Tomografia komputerowa TK
Badania nieniszczące metodą rentgenowskiej tomografii komputerowej (TK) stanowią niezwykle cenne narzędzie, wykorzystywane do analizy struktury wewnętrznej obiektów, głównie pod kątem różnego rodzaju nieciągłości, a także identyfikacji wtrąceń. Wiedza ta jest niezbędna by stwierdzić czy dany element spełnia wymagania jakościowe, jest bezpieczny i może pracować w założonych – często ekstremalnych – warunkach.
Metoda TK umożliwia również graficzną, trójwymiarową rekonstrukcję wyników badań na drodze przestrzennego ich zobrazowania.
W skład stanowiska badawczego tomografii komputerowej (TK), którym dysponuje Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny wchodzą dwa urządzenia:
- rentgenowski tomograf komputerowy Phoenix v|tome|x l-450 z dwoma systemami lamp: 300 i 450 kV,
- rentgenowski tomograf komputerowy Phoenix nanotom z lampą 180 kV.
Rentgenowski tomograf komputerowy Phoenix v|tome|x l-450 z dwoma systemami lamp: 300 i 450 kV
Dane techniczne:
- Lampa rtg: microfocus® 300 kV / 500 W, maks. prąd: 3 mA, wielkość ogniska: 3-200 µm
- Lampa rtg: macrofocus® 450 kV / 4500 W, maks. prąd: 2 mA lub 10mA, wielkość ogniska: 2,5 mm lub 5,5 mm
- Detektor płaski: 4 MP (2048 x 2048 pixeli), rozmiar pixela: 200 µm x 200 µm
Maks. wymiary próbki: wysokość: 1000 mm, średnica próbki: 800 mm
Maks. waga próbki: 100 kg
Rentgenowski tomograf komputerowy Phoenix nanotom z lampą 180 kV
Dane techniczne:
- Lampa rtg: nanofocus® 180 kV / 15 W, min. wielkość ogniska < 1,0 µm
- Detektor płaski: 5 Mpixeli, rozmiar pixela 50 µm
Maks. wymiary próbki: wysokość: 150 mm, średnica: 120 mm
Maks. waga próbki: 1 kg
Stanowisko przeznaczone jest do badań materiałów metalicznych, kompozytowych, spiekanych, ceramicznych, tworzyw sztucznych, próbek geologicznych lub biologicznych.
Badania tomograficzne wykorzystuje się w takich dziedzinach wiedzy i obszarach produkcyjnych jak:
- inżynieria materiałowa
- mechanika (motoryzacja, lotnictwo, budowa maszyn)
- technologie wytwarzania i łączenia (m.in. odlewnictwo, druk 3D, spawanie, klejenie)
- elektronika
- energetyka
- geologia
- biologia
Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny prowadzi także badania tomograficzne drewnianych obiektów zabytkowych na potrzeby konserwatorów zabytków oraz badania materiałów dowodowych dla Prokuratury Krajowej.
Możliwości TK:
- Analiza struktury wewnętrznej badanego obiektu (materia nieożywiona) – np. porowatość, układ warstw, rozkład cząsteczek)
- Analiza defektów (np. nieciągłość wewnętrzną – rzadzizny, pęknięcia, wtrącenia)
- Analiza wymiarowa obiektu:
- pomiar grubości ścianek
- pomiar wielkości geometrycznych
- porównanie wymiarów rzeczywistych z nominalnymi
Przykładowe wyniki badań TK prowadzonych w Łukasiewicz – Krakowskim Instytucie Technologicznym
Widok przestrzenny obrazujący strukturę żeliwa sferoidalnego z naniesioną niebieską powłoką Cr3C2 i czerwonymi wtrąceniami wolframu
Struktura stopu aluminium AlSi7Mg o budowie komórkowej
Przedstawienie wybranych składników stopu polega np. na doborze odpowiednich kolorów (w tym odcieni szarości), oświetlenia, stopnia przeźroczystości. Daje to większe możliwości zarówno analizy jak i selekcji informacji diagnostycznej oraz poprawy jakości wyników, przedstawionych w formie często bardzo pięknych, kolorowych obrazów.
Widok przestrzenny kropli stopu Al92In8: (Al – popielaty, In – złoty) na podłożu z Al2O3 (kolor granatowy)
Widok przestrzenny kropli, z której usunięto metodą ekstrakcji osnowę Al (In – kolor złoty, Al2O3 – kolor granatowy)
Kostki kompozytowe na bazie aluminium, zbrojone ciągłym włóknem węglowym
Widok przestrzenny lutu w układzie scalonym (BGA), stosowanego w elektronice
Analiza defektów w odlewie ciśnieniowym ze stopu aluminium-krzem: kolorami oznaczono wielkość defektów, wyrażoną w mm3
Kolorystyczne przedstawienie wewnętrznych nieciągłości materiału, występujących w stopie AlSi
Kolory oznaczają objętość, zajmowaną przez np. wadę, wyrażoną w mm3: kolor czerwony oznacza nieciągłość wielkości rzędu 30 mm3, natomiast kolor niebiski – nieciągłość rzędu 2 mm3
Widok przestrzenny wtrąceń grafitu w żeliwie sferoidalnym
Z osnowy zostały wyekstrahowane kulki grafitu (w kolorze pomarańczowym). Popielate płytki stanowią osnowę metalową
Odlew ciśnieniowy
Wentyl samochodowy
