直人华人民共和国国家标和堆 GB/T 44524一2024 增材制造 金属制件孔聊率 工业计算机层析成像(CT)检测方法 Additive mamnufacturing一Porosity of metal parts一 Industrial computed tomography(CT) testing method 2024-09-29 发布 2024-09-29 实施 GB/T 44524一2024 目 次 2 规范性引用文件pe 4 检测约定 ee 6.2 ”探测器毗统“eeeooeoeeeoeseyeedoeseoeeeseoreeeedotoseseeoseoseoolooetoeosteeeoosedtoooorooeotoooeodotorenereeee 3 7系统维挤 3 8 检测准备 8.2 ”对比试样 8.4 检测工艺卡 “ee 9 和料测 .sseeeeesesee sseeesesepeeeannoodaesopoanoneaeoeaodataonaaaaeotasendesaspaen osoontoqteoaosaataeuetzodsuooatseacoos 9.2 扫描 pe 10 图像重建.处理及分析 Ne 10.3 图像处理 pe 5 11 孔隙参数的测定及表示Ne 5 11.1 参考区域或参考空间的选择 5 附录 A (资料性) 技术沟通表 9 GB/T 44524一2024 附录下(规范性) 三维空间中参考空间的选择 15 GB/T 44524一2024 前 言 本文件按照 GB/T 1.1一2020标准化工作导则 第1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562)归口。 本文件起草单位 :无锡市检验检测认证研究院 .中航迈特增材科技(北京)有限公司、国营芜湖机械 厂 .北京煜易增材制造研究院股份有限公司 .浙江闪铸集团有限公司、.南京航空航天大学无锡研究院、 中国航发商用航空发动机有限责任公司.中机研标准技术研究院(北京)有限公司、南京航空航天大学、 北京动力机械研究所、中国核动力研究设计院,太行国家实验室.中国食品药品检定研究院.中国船级 社、江苏铭亚科技有限公司 ,北京市春立正达医疗器械股份有限公司。 本文件主要起草人 :高银涛、鲍军 .高正江、慈世伟、钱婷婷.区宇辉、胡娟、沈理达、雷力明、宋艳艳、 薛莲 、颜舌、.谢德巧 .张安 .胡或、石舌、王健、周潮森、李玉成、,刘一胜、.许奎雪。 开 GB/T 44524一2024 增材制造 金属制件孔隙率 工业计算机层析成像(CT)检测方法 1 范围 本文件描述了增材制造金属制件孔隙率工业计算机层析成像(CT)的检测约定,一般要求,系统要 求,系统维护 ,检测准备 ,检测,图像重建.处理及分析,孔辽参数的测定及表示和检测记录及报告等。 本文件适用于增材制造金属制件孔隙率的工业 CT 检测 ,增材制造非人金属制件孔隙率的检测参考 使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/TI 9445 无损检测人员资格鉴定与认证 GB/T 12604.12一2021 无损检测术语 第12部分:工业射线计算机层析成像检测 GB 18871 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB/T 29068 无损检测 ”工业计算机层析成像(CT)系统选型指南 GB/T 29069 无损检测 “工业计算机层析成像(CCT)系统性能测试方法 GB/T 29070 无损检测 ”工业计算机层析成像(CT)检测 ”通用要求 GBZ 98 放射工作人员健康要求及监护规范 3 术语和定义 GB/T 12604.12一2021 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 密度分辨率 density resolution CT 图像分辨线衰减系数差异的能力。 [来源:GB/T 12604.12一2021,3.21] 3.2 空间分辨率 spatial resolution CT系统鉴别和区分被测物体几何细节能力的量度 。 [来源:GB/T 12604.12一2021,3.43] 3.3 孔隙 pore 低于本体材料密度的不连续。 注: 通常包括气孔.未熔合.