铸件变截面X射线检测技术的研究意义

[摘 要]变截面工件是指在射线透照方向上工件截面变化的一类工件，透照这类工件时，不同部位的透照厚度是不同的。当工件透照厚度存在厚度差时，对管电压的选择会带来一定的困难，同时也会影响一次透照长度。射线检测工艺允许在一次透照时，在射线透照方向上，工件透照范围有适当的厚度差异。但如果工件的厚度差过大，会导致底片黑度差较大，而底片黑度过低或过高都会影响检测灵敏度，不能保证工件中的缺陷被有效检出。因此，变截面工件的射线检测，一次透照的厚度范围是必须考虑的问题，它的检测工艺不同于一般工件的检测。因此，铸件变截面X射线检测技术的研究具有重要的意义。

[关键词]射线检测；变截面工件；检测工艺

中图分类号：TG127 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0046-01

1.射线检测的现状

射线检测技术，从最初的单纯胶片射线照相检验，经100多年的发展，今天已成为以先进的数字技术为特征，包括射线照相检验、射线实时成像检验和射线层析检测等多种技术的无损检测手段。CR技术是近年正在迅速发展的数字射线照相技术中一种新的非胶片射线照相技术；射线实时成像检验技术几乎与胶片射线照相技术同时发展。早期主要是荧光屏实时成像检验系统，目前应用的射线实时成像检验系统有多种，主要是图像增强器、成像板和线阵列射线实时成像检验系统等；CT技术即计算机辅助层析成像技术。

2.射线检测技术的发展前景

（1）数字射线照相技术时代。近年来射线检测技术发展的基本特点是数字图象处理技术广泛应用于射线检测。射线层析检测和实时成像检测技术的重要基础之一是数字图象处理技术，即使常规胶片射线照相技术，也在采用数字图象处理技术。

（2）今后重点应用的技术：①数字X射线实时检测系统在制造、在役检验和过程控制方面。②具有数据交换、使用NDT工作站的计算机化的射线检测系统。③小型、低成本的CT系统。④微焦点放大成像的X射线成像检验系统。⑤小型高灵敏度的X射线摄象机。⑥大面积的光电导X射线摄象机。

3.铸件变截面结构应用范围

目前 ，我国铸件主要应用在航空航天、武器装备、化工设施、体育用品、生物医学、航海、汽车业等领域。

（1）航空航天：航空航天是铸件主要应用领域。铸件在航空航天上主要应用于人造卫星、宇宙飞船、火箭、飞机等飞行器部件。铸件在航空航天上的应用主要是发挥其高比强度、 高尺寸精度的特点，以减轻飞行器自重，增加有效载荷数量，提高结构稳定性和相关部件精度。对于人造卫星部件，精密铸件也是有着相当重要的作用。目前，应用于人造卫星上的精铸件主要有空间相机基座、 框架、支架、镜筒、壳体等结构件。在火箭上的应用主要有推进系统的发动机部件，火箭箭体的壳体、箱体、尾段、级间段、仪器舱体。在飞机上应用除作为结构件外 ，铸件由于外观美观，也大量作为内饰件使用。

（2）武器装备：铸件在武器装备上的应用主要是导弹部件。目前，在导弹的 5 个系统（推进、弹头、制导、弹体结构、电源）中，铸件主要应用于推进、弹头和弹体结构系统的主要部件，其他两个系统也已开始逐渐应用。应用于推进系统的主要是导弹的发动机部件，应用于弹头系统的主要是战斗部壳体等铸件，应用于弹体结构的主要是壳体、舱体、舵面骨架、舵翼骨架等铸件。此外，导弹的仪器舱体、壳体也已开始应用铸件。

