بازرسی تخلخل و در قطعات آلومینیومی خودرو با پرتو ایکس
در صنعت خودروسازی، استفاده از قطعات آلومینیومی ریختهگریشده، بهویژه در قطعات تولیدشده به روش ریختهگری تحت فشار (High Pressure Die Casting)، به دلیل کاهش وزن و امکان تولید قطعات پیچیده افزایش یافته است. با این حال، فرآیند ریختهگری میتواند به ایجاد ناپیوستگیهای داخلی از جمله تخلخل گازی (Gas Porosity) و تخلخل انقباضی (Shrinkage Porosity) منجر شود.
اهمیت این عیوب تنها به وجود یک حفره داخل قطعه محدود نمیشود؛ محل، اندازه، تعداد و توزیع تخلخل میتواند تعیین کند که قطعه برای کاربرد موردنظر قابل قبول است یا خیر.
در چنین شرایطی، بازرسی رادیوگرافی با پرتو ایکس امکان بررسی حجم داخلی قطعه را بدون تخریب آن فراهم میکند و به همین دلیل یکی از روشهای مهم کنترل کیفیت قطعات ریختهگری آلومینیومی در صنعت خودرو محسوب میشود. مطالعات صنعتی نیز استفاده از رادیوگرافی پرتو ایکس را برای تعیین تخلخل در نقاط بحرانی قطعات آلومینیومی خودرو گزارش کردهاند.
چرا تخلخل در قطعات آلومینیومی اهمیت دارد؟
تخلخل میتواند در نتیجه عواملی مانند حبس گاز، شرایط انجماد، نحوه پرشدن قالب و شرایط حرارتی ایجاد شود. در ریختهگری تحت فشار آلومینیوم، تخلخل گازی، انقباضی و مرتبط با جریان از جمله انواع ناپیوستگیهایی هستند که میتوانند بر کیفیت قطعه تأثیر بگذارند.
این عیوب در صورتی که در نواحی حساس قطعه قرار داشته باشند، میتوانند مشکلاتی مانند:
- کاهش استحکام موضعی؛
- ایجاد مسیرهای نشت؛
- ایجاد مشکل در ماشینکاری؛
- کاهش قابلیت اطمینان قطعه؛
- و افزایش نرخ قطعات مردود
را به همراه داشته باشند.
بنابراین در کنترل کیفیت قطعات ریختهگری، صرفاً تشخیص وجود تخلخل کافی نیست؛ شدت و موقعیت آن نیز باید نسبت به معیار پذیرش قطعه ارزیابی شود.
چرا بازرسی چشمی برای این عیب کافی نیست؟
بخش قابل توجهی از تخلخلهای ناشی از فرآیند ریختهگری داخل قطعه قرار دارند و در سطح خارجی قابل مشاهده نیستند.
در بازرسی رادیوگرافی، پرتو ایکس از قطعه عبور میکند و میزان تضعیف پرتو به ضخامت و چگالی ماده در مسیر بستگی دارد. وجود حفره یا ناحیه متخلخل باعث تغییر در مقدار مادهای میشود که پرتو از آن عبور میکند و در نتیجه این ناپیوستگی میتواند در تصویر رادیوگرافی قابل تشخیص باشد.
به همین دلیل، پرتو ایکس میتواند اطلاعاتی از ساختار داخلی قطعه ارائه دهد که با مشاهده سطح خارجی آن قابل دستیابی نیست.
تشخیص تخلخل گازی و حفرات انقباضی با X-ray
از دید بازرسی رادیوگرافی، تخلخل یکی از نمونههای مهم ناپیوستگی حجمی است. استاندارد ASTM E1030/E1030M-۲۱ نیز روش رادیوگرافی قطعات ریختهگری فلزی را عمدتاً برای تشخیص ناپیوستگیهای حجمی تعریف میکند.
در قطعات آلومینیومی، دو مورد اهمیت ویژهای دارند:
تخلخل گازی
این نوع تخلخل میتواند در اثر گازهای بهدامافتاده در فلز مذاب ایجاد شود و در تصویر رادیوگرافی به شکل نواحی با تضعیف متفاوت نسبت به زمینه فلزی ظاهر شود.
تخلخل انقباضی
در هنگام انجماد، کاهش حجم فلز باید توسط تغذیه مناسب جبران شود. اگر این فرآیند بهدرستی انجام نشود، امکان ایجاد نواحی متخلخل و حفرات انقباضی وجود دارد.
تصویربرداری X-ray ← شناسایی ناپیوستگی ← تعیین موقعیت و شدت ← مقایسه با معیار پذیرش ← تصمیمگیری درباره قطعه
نقش مولد X-ray در بازرسی قطعات آلومینیومی
کیفیت نتیجه بازرسی رادیوگرافی تنها به آشکارساز یا نرمافزار تحلیل تصویر وابسته نیست. مولد پرتو ایکس و قابلیت کنترل پارامترهای تابش نیز یکی از اجزای اساسی سامانه بازرسی است.