空洞和裂纹等。 1 GB/T 44524一2024 3.4 孔隙长度“ pore length 最大费雷特直径” maximum ferret diameter 二维平面/三维空间内单个孔院最远两点之间的距离。 3.5 可忽略孔隙 disregarded pores 由供需双方约定可以忽略不计的孔院。 注: 可忽略孔阶尺寸大小一般以孔辽长度为准。 3.6 孔隙数量 number of pores 二维平面/三维空间内不可忽略孔隙的总数。 注: 孔阶数量为仪器设备在一定分辩率下所检孔院总数扣除可忽略孔辽数量后的孔阶总数。 3.7 人参考区域 reference area 剖切面内同局部孔辽技术要求相关的具有特定形状的区域。 注: 参考区域形状通常为正方形 .圆形 .三角形和和矩形。 3.8 面总孔降率 total planar porosity 剖切面内不可忽略孔隙总面积占所在前切面面积的百分比。 3.9 面局部孔隙率 localized planar porosity 参考区域内不可忽略孔辽总面积占参考区域面积的百分比。 3.10 孔隙间距distance of adjacent pores 剖切面或参考区域内两相邻孔院之间的最小边缘间距 。 3.11 聚集孔隙”pore accumulations 剖切面或参考区域内其孔院间距小于某特定值的一组孔阶。 3.12 参考空间 “ reference space 三维空间中同局部孔队技术要求相关的具有特定形状的空间。 注: 参考空间通常采用平行面及立方体等截取方法获得。 3.13 体总孔障率 total volume porosity 三维空间中不可忽略孔隙总体积占待检件总体积的百分比。 3.14 体局部孔隐率 localized volume porosity 参考空间中不可忽略孔隙总体积占参考空间总体积的百分比。 4 检测约定 检测前供需双方应明确检测要求 ,至少包括: 一一参考类型 ; 2 GB/T 44524一2024 一一可忽略孔隙尺寸; 一一检测位置; 一一需检测的参数项目; 一一参考区域/空间的位置(基于上述检测位置) .形状及尺寸大小,见附录 A; 一一聚集孔隙判定时特定值的规定,一般为判定时较大孔孙长度的埃倍,其中7为非负数;也可由 用户基于实际应用需求而指定的值。 5 一般要求 5.1 检测人员 5.1.1 检测人员应具备计算机软件、硬件的基本知识,熟悉计算机的操作和日常维护。 5.1.2 ”检测人员应按 GB/T 9445 或相关技术文件要求接受培训和考核 ,并取得相应的资格证书或同等 资格的证明。持有不同级别资格的人员只能从事与其资格或资格证明相符的技术工作。 5.1.3 ”检测人员的健康应符合 GBZ 98 的规定,上岗前应进行辐射安全知识的培训,并持有放射人员证 书。检测人员的吸收剂量限值应满足 GB 18871 的相关要求。 5.1.4 检测人员在实验室工作时应佩戴个人剂量计,个人剂量计应定期送往有关部门进行校准。 5.2 ”环境条件 检测试验环境条件要求应按 GB/VT 29070 的要求执行。 6 系统要求 6.1 工业CT系统 6.1.1 应根据待检件的特征(如几何尺寸、密度.孔隙状况 、结构复杂性及检测需求等) ,选择合适的工 业 CT系统。 注: 检测孔隙的关键之一是选择正确的射线源。通常 ,高能级系统对较大或高密度的零件具有更强的穿透能力,但 图像分辩率较低。 6.1.2 工业 CT系统及各子系统应按 GB/T 29068 的规定进行配置。 6.2 ”探测器系统 6.2.1 探测需系统应有面阵或线阵探测吉。 6.2.2 ”探测器系统模数转换范围应不低于 16 bit。 6.2.3 探测器系统应有坏像素校正功能。 6.3 计算机系统 6.3.1 计算机系统应具备图像重建.有显示、处理、分析、测量和数据存档等功能。 6.3.2 ”计算机系统应能够进行扫描图像的重建,且应有抑制噪声及伪影等功能。 6.3.3 ”计算机系统宜具备孔隙统计分析功能。 7 系统维护 7.1 应对工业 CT 系统的空间分辨率及密度分辩率等主要性能指标进行定期检定,每年应不少于 人 GB/T 44524一2024 1] 次,相关性能测试应按 GB/T 29069 或其他技术文件进行。 7.2 在设备安装调试.维修或更换主要部件后,应对空间分辨率及密度分辨率等主要性能指标进行重 新校准检定。 