精密鑄件鑄造缺陷的分析與控制

在巖石、冶金、航空、航空航天等領(lǐng)域，需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精密材料。它具有結(jié)構(gòu)多樣、空腔、薄邊、種植方法等特點。鑄造的產(chǎn)品只能在很少的地方直接加工。因此，精密鑄造的生產(chǎn)和應(yīng)用在民用和軍事領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用。由于精密鑄件的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,在鑄件成形過程中可能產(chǎn)生多種缺陷,如裂紋、縮孔、氣孔、疏松、夾雜和偏析等,對這些缺陷,必須準(zhǔn)確有效的檢測出來,進(jìn)而保證鑄件的質(zhì)量安全和使用性能。射線CR技術(shù)以其獨有的技術(shù)特點和優(yōu)勢,逐漸取代傳統(tǒng)膠片射線照相,在精密鑄件的檢測中得到越來越廣泛的應(yīng)用。1動態(tài)膠片成像技術(shù)射線CR檢測技術(shù)(ComputedRadiography)也稱計算機化射線照相,其主要特點是采用儲存熒光成像板(ImagingPlate,簡稱IP板)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片。IP板可以如膠片那樣進(jìn)行彎曲,便于復(fù)雜形狀工件的檢測,并且可以反復(fù)多次使用;動態(tài)范圍大,可以對大厚度比的結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件進(jìn)行檢測。射線CR成像的基本原理是:IP板接收射線的照射,在其內(nèi)部的熒光層電子會受到激勵形成肉眼看不見的潛影。由于IP板接收的射線是已經(jīng)穿過被測工件且強度有不同程度衰減,所以IP板不同部位接收的射線強度不用,所形成的潛影也不同。帶有潛影的IP板放入CR讀出掃描儀內(nèi)進(jìn)行激光掃描,被激發(fā)的電子會回到初始能級,能量以可見光的形式進(jìn)行釋放?？梢姽獗粧呙鑳x內(nèi)的光電器件接收,并轉(zhuǎn)換為可計算機處理的數(shù)字信號和灰度圖像,檢測人員即可對圖像進(jìn)行識別和分析,判斷被檢工件的質(zhì)量。2ip板、激光掃描的質(zhì)量參數(shù)射線CR檢測系統(tǒng)是由IP板、專用激光掃描儀、計算機硬件和專用軟件等組成,能將IP板上的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像的系統(tǒng)。IP板的質(zhì)量參數(shù)包括類型和規(guī)格、動態(tài)范圍、激發(fā)響應(yīng)時間、化學(xué)成分等。對厚度較小的被檢工件應(yīng)選擇感光速度較慢的IP板,對厚度較大的被檢工件可選擇感光速度較快的IP板。激光掃描儀的質(zhì)量參數(shù)包括規(guī)格、掃描尺寸、輸人電壓、掃描分辨率、激光束焦點尺寸、掃描步進(jìn)速度等。顯示器的亮度不低于250cd/m3數(shù)字圖像的觀察評定精密鑄件的射線CR檢測過程,主要由工件的射線透照、IP板的掃描、數(shù)字圖像的觀察評定組成。由于CR檢測采用IP板代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠片,通過掃描儀可以直接獲得數(shù)字化的圖像,因此在檢測工藝上與傳統(tǒng)射線膠片照相產(chǎn)生很大的差異,但同樣需要對檢測技術(shù)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。3.1a級技術(shù)規(guī)定的透照條件鑄件射線CR檢測技術(shù)級別一般分為A級和B級,A級是基本技術(shù),B級是高級技術(shù)。當(dāng)B級技術(shù)規(guī)定的透照條件無法實現(xiàn)時,經(jīng)合同各方商定,也可選用A級技術(shù)規(guī)定的透照條件。此時數(shù)字圖像像質(zhì)計靈敏度的損失可通過增加曝光量或選用信噪比更高的CR系統(tǒng)來補償,若補償后靈敏度達(dá)到了B級技術(shù)的規(guī)定,可視為按B級技術(shù)檢測。3.2ip板的選擇對于檢測主體的進(jìn)行選擇和傳統(tǒng)膠片射線照相的膠片等級選擇類似,鑄件在CR技術(shù)中也應(yīng)正確選擇IP板系統(tǒng)。