壓鑄件外觀看起來完全正常,為什麼加工後卻出現沙孔、氣孔、縮孔或內部孔洞?
遇到這類壓鑄問題,最麻煩的往往不是「知道有缺陷」,而是:
孔洞到底在哪裡?有多大?有多少?孔隙率是多少?是偶發問題,還是製程本身就有問題?
傳統切片或破壞檢查只能看到特定位置,而且工件切開後就無法再使用。透過 RF NAOMi-CT 工業 X-Ray CT 斷層掃描,則可以在不破壞鑄件的情況下觀察內部結構。
更重要的是,RF NAOMi-CT 還提供空洞檢出軟體,可以利用 CT 掃描資料進一步找出內部孔洞,並計算空洞數量、空洞體積與孔隙率。這套軟體搭配 RF CT 使用,無須另外購買昂貴的分析軟體授權。
對壓鑄廠而言,CT 不應該只是「拍一張漂亮的內部圖片」。
真正有價值的是利用數據回答:
壓鑄缺陷在哪裡?為什麼會發生?改善製程之後,到底有沒有改善?
一、壓鑄沙孔、氣孔、縮孔,為什麼適合用 CT 斷層掃描?
壓鑄件常見的內部缺陷包括:
- 壓鑄沙孔
- 壓鑄氣孔
- 壓鑄縮孔
- 縮鬆
- 內部孔洞
- 捲氣造成的氣孔
- 局部高孔隙率
- 加工後才暴露的內部孔洞
這些問題最大的共同點,就是缺陷可能藏在鑄件內部。
一般 X-Ray 可以觀察投影影像,但如果要進一步判斷孔洞的三維位置、分布及體積,**CT(Computed Tomography,電腦斷層掃描)**會更有優勢。
RF NAOMi-CT 掃描後,可以從不同方向查看 XY、YZ、XZ 斷面,移動切片位置,直接尋找鑄件內部可能存在的空洞。空洞檢出軟體也可以將檢出的缺陷顯示於 3D 資料中。
這對壓鑄問題分析非常重要。
因為同樣是「孔」,其位置、大小、數量與集中區域,都可能指向完全不同的製程原因。
二、第一步:先把 RF CT 掃描資料輸出成 DICOM
使用 RF NAOMi-CT 完成 CT 掃描後,可以先將影像資料輸出為 DICOM。
操作流程很簡單:
CT 掃描完成 → DICOM 輸出 → 建立 DICOM16 資料夾 → 使用空洞檢出軟體開啟資料
軟體可以一次選取該工件的 DICOM 資料進行分析。
載入時還可以設定 3D 顯示資料的「間引き量(資料抽取量)」。原廠資料建議值為 2;這項設定主要影響 3D 顯示與讀取速度,不影響空洞檢出的精度。
因此,即使 CT 資料量較大,也可以兼顧操作速度與缺陷檢出。
三、第二步:先用 XY/YZ/XZ 斷面找到可疑壓鑄孔洞
不要一開軟體就直接按「檢出」。
比較正確的方式,是先用 CT 斷面找出一個肉眼已經能辨識的代表性孔洞。
空洞檢出軟體可以同時觀察不同斷面及 3D 影像。
如果目前 XY 斷面沒有看到孔洞,可以從 YZ 或 XZ 方向移動切片位置,直到 XY 斷面出現清楚的孔洞。也可以旋轉十字線,改變切片角度。
這一步非常重要,因為接下來我們要利用這個已知孔洞,設定適合這個壓鑄件的檢出條件。
實務上的判斷方式
例如加工後發現某個位置經常出現沙孔,可以:
加工位置 → CT 找到對應位置 → 找到孔洞 → 設定檢出參數 → 分析整個鑄件
如此就不只是確認「這裡有一個洞」,而是可以繼續追查:
附近還有沒有其他孔洞?
這個區域是不是整體孔隙率都偏高?
孔洞是不是集中在同一個厚肉部?