8 检测准备 8.1 夹具 8.1.1 应选择合适的夹具摆放待检件 ,使检测区域中心尽量靠近转台中心;夹具不宜进入扫描界面,如 确有需要进入扫描界面,则应保证在分析时可被完全去除或其存在不影响图像分析。 8.1.2 应确定待检件所需扫描的断层位置,可通过数字 又 射线成像系统确定扫描断层位置。 8.1.3 和宜选用比本体材料密度低的材料(如泡沫 .碳纤维材料.木材及塑料等)辅助待检件的装夹,并保 证待检件在扫措过程中不出现晃动。 8.2 ”对比试样 8.2.1 首次检测时,应设计制作孔隙缺陷对比试样以测试系统的实际检测能力。 8.2.2 ”对比试样可在实际产品上加工制作,也可参考附录 B 采用材料.尺寸及射线衰减特性与待检件 材料射线吸收特性相同或相近的均匀材料制作 。 8.2.3 ”对比试样中的人工缺陷尺寸应标定。 8.3 待检件 待检件成形方向和位置的标记应按照相关产品标准或合同约定的方式进行。如未具体规定,宜按 GB/T 41507 进行标记。 8.4 检测工艺卡 应基于待检件特点制定检测工艺卡。检测工艺卡可参考附录 C。 9 检测 9.1 参数设置 9.1.1 应保证射线源的能量能穿透待检件。对于单一材料竺检件或由密度相差很大材料组成的待检 件 ,宜选择高的射线源能量以提高信噪比;对于由密度相差很小的几种材料组成的待检件,宜选用低的 射线源能量以增加对比度 。 9.1.2 宜选用高的管电流或射线出束频率 ,提高射线强度 ,增加信噪比。 9.1.3 宣通过选用小的射线源焦点尺寸.增大射线源焦点到探测器距离、增大扫描图像矩阵等方式提 高空间分辨率。 9.1.4 宜通过提高射线源强度.增加采样时间、缩短射线源到探测器之间的距离等方式提高密度分 辨率。 9.1.5 应根据等检件的检测要求及工业 CT 的系统配置等条件选择适宜的扫描方式 .扫描张数、.放大倍 数、准直器尺寸及切片厚度等检测参数。 9.1.6 探测器灰阶显示宜控制在满量程灰阶范围的 10%一80%% 。 9.1.7 ”宜采用准直器控制射线束的宽度和形状,降低散射。 4 GB/T 44524一2024 9.1.8 宣采用滤波片降低 X 射线能谱中的低能成分,降低射束硬化及散射。 9.1.9 宣使待检件图像占视场的 2/3。 9.1.10 切片厚度应不大于验收允许的最小孔隙尺寸,切片数量根据待检件需要检测部位的实际情况 确定。 9.1.11 宜通过适当的硬件和软件校正方法来减轻或消除图像伪影;宜通过提高射线源能量或过滤人 射射线中低能成分或同时使用两种方法来减轻或消除射束硬化伪影;宜通过对探测需信道啊应不一臻 性进行校正来减轻或消除环状伪影。 9.2 ”扫描 检测人员应在确认安全后,开启射线源进行检测扫描。 10 图像重建.处理及分析 10.1 一般要求 图像的重建、处理及分析应在工业计算机层析成像自带的计算机或其他具备同等功能的设备上 进行。 10.2 图像重建 宜综合考虑空间分辨率、密度分辨率及重建效率等因素并选择重建参数。部分工业 CT 系统重构 软件带有消除伪影和噪声等功能,但应防止在使用此类功能时将有用信息过滤掉。 10.3 图像处理 10.3.1 应通过全局或局部的对比度 .亮度调节 ,使图像便于观察。 10.3.2 ”可选取黑白.彩色、放大二维或三维等图像显示方式。 10.3.3 ”应选择合适的待检件边缘提取方法进行细节特征的测量。 10.4 图像分析 10.4.1 应根据图像上的细节特征的形状.尺寸及灰度等数值,采用具有尺寸测量`.灰度测量及和孔院统 计分析功能的软件对图像进行分析。 10.4.2 ”应采用合适的方法对图像边界进行确认,如半波阔值法 。 10.4.3 ”应赋予体数据一定的灰度值使目标检测区域/体内的孔隙可被统计分析软件识别到。 11 孔隙参数的测定及表示 11.1 参考区域或参考空间的选择 应根据供需双方检测约定及技术沟通情况进行参考区域/参考空间的选择。参考区域及参考空间 的具体形状应按附录 D 或附录正规定的方法进行。 11.2 ”孔隙参数测定 11.2.1 二维平面孔隙参数的测定 应按如下步骤进行二维平面孔隐参数的测定。 GB/T 44524一2024 一一若不需判定是否存在聚集孔辽时,孔隙参数如孔隙长度、孔阶数量 .孔隙位置.孔辽分布及面总 孔隙率、面局部孔隙率等由工业 CT 系统自带或具备同样功能设备的孔隙统计分析软件计算 得出。 一一若需判定是否存在聚集孔隙时 ,根据图 1 所示测定孔隙长度 ,其他孔际参数测定同上。