ギガキャストとは、車体のフロント・リア構造などの大型部品をアルミ合金で一体成形する鋳造技術です。部品点数や溶接工程を大幅に削減き、車体の高剛性・軽量化・生産効率向上を同時に実現できるため、EVを中心に採用が拡大しています。
一方で大型・厚肉化に伴う内部品質の管理が重要となります。鋳巣(ボイド)などの内部欠陥や肉厚の偏り、複雑な中空構造を三次元的に可視化するX線CTによる非破壊検査が、製品の信頼性担保と歩留まり改善に不可欠なソリューションとなっています。
高エネルギーX線CTで大型部品を丸ごと検査
鋳巣を高解像度で3D解析
ギガキャストは車体の大型構造部をアルミ合金で一体成形する鋳造技術で、軽量化と生産効率向上を実現します。大型化に伴い内部品質評価が重要となり、鋳巣などを非破壊で3次元可視化できるX線CT検査が有効です。日立ハイテクのX線CTは世界最大級9MVの高エネルギーX線を有し、大型部品の「丸ごと」検査を可能にしました。以下ギガキャスト品の内部観察事例をご紹介します。
木村鋳造所は自社でX線CT装置を保有されているが、自社X線CTでは大型部品を丸ごと撮影できないため、検査可能なサイズに切断して撮影する必要があるという、大型部品の内部品質保証における課題をお持ちでした。
日立ハイテクの高エネルギーX線CT装置は、Φ1400mm×高さ1100mmまで対応する広い撮像視野を備え、試作品を切断せずに丸ごと検査が可能※2であるため、改良後の試作品1点を弊社高エネルギーX線CT装置により撮像しました。
次項で内部断面画像など、撮像データの一部をご紹介します。
3D画像①②はスキャンした断層面を再構成により3次元画像として生成したもので、任意の断面が観察できます。
3D画像①にある赤色の面でスライスしたのが断面画像①です。鋳造品内部に1mm以下の気泡が確認できました。
また、3D画像②にある緑色の面でスライスした断面画像②においても、1mm以下の気泡を確認できました。
このように任意の断面を画素サイズ1mm以下の精度で観察・評価することが可能です。
3D画像は一層ずつスキャンした断面を再構成したもので、撮影領域内の情報をすべて含むボリュームデータです。鋳巣(空隙)が検出された場合は、その分布を任意方向から三次元化でき、各鋳巣のサイズ表示や空隙体積率の算出も可能です。内部欠陥の検出にとどまらず肉厚分布の解析、設計値との差分解析にも活用できます。
参考画像：エンジンブロック内部の鋳巣解析
参考画像：エンジンブロック内部の鋳巣解析
日立ハイテクの高エネルギーX線CTによる受託検査サービスは、国内最大級の撮像視野を有しており、Φ1400mm×高さ1100mmに収まる検体であれば切断することなく丸ごと検査が可能です。
検体を所定の検査場所まで搬入いただき、技術者が最適な設定で検査します。撮像立会も可能です。撮像後に画像処理・分析を行い、撮像データおよび解析データをお渡しします。
検査価格は検体サイズ、撮像幅(撮影対象範囲)、スライスピッチにより大きく変わりますので、お問い合わせください。
初期費用をかけずに高エネルギーX線CTを活用でき、オンデマンドで短納期にも対応可能です。試作品の内部品質をタイムリーに把握し、撮像・解析データを次の設計や条件検討に活かすことで、手戻りや再試作を抑え、開発リードタイム短縮と試作・評価コストの低減につながります。まずはご相談ください。
X線CT検査は、外観検査では観察困難な大型部品内部の鋳巣(ブローホール、ピンホール、引け巣)を、非破壊かつ三次元的に検出・評価します。これら内部欠陥は母材より低密度の空隙(ボイド)として可視化され、サイズ、体積、空隙体積率、形状分布、連結性などの解析を通じて、構造強度や気密性の定量的な判定が可能です。
また、複雑な補強用リブ(壁構造)や中空部の肉厚偏差、内部介在物も特定でき、設計データ(CAD)との照合による品質評価や歩留まり改善に直結する高度な解析を実現します。