這才是 CT 對壓鑄製程改善真正有價值的地方。
四、第三步:調整 CT 值,讓軟體自動辨識壓鑄孔洞
這套軟體的空洞檢出,是利用一般稱為 CT 值的數值進行判斷。
原理並不複雜。
X-Ray 不容易穿透的金屬,在 CT 影像中通常比較白,CT 值較高;空氣或孔洞比較容易讓 X-Ray 穿透,因此影像較黑,CT 值也比較低。
軟體提供「最小」與「最大」兩個參數。
調整時,可以觀察檢出視窗:
設定太寬 → 很多不需要的區域也會被標示
設定太窄 → 真正的孔洞可能消失
設定適當 → 目標孔洞被清楚標示
原廠操作資料中特別建議,調整到想要檢出的空洞呈現紅色填滿狀態。工件輪廓同時出現紅色並不一定代表設定錯誤。
換句話說,我們不是讓電腦「猜哪裡是沙孔」。
而是先利用已知缺陷建立合理的 CT 值範圍,再讓軟體對整個 CT 資料進行空洞搜尋。
五、第四步:設定空洞體積,排除沒有意義的小孔
壓鑄件內並不是看到任何微小黑點都需要處理。
因此除了 CT 值之外,軟體還可以設定欲檢出的空洞體積範圍。
這項功能對實際品質管理非常重要。
例如客戶真正關心的是:
0.5 mm 以上的孔洞有多少?
或:
某個加工面附近是否存在可能加工露出的孔洞?
就可以透過檢出條件,將沒有判斷價值的極小特徵排除,集中分析真正影響品質的內部缺陷。
六、第五步:計算孔隙率,而不只是「看起來很多孔」
完成檢出後,軟體可以輸出實際的分析結果,包括:
體積比(孔隙率)
= 空洞相對於工件的比例
空洞數
= 被檢出的空洞數量
Voxel 數(體素數)
= 以三維影像最小構成單位表示的空洞量
其中 Voxel 可以理解為 3D 影像中的 Pixel。
這代表壓鑄品質判斷可以從:
「這一顆看起來孔很多。」
進一步變成:
「這個條件下的孔隙率是多少?」
這兩種管理方式完全不同。
一旦孔隙率可以數值化,就可以進一步比較不同製程條件。
七、真正有用的做法:改善壓鑄條件前後,用 CT 比較孔隙率
例如今天某個壓鑄件縮孔嚴重。
工程師修改了:
- 射出速度
- 高速切換位置
- 增壓條件
- 鑄造壓力
- 模具溫度
- 融湯溫
- 冷卻條件
- 真空條件
- Gate(交口)/Runner(交道) 設計
- Overflow(液流井) 設計
以前可能只能等加工後,再看看不良率有沒有下降。
但如果使用 CT,就可以將改善前後的鑄件使用相同條件進行掃描與分析。
例如:
條件 A:孔隙率 1.8%
↓
修改射出/增壓條件
↓
條件 B:孔隙率 0.7%
這時候改善效果就不再只是經驗判斷,而是可以被量化。
因此 CT 可以成為壓鑄試模、製程改善與品質驗證的重要工具。
八、進一步:把 CT 結果與壓鑄模流分析交叉比對
這是我們更推薦壓鑄廠採用的方法。
模流分析(Die Casting Flow Simulation)是在鑄造前預測問題;CT 則是在實際鑄造後確認結果。
兩者放在一起使用,價值會比單獨使用任何一種工具更高。
例如模流分析預測:
厚肉區 → 最後凝固 → 可能形成縮孔
實際試模後,就可以把同一個位置拿去做 CT。
如果 CT 的空洞集中位置與模流分析預測的縮孔位置吻合,就表示模擬結果具有很高的參考價值。
反過來,如果:
模流分析預測沒有問題,但實際 CT 卻出現大量孔洞
那麼工程師就應該進一步思考:
- 實際射出條件是否與模擬設定一致?
- 金型溫度是否與設定一致?
- 真空是否真正達到預期效果?
- 高速切換位置是否正確?
- 實際充填是否發生捲氣?
- Overflow/排氣位置是否合理?
- 金屬液溫度是否穩定?
- 模擬的邊界條件是否需要重新設定?
