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摘要:航空航天零件為鋁鎂合金、鈦合金的鑄造零件,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量要求高。在射線檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)工藝的好壞直接影響到檢測(cè)效率及檢測(cè)質(zhì)量。因此,本文對(duì)射線檢測(cè)工藝進(jìn)行研究,根據(jù)零件的特點(diǎn)和實(shí)際檢測(cè)中出現(xiàn)的問(wèn)題,探討工藝優(yōu)化的方法。
關(guān)鍵詞:航空航天;鑄造零件;鋁鎂合金;鈦合金;射線檢測(cè);工藝優(yōu)化
隨著我國(guó)航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展,越來(lái)越多材質(zhì)、形狀各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,需要通過(guò)射線檢測(cè),檢出內(nèi)部缺陷,保證零件的質(zhì)量可靠。而射線檢測(cè)工藝的好壞直接影響到檢測(cè)效率及檢測(cè)質(zhì)量。合適的檢測(cè)工藝不僅利于現(xiàn)場(chǎng)人員操作,更能夠有效避免因工藝問(wèn)題導(dǎo)致的漏檢或底片質(zhì)量問(wèn)題,因此對(duì)射線檢測(cè)的工藝優(yōu)化可以使射線檢測(cè)工作事半功倍。美國(guó)測(cè)試與材料協(xié)會(huì)(ASTM)制定了很多射線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),和航空航天零件檢測(cè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有ASTME1742射線照相檢測(cè)操作規(guī)范、ASTME94射線照相檢測(cè)指南、ASTME1030金屬鑄件射線檢測(cè)方法、ASTME1255射線透照操作規(guī)范。射線檢測(cè)技術(shù)有膠片X射線、DR數(shù)字射線。由于本文所探討的零件空間幾何形狀復(fù)雜,應(yīng)用DR技術(shù)容易出現(xiàn)漏檢,所以選用膠片成像技術(shù)。本文通過(guò)對(duì)某個(gè)零件因?yàn)槌鰪S前X射線檢測(cè)和來(lái)我公司復(fù)驗(yàn)后檢測(cè)結(jié)果不一致,推斷底片質(zhì)量問(wèn)題形成的原因以及可能漏檢的原因,分析優(yōu)化工藝的方法。
1試驗(yàn)條件
本次被檢測(cè)零件是鋁合金鑄件殼體,設(shè)備為高頻恒電位X射線機(jī)COMET-225,該設(shè)備焦點(diǎn)尺寸有兩個(gè)可以選擇:1.0mm×1.0mm、5.0mm×5.0mm。工作電流0~15mA可調(diào)。透照室的面積在35m2以下,房屋墻壁和天花板產(chǎn)生的散射線會(huì)對(duì)底片質(zhì)量產(chǎn)生影響,所以要做散射線防護(hù)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)得出,在此透照室內(nèi),防護(hù)需要用的鉛板厚度5mm。準(zhǔn)備好AGFAC7膠片、像質(zhì)計(jì)、黑度計(jì)等射線檢測(cè)必需器材。目視檢查零件表面清潔,空腔內(nèi)外無(wú)多余物。
2透照參數(shù)確定
按照射線束盡量垂直于被檢面,穿透的厚度變化能夠滿足底片黑度的范圍這些原則,進(jìn)行底片布置的分區(qū)。根據(jù)零件的材質(zhì)和厚度范圍(8~30mm),選擇盡可能低的管電壓。通過(guò)曝光曲線可以得出,零件厚度15mm以下選擇電壓在80kV以下,根據(jù)射線機(jī)的功率曲線,可以選擇焦點(diǎn)尺寸1.0mm×1.0mm。在滿足HB20160—2014中的幾何不清晰度條件下,一次透照的面積大小適當(dāng),焦距選擇700mm。零件厚度>15mm的,由于電壓比較大,選擇焦點(diǎn)尺寸5.0mm×5.0mm,為了降低幾何不清晰度,必須增加焦距至1500mm。由零件表面至底片的距離和焦距計(jì)算所有透照位置的幾何不清晰度。由透照厚度查到標(biāo)準(zhǔn)要求的像質(zhì)絲號(hào),根據(jù)零件的幾何特點(diǎn),對(duì)某些拐角位置,確定透照的入射角度。
3試驗(yàn)過(guò)程分析與改進(jìn)
3.1散射線防護(hù)
根據(jù)制定的工藝對(duì)工件進(jìn)行射線檢測(cè),工件的6號(hào)部位均為無(wú)遮擋平面區(qū)域,且厚度較為均勻,可按照曝光參數(shù)直接直透,曝光后對(duì)膠片進(jìn)行暗室處理。不同透照方式及透照角度,做好背散射防護(hù)后得到膠片影像前后對(duì)比見(jiàn)圖1。
3.2透照角度
工件的側(cè)壁,相鄰壁的交接處會(huì)影響內(nèi)部貼片,因此應(yīng)改變貼片方式,改為外貼貼片,選擇一定角度進(jìn)行斜透射。經(jīng)測(cè)量,兩面距離為200mm,最里側(cè)距離邊側(cè)80mm,計(jì)算得所需斜透照角度為22°,6號(hào)位里側(cè)距邊緣50mm,計(jì)算得所需斜透照角度為14°。在按當(dāng)前角度進(jìn)行斜透時(shí)4、5號(hào)位檢測(cè)厚度為16mm,6號(hào)位為31mm,管電壓分別為50kV和82kV。按照分析并改進(jìn)的工藝進(jìn)行再次透照,結(jié)果如圖2所示。