انتخاب انرژی پرتو باید بر اساس عواملی مانند:
- جنس قطعه؛
- ضخامت مؤثر در مسیر پرتو؛
- هندسه قطعه؛
- نوع آشکارساز؛
- حساسیت موردنیاز؛
- و نوع ناپیوستگی مورد انتظار
انجام شود.
افزایش صرفِ انرژی X-ray الزاماً به معنای افزایش کیفیت تصویر نیست؛ انرژی باید متناسب با ضخامت و جنس قطعه انتخاب شود تا ضمن فراهم کردن نفوذ کافی، کنتراست و حساسیت موردنیاز بازرسی نیز حفظ شود.
در این بخش، مولدهای صنعتی پرتو ایکس فاتحاسکن میتوانند بهعنوان بخش مولد یک سامانه بازرسی رادیوگرافی صنعتی مورد استفاده قرار گیرند؛ بهویژه در سامانههایی که نیازمند تولید پرتو ایکس با پارامترهای کنترلشده برای بررسی قطعات فلزی هستند.
فاتحاسکن در طراحی و تولید مولدهای صنعتی X-ray در ردههای مختلف انرژی، از جمله ۱۲۰، ۱۶۰ و ۳۵۰ کیلوولت، فعالیت دارد. انتخاب مدل مناسب برای بازرسی قطعات آلومینیومی باید بر اساس ضخامت، هندسه قطعه، آشکارساز و الزامات حساسیت سامانه انجام شود و نمیتوان یک سطح انرژی مشخص را برای تمام قطعات آلومینیومی مناسب دانست.
از تشخیص تخلخل تا کنترل فرآیند تولید
مزیت مهم بازرسی پرتو ایکس در صنعت خودرو این است که اطلاعات حاصل از تصاویر رادیوگرافی میتواند تنها برای جداسازی قطعات معیوب استفاده نشود، بلکه در تحلیل فرآیند تولید نیز کاربرد داشته باشد.
اگر افزایش تخلخل در یک ناحیه مشخص از قطعات بهصورت تکرارشونده مشاهده شود، دادههای بازرسی میتوانند در کنار اطلاعات مربوط به فرآیند ریختهگری برای بررسی منشأ مشکل مورد استفاده قرار گیرند.
به بیان دیگر، X-ray میتواند از یک ابزار صرفاً کنترلی به بخشی از چرخه کنترل کیفیت و بهینهسازی فرآیند ریختهگری تبدیل شود.
جمعبندی
در قطعات آلومینیومی ریختهگری مورد استفاده در صنعت خودرو، تخلخل و حفرات انقباضی از جمله ناپیوستگیهایی هستند که ممکن است در داخل قطعه شکل بگیرند و با روشهای سطحی قابل شناسایی نباشند.
بازرسی رادیوگرافی با پرتو ایکس امکان بررسی غیرمخرب حجم داخلی قطعه و شناسایی بسیاری از این ناپیوستگیهای حجمی را فراهم میکند.
در این زنجیره، مولد X-ray یکی از اجزای کلیدی سامانه بازرسی است و انتخاب صحیح مشخصات آن باید متناسب با جنس، ضخامت، هندسه قطعه و سطح حساسیت موردنیاز انجام شود. مولدهای صنعتی پرتو ایکس فاتحاسکن میتوانند در طراحی تجهیزات مورد استفاده برای کنترل غیرمخرب قطعات فلزی مورد توجه قرار گیرند.
سؤالات متداول
- آیا X-ray تمام تخلخلهای قطعه آلومینیومی را شناسایی میکند؟
قابلیت شناسایی به اندازه و شکل ناپیوستگی، ضخامت قطعه، هندسه، کیفیت تصویربرداری و سطح حساسیت موردنیاز وابسته است.
- آیا تخلخل گازی و انقباضی در X-ray قابل تشخیص هستند؟
بله، هر دو از ناپیوستگیهای حجمی هستند و رادیوگرافی یکی از روشهای مهم برای بررسی آنها در قطعات ریختهگری است.
- آیا وجود هر میزان تخلخل به معنای مردود بودن قطعه است؟
خیر. پذیرش یا رد قطعه باید بر اساس معیارهای مهندسی و الزامات مشخصشده برای همان قطعه انجام شود.
- مولد X-ray فاتحاسکن چه نقشی در این فرآیند دارد؟
مولد، منبع تولید پرتو X-ray در سامانه بازرسی است و مشخصات آن باید متناسب با جنس، ضخامت و هندسه قطعه و الزامات تصویربرداری انتخاب شود.