這就是:
模流分析預測 → 實際壓鑄 → CT 驗證 → 修正模擬/製程 → 再驗證
形成完整的 CAE + 實際鑄造 + CT 品質驗證閉環。
九、壓鑄縮孔問題:CT 與凝固分析一起看
如果 CT 發現孔洞集中在:
厚肉部、Boss 周圍、肋骨交界、局部熱節或最後凝固區域
就很值得與模流分析中的凝固分析交叉確認。
如果模擬顯示該位置是最後凝固區,而 CT 又在相同位置發現集中性孔洞,就可以進一步從:
局部厚肉、凝固順序、增壓傳遞、Gate 凝固時間、冷卻配置
等方向尋找改善方法。
這比單純看到加工面出現一個洞,再不斷修改壓鑄條件有效率得多。
十、壓鑄氣孔問題:CT 與充填分析一起看
如果 CT 顯示孔洞集中在某些流動末端、匯流區或特定區域,也可以回頭查看模流分析的:
- 充填順序
- 金屬液流動方向
- 空氣捲入
- Air Entrapment(捲氣)
- Overflow (液流井)位置
- 排氣路徑
- 真空效果
如果模流分析預測的捲氣位置與 CT 實際孔洞位置高度重疊,就能更有依據地修改 Gate、Runner、Overflow 或射出條件。
因此,當壓鑄廠遇到氣孔、沙孔、縮孔、加工後孔洞或孔隙率過高時,不一定要立刻開始「試參數」。
先知道缺陷在哪裡,再判斷它為什麼發生。
十一、孔隙率數據還可以保存,建立自己的壓鑄品質資料庫
空洞檢出完成後,RF 軟體可以將檢出結果以文字資料保存。
檢出結果包含空洞體積、空洞數、Voxel 數以及體積比等資訊;檢出的空洞也可以回到主畫面,以著色方式確認其在工件中的位置。
這代表使用者不必只留下 CT 截圖。
長期可以建立:
產品編號 + Shot 條件 + 模具條件 + CT 結果 + 孔隙率 + 模流分析結果
當資料累積之後,就能更系統化地比較不同模具、不同機台、不同射出條件與不同生產批次。
十二、哪些壓鑄問題特別適合使用 RF CT + 空洞檢出?
如果您的工廠正在搜尋以下問題:
「壓鑄沙孔原因」
「壓鑄縮孔改善」
「壓鑄氣孔怎麼改善」
「壓鑄件加工後有孔」
「壓鑄孔隙率怎麼量」
「鋁壓鑄內部缺陷檢測」
「壓鑄件 X-Ray 檢測」
「壓鑄 CT 檢測」
「工業 CT 斷層掃描」
「壓鑄模流分析與實際結果不同」
「如何確認模流分析準不準」
「壓鑄縮孔位置預測」
「壓鑄內部孔洞分析」
那麼,真正需要的可能不是再做一次傳統破壞檢查,而是把:
模流分析 + 實際壓鑄 + CT 斷層掃描 + 孔隙率分析
整合起來看。
十三、RF NAOMi-CT:讓 CT 從「檢查設備」變成「壓鑄改善工具」
工業 CT 的價值,不只是找出 NG。
更重要的是:
找到缺陷 → 數值化 → 找原因 → 改製程 → 再驗證。
RF NAOMi-CT 搭配空洞檢出軟體,可以從 DICOM 資料中檢出空洞、設定 CT 值與體積條件、計算孔隙率與空洞數,並保存檢出結果。
再搭配壓鑄模流分析,就可以把電腦預測與實際鑄造結果交叉驗證。
對於正在處理壓鑄沙孔、壓鑄縮孔、氣孔、縮鬆、加工後孔洞、孔隙率過高或模流分析驗證的工程師來說,這才是 CT 最值得利用的地方。
RF NAOMi-CT 空洞檢出軟體操作影片
🎥 免費軟體實際操作教學:
https://www.youtube.com/watch?v=2ADxXZ7V6Vg
如果您有壓鑄件發生沙孔、氣孔、縮孔或孔隙率問題,也可以將實際問題提供給統仁貿易。
我們可以從 CT 斷層掃描、壓鑄模流分析、射出條件與實際缺陷位置一起判斷,而不是只告訴您「這顆產品有孔」。
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