聚集孔 隙判定原则为 ; e 当D>”X民或指定值时,视为无聚集孔际,孔院长度为工;; e@ 当呈过2X世或指定值时,视为出现聚集孔隙,孔隙长度为工,;孔隙长度测定时不宜将 工。 计算后再视为工;进行友代计算 。 广-一“^ 1) 忆 孔隙2 | 标引符号说明 ， 厂一一孔隙 1 的孔隙长度 ,一般为较大值; 志一一孔隙 2 的孔隙长度; 了 一一孔陀 1 和和孔隙 2 的孔隙间距; Lu一一当卫过” XL; (或指定值)时 ,将孔隙 1 和孔隙 2 视作一个孔隙时的孔隙长度。 图1 孔隙长度和孔隙间距示意图 11.2.2 ”三维空间孔隙参数的测定 三维空间中孔隙参数如孔隙长度、. 孔隙数量、孔隙位置、.孔辽分布及体总孔隙率、体局部孔隙率应由 工业 CT 系统自带或具备同样功能设备的孔辽统计分析软件计算得出。 11.3 孔隙参数表示 11.3.1 二维平面孔隙参数表示 应根据客户需求输出相应的结果。和孔隙参数至少包含以下信息: 一一测量平面 S; 一一聚集孔除 C; 一一孔隙数量 Z ; 一一面总孔隙率 Pg(%%)或面局部孔隙率 已(中) ,精确到小数点后 2 位; 一一最大孔隙长度工(mm) ,精确到小数点后 2 位; 一一可灸略孔隙 UCmm) ,精确到小数点后2位。 基于二维平面的孔隙参数示例如图 2 所示。 6 GB/T 44524一2024 S1 CO/Z4/Pi0. 10%7/Z1.21 mm /0.05 mm [ mm 以内孔隙可忽略不计 一最大孔隙长度为1.21 mm 一面总孔隙率为0.10% L 孔隙数量为4个 一一 无束集孔隙 一 基于S1平面测量 图2 基于二维平面的孔隙参数表示示例 注:若存在聚集孔隙,记为 C1;若不存在聚集孔隙,则记为 C0。 11.3.2 ”三维空间孔隙参数表示 应根据客户需求输出相应的结果,孔隙参数至少包含以下信息 : 一一测量三维空间 V; 一一蕊隙数量 Z; 一一体总孔隙率 Ps (上)或体局部孔隙率 已(%) ,精确到小数点后 2 位; 一一最大孔隙长度工(mm) ,精确到小数点后 2 位; 一一可忽略孔隙 UCmm) ,精确到小数点后 2 位。 基于三维空间的孔隙参数示例如图 3 所示。 VE ZI0O/P60: 10%6 AL 21 mm /UL0， 05 mm [L 0.05 mm以内孔隙可忽略不计 一最大孔隙长度为1. 21 mm 一体总孔隙率为0. 10% 一一一孔隙数量为10个 一一基于V1空间测量 图3 基于三维空间的孔障参数表示示例 11.4 图像保存 应对图像按标准格式进行输出和保存,可用 DICOM TIFF RAW 、VTK 或客户认可的格式输出和 保存。 12 ”检测记录及报告 检测记录及报告应至少包括以下内容， a) 委托单位信息; b) 待检件信息 : 1) 待检件名称、材质及检测时机等， 2) 成形工艺的说明,包括后处理， 3) 待检件的数字化模型信息(如适用); c) 检测设备名称、\型号.设备制造商等信息; 7 GB/T 44524一2024 d) 检测工艺参数如管电流、.管电压、分辩率.扫描方式.放大倍数.扫描采样张数及检测工艺卡中 的其他相关内容; e) 检测约定中的相关数据; f “检测结果,必要时附图说明; g) 检测人员 审核人员 批准人员签字及上日期。 8 GB/T 44524一2024 附 录 A (资料性) 技术沟通表 A.1 参考类型为二维平面 当参考类型为二维平面时,供需双方需协商的技术信息可参考表 A.1 进行。 表 A.1 参考类型为二维平面时供需双方需协商的信息 检测位置图示/描述 检测位置选择原则 检测位置 口孔阶严重(预估)， 口结构性能高度相关; 口其他(请注明) 剖切面图示/描述 剖切面局部区域图示/描述 检测面位置 LU L | 口正方形 ,边长mm); 口长方形,长(mm) ,宽Cmmy); 参考区域形状及大小 口圆形,直径(mmy) ; 口三角形 ,边长(mmy); 口测试人员基于实际情况选择参考区域的形状及大小 可忽略孔隙长度 mn )值 指定值 特定值(聚集孔阶判定) | 口，一1， 口任意非负数 ee 口面总孔隙率; 口面局部孔隙率; 检测的参数项目 口最大孔陈长度; 口孔隙数量 注: 检测位置和检测面位置可用同一图形表示。 A.2 参考类型为三维空间 当参考类型为三维空间时 ,供需双方需协商的技术信息可参考表 A.2 进行。 