摘要
在金屬鑄件與金樹鑄造各種加工工序上，如何突破傳統缺陷檢查方式(鑲埋、研磨)，使用非破壞2D/3D X ray檢查分析，來快速找出金屬加工後鑄造缺陷分析內外部缺陷，如:鑄件檢查、鑄造瑕疵、鍛造暗裂、壓鑄砂孔、鑄件氣孔、內部機構尺寸誤差、內部流道或工件逆工程等應用，來滿足要求及單價高，品質要求高的缺陷分析需求。
前言
金屬成型加法，常見有28種方式:壓鑄、砂磨鑄造、熔模鑄造、模鍛，鍛造、軋制又稱壓延、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、消失模鑄造、擠壓鑄造、連續鑄造、拉拔、衝壓、金屬注射成形、車削加工、銑削加工、刨削加工、磨削加工、雷射熔融、雷射燒結、金屬沉積、輥軋成型、模鍛、模切、模切製程-刀模、粉末冶金、3D列印等。
金屬鑄造工業技術已從低價大量生產逐漸往高單價高品質鑄件生產，一般常見鑄件工法有:重力鑄造、壓鑄、虹吸鑄造、澆鑄…等，分別應用在各種產品，如:汽車、航太、機車、自行車、軍工、大型機械零件…等，材料分為:鋁合金、鐵合金、鈦合金、鎳合金、銅合金…等各家廠商在生產時，鑄造缺陷分析分為外觀及內部缺陷兩種。
金屬鑄造與金屬鑄件方法
金屬鑄件從古代青銅器就有傳統工法，而隨著時代進步改變，依產量，鑄造金屬材料種類及零件複雜度，依工法可分為四種不銅鑄造方式：
- 金屬模型鑄造法
- 離心鑄造法
- 精密或包模鑄造法
- 連續鑄造法等四種
金屬鑄造缺陷檢查
在金屬鑄造加工過程中或多或少會因為某些因素(參數跑掉、原料問題、人為疏失…等)而有不良率的產生，判定不良條件有很多種，本文要講是屬於成品缺陷部分，外部缺陷較能輕易從外觀檢查挑揀出來，但內部缺陷則完全看不到，有些內部微小 裂縫(暗裂) 及 孔隙(氣孔) ，即便後續用物理特性儀器分析也未必能看出異狀。
高單價金屬工件檢查要求
如果產品是屬於高單價、高度安全性的零件及緊固件，那麼客戶端有很高的機率會要求出具測試報告(或切結書) ，這時候生產商會需要無損探傷設備來確認自己的產品有沒有問題，因此百百檢將會是必要的生產程序做為品管的基本要求。
圖2. 金屬鑄造齒輪3D X ray CT影像結果
Deutsche Klimakompressor有限公司(TDDK)為日本汽車供應商豐田工業公司和日商株式會社DENSO的合資企業，是歐洲汽車空調壓縮機的領先製造商之一，產品主要供給著名的汽車製造商，如戴姆勒(Daimler)、寶馬(BMW)、奧迪(AUDI)、大眾集團(Volkswagen Group)、歐寶(Opel)、雷諾(Renault)、標致(Peugeot)、豐田(TOYOTA)、日產(Nissan)、福特(Ford)和飛雅特(Fiat)等國際車廠，TDDK大量生產壓縮機，從鋁殼部件的金屬鑄造到自動化加工和組裝配線。
圖3. 金屬加工機與3D X ray CT自動化檢查示意圖
TDDK導入德國金屬鑄件X-Ray CT (3D X光檢查機)到生產線上做自動化缺陷分析，看準的就是此款檢查機的 精準 、 快速 及 即時性 ，因為他們發現所生產的鋁合金鑄件中，有些內部會有0.1~0.3mm孔隙/氣泡的不良品，而他們不僅要挑出有缺陷的產品，還要在發現後 即時對生產線上機台的參數做修正，所以特地在生產線上加入一條自動化輸送帶配合金屬鑄造X-Ray CT 3D X光檢查機，讓生產落實百百檢的品管手段，只要產品可以即時檢查確認，便能找出鑄造工法上的誤差並即時修正，避免後面持續生產出有缺陷的產品。TDDK用此設備來改善鑄造的過程，以節省大量的人力、時間及成本 。
市場常見金屬鑄件2D/3D X ray檢查機差異
在評估2D/3D x ray金屬鑄造缺陷檢查機時，須先了解金屬鑄件適用於產業上的標準與需求，再來評估所需要的X ray 規格，如下圖為日製與德製2D/3D X ray 在檢測相同鋁鑄件上，因設備解析度與軟體功能不同，所能提供的資訊不同，當然價位也有所不同。
圖4. 相同鋁合金鑄件3D X ray CT在不同性能(日製與德製)影像結果
由上圖4.我們可以看到因金屬鑄件2D/3D X ray CT性能差異，若鑄造缺陷檢查應用需求是要看到鑄造瑕疵、鍛造暗裂、壓鑄砂孔、鑄件氣孔、內部機構尺寸誤差、內部流道或工件逆工程等應用，低價日製設備所能題供的資訊將會被性能所限制，因能看到資訊有限易造成對鑄件產品品質誤判，但若只是要做內部結構快篩，低價日製產品可以依精度規格需求做部分應用滿足。
德國金屬鑄造2D/3D X-Ray CT X光檢查機的特色
| ► 技 術： | |
| 德國國家應用科技研究組織- 弗朗霍夫研究院(Fraunhofer) 的 無損探查技術研究院(IZFP)與集成電路研究院(IIS)共同合作開發。 | |
| ► 客製化： | |
| 可依客戶應用需求作模組化設計，特殊光學系統設計(可調整光源(管球)、樣品測試座、檢測板)， 同一機台可呈現高、 中、 低倍率CT影像。 | |
| ► 靈活性： | |
| 可可依客戶應用提供雙光學系統(雙光源及檢測板)、螺旋CT、可變FOD及FDD系統。 | |
| ► 快 速： | |
| 可具有即時成像功能與極高速3D影像重組技術(重組3D影像時間約3~5分鐘)。 | |
| ► 安 全： | |
| 可操作時輻射劑量＜1μ Sv/h | |
德國金屬鑄造X-Ray CT 3D檢查機的設計能應付絕大多數的缺陷分析，不論您要分析的是：
- 鑄件檢查
- 鑄造瑕疵
- 鍛造暗裂
- 壓鑄砂孔
- 鑄件氣孔
- 內部機構尺寸誤差
- 內部流道等應用裂縫
- 工件逆工程
- 孔隙大小為何
都有相對應的機種可以提供，甚至依需求作客製化處理，若想進一步了解3D檢查機是否符合需求
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