（3）化工设施：特殊材料的铸件在化工上的应用主要是发挥其耐酸碱腐蚀的优点。铸件主要用于各种腐蚀环境下的泵、阀、管道的制造。

（4）体育用品：铸件在优育用品领域的应用主要是高尔夫球头、 球杆等。在自行车、摩托艇、马具等运动器材领域，铸件也有一定的应用。

（5）生物医学：合金铸件在生物医学上的应用在于具有较好的生物相容性，不与人体组织发生排斥，其次其弹性模量与人体骨骼相近，对植入部周围组织影响小。目前生物医学应用的铸件主要有医疗用人体植入的各种关节部、假肢部件，整形外科的假体植入部件，如义齿、颚骨等。

（6）应用于航海.精密铸造的航海零部件为支撑架、定位件以及航海仪器仪表零部件等，其材料多选用无磁不锈钢和特种耐蚀合金等。

（7）大量的铸件已明显地扩展到汽车发动机的生产方面。例如汽缸体可以说为当前所生产的最大零件。传统的汽缸体由铸铁制造，现在已用浇合式的铸铁缸套的铝汽缸体来取代。缸套也可采用过共晶铝硅合金来取代。汽车上使用的铸件工件已扩展到驾驶盘、仪表盘框架、手制动杆等。德国大众汽车公司的变速箱采用镁合金铸件后，重量减轻415kg；美国福特汽车公司采用AM60镁合金铸件生产车座支架取代钢制支架，使座椅重量从4kg减为1kg。因此铸件在汽车领域也是一不可或缺的零件。

回顾我国铸件铸造技术的发展和应用历史可以看出 ，我国铸造技术虽然起步晚，但发展较快。通过国家长年的投入和科技人员的不懈努力，我国的铸造技术已经取得大幅提高，部分技术甚至达到了国际领先水平，应用领域不断扩大，应用程度不断加深。随着我国现代工业的进一步发展，科技水平的进一步提高，预计铸件将有更为广阔的市场需求和技术需求。

4.铸件结构射线检测方法

在常规射线透照工艺中是允许被检工件有一定的厚度差异，然而在工业生产实际中，工件的厚度并不一定是均匀的。由于透照厚度存在差异，所以在选择透照厚度和透照管电压时会带来一定的难度。透照厚度是射线检测中重要的工艺参数，在射线检测中是允许在一次透照时，在射线方向上，工件厚度存在一定的差异，这样底片的黑度就有非缺陷的变化，但是如果厚度变化太大，会导致底片的黑度差过大，如果底片的黑度差过大，则会对射线检测质量产生不利影响，此时应考虑采用特殊的工艺或技术措施以减小这种影响。在透照不等板厚的工件时，采用分段检测技术来增加射线检测厚度宽容度，从而有效地保证检测灵敏度。

5. 铸件变截面射线检测的研究意义

随着汽车业和航天航空业的高速发展，铸件的缺陷检测和质量评价已成为工业生产中极其重要的环节。铸件缺陷的检测方法及相关技术的研究也取得了很多成果。

由于铸造方法具有成本低廉、一次成形以及可以制造复杂结构大型件等优点， 被广泛应用于工业生产的众多领域，特别是汽车制造业。在航空航天制造业中， 很多部件也是铸件。为保证产品质量及节省成本，在生产流程的早期阶段及时检测出缺陷是很必要的。胶片射线检测由于成像直观，检测灵敏度高，能够检测到材料内部缺陷，成为铸件缺陷检测的首选方法。铸件具有许多优良的性能如良好的铸造性、耐磨性、减振性和切削加工性，加上其制造工艺简单、成本低廉，因而被广泛应用于锅炉压力容器、核电等工业领域中。

对铸件的检验，表面质量一般采用目视检查、化学腐蚀、涡流探伤、渗透探伤和磁粉探伤。内部质量的检验主要是超声波探伤和射线探伤。由于铸件的形状一般比较复杂，尺寸和厚度多变，晶粒粗大，表面状况较差，这些特点使得超声波探伤范围受到了一定的限制，通常仅应用于结构较为简单的工件。所以，对铸件内部质量的检验而言，射线探伤是最有效也是最重要的检测方法。

参考文献

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[2] 屠耀元.射线检测工艺学.北京：航空工业出版社，1989.

[3] 强天鹏.射线检测（第2版）.中国劳动社会保障，2007.04.