9 GB/T 44524一2024 表 A.2 ”参考类型为三维空间时供需双方需协商的信息 整体 口局部位置选择原则 局部位置示意图/撒述 孔隙严重(预估); 从油信年 Ts 口筷聊严重(顶估)， HH 放由) | 口结构性能高度相关， 人 口其他(请注骨) 口平面截取法,截面形状,截面尺寸;截面高度Cmm)， 参考空间 口立方体截取法,边长Cmm)， 口测试人员基于实际情况选择参考空间的形状及大小 可忽略孔辽长度 mn ) 值 指定值 特定值(聚集孔阶判定) | 口w一1 ， In 口任意非负数 一-一 口体总孔阶率， 口体局部孔阶率， 他测的参数项 种光的参玫天上 口最大孔隙长度; 口孔隙数量 10 GB/T 44524一2024 附 录 B (资料性) 对比试样的制作 对比试样图见图 B.1。 对比试样制作方法如下 : a) 按图 B.1 制作气孔类对比试样; b) 对比试样直径 D 与待检件检测部位的截面最大尺寸一致; c) 人工通孔的直径 & 包含 0.20 mm .0.30 mm 0.40 mm 、0.50 mm 等几类尺寸; d) 试样厚度 互 不小于最小切片厚度。 人 / | 才AT人| 人 标引符号说明 , 一一试样直径， 瑟 一一试样厚度， 2 一一人工诵乔直径 - 图 B.1 对比试样图 11 GB/T 44524一2024 附 录 C (资料性) 检测工艺卡 工业计算机层析成像法(工业 CT)检测工艺卡见表 C.1。 表 C.1 工业计算机层析成像法(工业 CT)检测工艺卡 工业计算机层析成像法(工业 CT)检测工艺卡 委托单位 工艺卡编号 样品名称 样品材质 设备型号/编号 射线源类型 探测器型号 探测器类型 探测器有效面积 探测器像素大小 检测标准 验收要求/标准 分辩率 扫描采样个数 扫描参数 扫描采样张数 准吉器宽度 扫描采样时间/min 扫摘部位 滤片材质/规格 摆放角度 切片位置/厚度 FOD(射线源-样品距离) FDD(射线源-探测器距离) 图像重建 重建答阵 检测示意图 备注: 级别: 级别， 级别; 日期， 日期， 日期， 12 GB/T 44524一2024 附 录 D (规范性) 二维平面中参考区域的选择 D.1 参考区域的形状 参考区域采用图 D.1 所示的正方形.圆形、三角形和和抢形四种几何形状通常,选择与待检件局部 剖面特征相接近的形状作为参考区域的形状。 圆形 矩形 正方形 三角形 LA 7 > 图 D.1 参考区域形状示意图 D.2 ”参考区域的尺寸往差 多许待检件的局部齐面特征与参考区域存在一定的尺寸偏差时,参考区域凸缘(参考区域面超出竺 检件边缘,见图 D.2)应控制在参考区域面积的 5范围内。 | 和 二 图 D.2 ”参考区域凸缘示意图 D.3 ”参考区域的位置 当孔阶出现在厚壁和薄壁过渡位置时,参考区域由厚壁侧和薄壁侧共同组成,见图 D.3,其中薄辟 侧参考区域了面积应占参考区域(A十B)面积的 50%%以上。 13 GB/T 44524一2024 A B 标引符号说明 : A 一一厚壁侧; B 一一甘壁侧- 图D.3 薄壁侧厚壁侧的参考区域 14 GB/T 44524一2024 附 录 忆 (规范性) 三维空间中参考空间的选择 E.1 方法一:平行面截取法 平行面截取方法如图 E.1 所示。和截面位置.形状.尺寸及间距 互 应基于检测约定,截面的方向应与 待检件侧面轮廓垂直相交 。 个 ] 标引符号说明 : 4一4 一一截面; B一B 一一截面; C -一待检件; 五 一一截面间距 。 图了E.1 以平行面为边界的参考空间示意图 E.2 方法二:立方体截取法 立方体截取方法如图 眉.2 所示。立方体位置及边长等应基于检测约定,允许参考空间与待检件的 局部空间特征存在一定的尺二偏差,但参考空间的凸缘(见图上.2)应控制在参考空间体积的5%范 围内。 | 7 才 标引符号说明 : 4a 一一立方体边长 。 图了.2 ”以立方体为边界的参考空间示意图 15 GB/T 44524一2024 E.3 方法三:其他形状截取法 根据待检件待测空间形状及检测约定,也可选择其他的立体形状(比如球体.圆柱体等)进行参考空 间的截取,具体可参考 上.2 方法二。 16 GB/T 44524一2024 参考 文 献 [L1] GB/T 41507 增材制造 ”术语 坐标系和测试方法 17