使用X射线CT系统对汽车逆变器壳体进行孔隙和形状分析

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背景

汽车逆变器的主要功能是将直流电转换为交流电。通过输出不同频率的交流电，逆变器能够对电机的输出进行精确控制，从而影响汽车的动力性能和电力管理效率。优化逆变器的功率控制不仅有助于提升车辆的动态表现，还能提高燃油经济性。因此，开发在大电流条件下具有低损耗特性的逆变器产品，对于提升整车性能至关重要。

前言

逆变器在运行过程中会因通过的大电流而产生大量热量。为了有效散热，逆变器外壳通常采用具有良好导热性能的金属材料铸造而成。然而，铸造工艺的一个主要缺点是在生产过程中容易产生孔隙，这些孔隙可能会导致结构强度下降以及密封失效。使用X射线CT系统可以对这些孔隙进行可视化和统计分析，从而实现有效的质量控制。

本文将介绍如何利用岛津微焦点X射线CT系统（见图1）对逆变器外壳进行观察与分析。

图1 岛津微焦点X射线CT系统

1、透视和CT图像

图2 逆变器部件的透视图像

图2为逆变器部件的透视图像（上图是整体图像，下图是局部放大图像），图中可见外壳以及电容、晶体管等电子元件。虽然透视图像可以快速观察部件的类型和形状，但是各个元件的影像叠加，难以观察其细节情况（参照放大图像）。

图3 晶体管的CT图像

图4 散热片和外壳的CT图像

图3和图4为与图2中相同区域的CT断面图像，图中可见晶体管、散热片和外壳的CT影像。与图2不同，图3、图4的部件图像位置分明，而且外壳中的孔隙也清晰可见。

2、孔隙分析、壁厚分析、网格数据转换

图5 逆变器外壳孔隙分析的断面图像

图6 逆变器外壳孔隙分析的3D表示

图7 逆变器外壳孔隙分析的直方图

使用图像分析处理软件可以对孔隙、壁厚得出量化分析结果，还可以进行面数据转换。

图5为使用图像分析处理软件VGSTUDIO MAX +孔隙/夹杂物分析模块分析的孔隙断面图像。孔隙根据体积着色，冷色表示较小体积，暖色表示较大体积。分析结果也可以用图6或者图7所示方式显示。图6直观地显示孔隙的大小、位置，图7为直方图，横轴表示孔隙体积，纵轴表示孔隙数量，显示指定范围内各个尺寸孔隙的数量。

图8 逆变器外壳壁厚分析

图9 散热片壁厚分析

图10 逆变器外壳的网格数据

X射线CT系统还可用于检查产品的形状。

图8是使用VGSTUDIO MAX +壁厚分析模块分析的逆变器外壳壁厚的着色图像。薄的区域用冷色表示，厚的区域用暖色表示。通过这种分析，可以一次检查指定范围内的厚度情况。

图9是以相同方式仅对散热片厚度进行分析的图像。由于着色区域较小，所以软件更容易捕捉厚度的微小差异。

此外，通过使用VGSTUDIO MAX转换CT数据，可以创建如图10所示的网格数据。网格数据由三角形或矩形集合组成，用于3D打印和各种模拟分析。

结论

微焦点X射线CT系统能够无损地可视化金属零部件的3D结构，并量化分析孔隙和壁厚情况，输出面数据。这些应用都可在质量控制和研发工作中发挥作用。

本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。