IP板系統(tǒng)級別的選擇,與技術(shù)級別、射線源的類型和能量、檢測對象的材料和厚度等因素有關(guān)。如果被檢鑄件的檢測要求不高,可以選擇感光速度快的IP板,這樣可以減少曝光時間,提高工作效率。如果對于微小缺陷的檢出率要求較高,則需選用高分辨率的IP板,可以獲得高質(zhì)量的影像顯示,但曝光時間需要增加,掃描速度變慢。3.3雙壁透照厚度之比k應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)條件的要求選擇適宜的透照方式,單壁透照方式可以得到較好的圖像質(zhì)量,在條件許可的情況下應(yīng)優(yōu)先選用。由于結(jié)構(gòu)形狀等原因,不能進(jìn)行單壁透照時,才可以采用雙壁透照方式。透照厚度之比K(一次透照長度范圍內(nèi)射線束穿過工件的最大厚度與最小厚度的比值),對于平面形的鑄件,A級、B級技術(shù)不應(yīng)大于1.03。對于曲面等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件,B級技術(shù)不應(yīng)大于1.1,A級技術(shù)不應(yīng)大于1.2,如果透照厚度差很大,則要考慮分為多次透照,以達(dá)到不同厚度范圍內(nèi)的像質(zhì)要求。3.4最高管電壓的確定為保證影像質(zhì)量和缺陷檢出率,所使用的射線源的能量要在相應(yīng)規(guī)定范圍之內(nèi)。對于X射線,由被檢材料與厚度限定了允許使用的最高管電壓。源到工件的最小距離,A級技術(shù):f/d≥7.5·(b)3.5像質(zhì)的放置一般情況下,線型像質(zhì)計應(yīng)放在鑄件被檢區(qū)的源側(cè)表面邊緣,當(dāng)在一張IP板上同時透照多個工件時,應(yīng)在靠近邊緣的一個鑄件上放置線型像質(zhì)計,線型像質(zhì)計的最細(xì)絲居于外側(cè)。線型像質(zhì)計不能放置在射線源一側(cè),也不能使用墊塊的情況下,可將其放置在IP板側(cè),并應(yīng)在線型像質(zhì)計上適當(dāng)位置放置鉛字“F”標(biāo)記,并注明在檢測報告中。單壁透照應(yīng)進(jìn)行對比試驗,確定出IP板側(cè)對比靈敏度像質(zhì)指數(shù)。3.6次監(jiān)控—增感屏的使用和散射線的控制為了提高照相效果和提高圖像質(zhì)量,射線CR照相時需要合理使用增感屏。通常情況下,可以使用鉛箔增感屏,對于厚度較薄的工件,也可以使用鋼或銅增感屏。對于散射線的防護,可以采用光闌等措施進(jìn)行準(zhǔn)直控制,來限制一次射線束的大小;可以采用鉛板進(jìn)行背散射線的吸收和防護。對于背散射線的檢驗,使用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的鉛字母“B”,根據(jù)“B”字影像在數(shù)字圖像上的顯示特征,對背散射線防護是否符合要求進(jìn)行判斷。4缺陷的判斷和判斷IP板經(jīng)過射線曝光并掃描后,所得到的數(shù)字圖像可以直接在屏幕上進(jìn)行顯示觀察。利用專業(yè)軟件,可對數(shù)字圖像進(jìn)行各種參數(shù)的測量和對缺陷顯示進(jìn)行分析評定。影像分析人員不但要熟練使用軟件和了解被檢工件的材料結(jié)構(gòu),還要具有識別鑄件影像和判斷缺陷性質(zhì)的豐富經(jīng)驗。鑄件中常見的內(nèi)部缺陷有氣孔、縮松、偏析、白點、夾雜、裂紋等。利用專用圖像識別軟件,對掃描IP板得到的圖像進(jìn)行觀察和分析?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)窗位、窗寬、放大倍數(shù)和一些測量功能,對影像質(zhì)量和缺陷做出判斷。傳統(tǒng)膠片很容易受到外界影響受到損壞和產(chǎn)生偽缺陷,數(shù)字影像不再有這類問題的困擾。利用計算機顯示屏觀察,需要評定人員能熟練使用軟件功能,積累一定的評測經(jīng)驗。5檢測技術(shù)的應(yīng)用精密鑄件的射線CR檢測技術(shù),通過科學(xué)合理的工藝設(shè)計,使CR檢測數(shù)字圖像在靈敏度、分辨率等方面與實際膠片達(dá)到同一水平。射線CR檢測技術(shù),可以降低照相時的曝光時間,提高工作效率;不需要進(jìn)行暗室布置和膠