高エネルギーX線CTは1MV以上の出力を有し大型検体の撮像に対応しているため、条件が合えばギガキャスト品を切断せず丸ごと検査することが可能です。そのため、試作品を複数製作するコストや、切断・前処理にかかる手間を抑えられます。
観察できる検体の大きさは装置ごとに異なります。撮像環境に応じてそれぞれ2タイプの装置をご用意しています。
はい、ギガキャストで用いられる主要な車体構造部位はいずれもX線CTによる内部評価の対象になります。
これらの部位は、大型一体構造で内部欠陥が性能や安全性に直結するため、内部品質の把握が重要です。
高エネルギーX線CTを用いることで、リアアンダーボディやフロントアンダーボディ、バッテリートレイ/ケースといった大型部位から、サブフレーム、クロスメンバー、サスペンションタワー、フロントエンドキャリアなどの比較的小型部位まで、鋳巣やボイドの位置・分布を非破壊で三次元的に評価できます。
検査方法は部位のサイズや形状、評価目的に応じて最適化され、条件が合えば丸ごとでの検査も可能です。
高エネルギーX線CTを自社導入する場合、装置費用やメンテナンス費に加え、耐荷重を考慮した床面設計や放射線遮蔽などの設備環境整備が必要となります。
また、法令に基づく運用手続きや有資格者の確保も求められます。自社の都合で検査できるメリットはあるものの、初期・運用を含めたトータルコストは大きくなる傾向があります。
一方、受託検査サービスは、検査期間の調整や所定場所への検体の搬入出が必要になりますが、専門技術者が検査目的に応じた最適な条件で撮影・解析を行うため、設備投資を伴わずに高エネルギーX線CTを活用できます。
なお、検査費用は検体サイズ、撮像幅(撮影対象範囲)、スライスピッチなどの条件により大きく変わるため、詳細はお問い合わせください。
ギガキャストとは、車体のフロント・リア構造などの大型部品をアルミ合金で一体成形する鋳造技術です。部品点数や溶接工程を大幅に削減き、車体の高剛性・軽量化・生産効率向上を同時に実現できるため、EVを中心に採用が拡大しています。
一方で大型・厚肉化に伴う内部品質の管理が重要となります。鋳巣(ボイド)などの内部欠陥や肉厚の偏り、複雑な中空構造を三次元的に可視化するX線CTによる非破壊検査が、製品の信頼性担保と歩留まり改善に不可欠なソリューションとなっています。
鋳巣(ボイド)とは、ダイカスト鋳造において溶融金属が凝固する際、空気の巻き込みや金属の収縮によって製品内部に発生する微細な空孔や空隙を指します。
特にギガキャストのような大型かつ厚肉な部材では、冷却速度の差から生じやすく、車体強度や耐久性を損なう要因となります。これらは外観検査では判別できないため、X線CTを用いた非破壊検査により、内部に潜む鋳巣の発生位置やサイズ、分布を三次元的に特定・評価することが、品質管理において極めて重要です。
ブローホールとは、鋳造時に巻き込まれたガスが原因で発生する比較的大きな気孔欠陥、ピンホールはそれより微細な気孔欠陥で、鋳巣の一種です。
ギガキャストでは高速・高圧で鋳込むためガスの巻き込みが発生しやすく、これが気密性や強度低下の要因となります。X線CT検査を用いることで、非破壊でこれらのガス混入位置やサイズを三次元的に特定し、鋳造条件の最適化に役立てることが可能です。
引け巣とは、溶解金属が液体から固体へ凝固する際の体積収縮により発生する空隙欠陥で、鋳巣の一種です。
厚肉部や凝固が遅れる部位に生じやすく、不規則で連結した形状として現れます。
X線CTでは、引け巣は樹枝状や複雑形状の空隙として可視化され、形状や体積を三次元で把握できます。
金型設計や冷却系統の検証に有効です。
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