напряжение трубки), габариты и масса детали (размер камеры и грузоподъёмность манипулятора), характер задачи — дефектоскопия или координатные измерения. Для серийного контроля значим уровень автоматизации, для измерительных задач — метрологический класс с нормированной погрешностью.

Чем промышленный томограф отличается от микротомографа?

Промышленный томограф рассчитан на крупногабаритные тяжёлые детали и высокие напряжения (до 600 кВ): приоритет — проникающая способность в металл. Микротомограф (в каталоге — линейка nanoVoxel) работает при напряжениях до 300 кВ с образцами меньшего размера, но обеспечивает разрешение от 40 нм. Классы дополняют друг друга: обзорная дефектоскопия крупной детали на промышленной системе — и анализ микроструктуры образца-свидетеля на микро-КТ.

Эксплуатация

Какие требования к помещению для установки?

Пол должен нести массу системы — до 60 т для старших моделей. Остальные требования к помещению согласовываются на этапе технического задания.

Нужен ли отдельный рентгенозащитный бункер?

Радиационная защита встроена в корпус: мощность дозы — менее 1 мкЗв/ч на расстоянии 10 см от поверхности.

Применения

Какие дефекты литья выявляет промышленная томография?

Усадочные и газовые поры, горячие трещины, ликвационные зоны, инородные включения — с координатами, формой и объёмом каждого дефекта, а не только фактом его наличия.

Подходит ли КТ для контроля деталей аддитивного производства?

Да. Для деталей SLM, EBM и DED объёмный контроль — штатный этап приёмки в аэрокосмической и медицинской отраслях: выявляются непроплавы, газовая пористость, дефекты ферменно-сетчатых (lattice) структур. Для метрологической приёмки внутренней геометрии применяется измерительный томограф.

Можно ли контролировать композиты и сосуды давления?

Да. В композитах выявляются расслоения, повреждения после ударных нагрузок, дефекты клеевого слоя и сотового заполнителя, оценивается укладка волокон. Для композитных сосудов высокого давления — СПГ- и водородных баллонов — контролируются целостность лайнера, равномерность силовой обмотки и сварные соединения. Камеры систем multiscaleVoxel принимают образцы до 800×1100 мм массой до 100 кг.

Коммерческие

Сколько стоит промышленный томограф?

Стоимость зависит от конфигурации: напряжения и числа источников, набора детекторов, программного пакета и опций. Точная цена рассчитывается в коммерческом предложении после согласования технического задания с инженерами ООО «Промэнерголаб».