3.3透照布置
從底片清晰度與靈敏度來(lái)看,由于壁與底部呈L型,缺陷未能直觀清晰地呈現(xiàn)于底片上的主要原因是工件的角度擺放、膠片未放置到最底部和未做散射線防護(hù),往往最不容易透照的轉(zhuǎn)接處反而是越容易出現(xiàn)縮孔、應(yīng)力裂紋、疏松類(lèi)缺陷。缺陷如圖3所示。由以上缺陷的顯示可以看出,該類(lèi)缺陷特征明顯,缺陷尺寸較大,結(jié)合其檢測(cè)工藝和過(guò)程分析,產(chǎn)生漏檢的主要原因是貼片不當(dāng)及檢測(cè)過(guò)程和檢測(cè)參數(shù)控制及背散射防護(hù)不當(dāng)造成。
3.4膠片的放置
零件壁與底是L轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在鑄造時(shí)容易產(chǎn)生縮孔和疏松等缺陷,因此也是檢測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵而又困難的部位。這就要求在檢測(cè)時(shí)要將底片的底邊剪切整齊并且頂?shù)阶畹撞?,在底片的背面要放一塊鉛板,防止散射線對(duì)圖像質(zhì)量的影響。每次透照前,應(yīng)檢查增感屏是否完好,膠片底邊是否整齊,保證膠片底邊保持在一水平面上。
3.5零件的擺放
在鑄件底部檢測(cè)時(shí),若采用中心標(biāo)記和搭接的方式,一次只能放置一個(gè)零件,檢測(cè)效率低,難以滿足檢測(cè)進(jìn)度要求。為保證檢測(cè)效率,通常采用一次透照多個(gè)簡(jiǎn)單工件的方法,其余部分全部偏離中心一定距離。為保證結(jié)處缺陷的有效檢測(cè),通常將其加高以保證射線束可垂直射出。走到底部的中心,確保每個(gè)零件的底部不被其他零件擋住。因此,設(shè)計(jì)合適的放置位置和透照角度是最關(guān)鍵的一步。兩種典型的補(bǔ)焊形式選擇垂直透照和選擇一定角度透照,選擇一定角度透照可提高缺陷的檢出率。在日常工作中,我們會(huì)遇到其他不同的形式。這就要求我們根據(jù)表面補(bǔ)焊形式及缺陷類(lèi)型來(lái)選擇最容易透照出缺陷的角度。比如底片的缺陷比較模糊,再換角度試試。進(jìn)行透照以確??梢暂p松識(shí)別膠片上的缺陷。
4結(jié)論
該零件在出廠前已進(jìn)行了X光和熒光檢測(cè),檢驗(yàn)結(jié)果合格。但經(jīng)我公司復(fù)檢,發(fā)現(xiàn)了超過(guò)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的缺陷,尤其是裂紋和縮孔。為了清楚產(chǎn)生此項(xiàng)問(wèn)題的原因,我們與鑄件生產(chǎn)廠家進(jìn)行了溝通。了解了零件的整個(gè)制造過(guò)程以及生產(chǎn)廠家對(duì)此零件進(jìn)行X射線檢查的工藝和全過(guò)程。通過(guò)優(yōu)化工藝的過(guò)程以及和生產(chǎn)廠家工藝的對(duì)比,可以得出:①射線入射方向的選擇。射線入射方向的選擇主要取決于被測(cè)鑄件斷面的形狀和可能會(huì)存在的缺陷。需要根據(jù)鑄件的具體透照要求確定入射方向。②放置增感屏?xí)r,保持管電壓恒定,改變曝光。在一定的管電壓前提下,提高曝光量能顯著提高影像質(zhì)量。③透照室面積太小,房間墻壁和天花板會(huì)產(chǎn)生散射線。零件厚度變化很大,零件本身產(chǎn)生散射射線的影響也比較嚴(yán)重,經(jīng)常出現(xiàn)邊緣沖蝕效應(yīng)。因此,在零件周?chē)约巴刚蘸穸蛘吆穸茸兓课粦?yīng)布置鉛板。透照時(shí)不采用鉛板防護(hù)時(shí)底片缺陷呈現(xiàn)不明顯,輪廓很模糊。改變工藝復(fù)驗(yàn)時(shí),在鑄件的底部和壁的轉(zhuǎn)接處以及補(bǔ)焊區(qū)域發(fā)現(xiàn)存在超標(biāo)缺陷。④L壁接縫處貼片要緊,R角容易出現(xiàn)缺陷。如有必要,單獨(dú)進(jìn)行射線透照,以避免漏檢問(wèn)題。通過(guò)改進(jìn)背散射防護(hù)、貼片方式、透照角度及曝光量管電壓的合理選用,可以有效保證被檢測(cè)零件在有效透照區(qū)域內(nèi),提高檢測(cè)效率及保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)也能避免因工藝不當(dāng)而導(dǎo)致的復(fù)照次數(shù),可為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員減少很多非必要的麻煩進(jìn)而提高人均檢測(cè)的勞動(dòng)效率。最重要的是確保產(chǎn)品質(zhì)量。
作者:毛錦標(biāo) 單位:洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司
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