燃?xì)獍l(fā)生器裝藥ICT檢測研究

曹亮

摘要： ? ? ?本文介紹了ICT檢測技術(shù)在燃?xì)獍l(fā)生器裝藥檢測中的應(yīng)用。 通過優(yōu)化ICT檢測工藝， 采用5 mm銅濾波板、 增加疊加幀數(shù)等措施能有效地提高裝藥ICT檢測質(zhì)量， 通過對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥內(nèi)部典型缺陷進(jìn)行ICT檢測。 結(jié)果表明， ICT檢測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥的準(zhǔn)確故障定位和缺陷識(shí)別， 是確保燃?xì)獍l(fā)生器裝藥質(zhì)量的重要檢測手段。

關(guān)鍵詞： ? ? ?ICT檢測; 燃?xì)獍l(fā)生器; 缺陷識(shí)別

中圖分類號(hào)： ? ? TJ760.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ? ?A文章編號(hào)： ? ? 1673-5048（2019）02-0096-05

0引言

燃?xì)獍l(fā)生器作為某型導(dǎo)彈的重要組成部分， 其燃燒產(chǎn)生的高壓氣體一方面能夠驅(qū)動(dòng)導(dǎo)彈舵機(jī)， 為導(dǎo)彈舵機(jī)工作提供動(dòng)力， 另一方面， 高溫高壓燃?xì)饧せ顚?dǎo)彈熱電池， 驅(qū)動(dòng)導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火。 裝藥是燃?xì)獍l(fā)生器的核心部分和動(dòng)力來源[1]， 由錐形藥柱及包覆層組成。 藥柱的質(zhì)量以及藥柱與包覆層的粘接強(qiáng)度是確保燃?xì)獍l(fā)生器正常工作的前提。 但制造過程中藥柱不同程度含有高密度或低密度夾雜， 粘接過程也可能產(chǎn)生脫粘、 弱粘等粘接不牢靠現(xiàn)象， 因此需要對(duì)裝藥進(jìn)行無損檢測， 剔除質(zhì)量隱患， 從而確保裝藥質(zhì)量， 所以無損檢測對(duì)確保燃?xì)獍l(fā)生器裝藥的結(jié)構(gòu)完整、 質(zhì)量和可靠性等具有極其重要的意義[2]。

常規(guī)無損檢測項(xiàng)目主要有X射線照相檢測（RT）、 X射線實(shí)時(shí)成像檢測（DR）、 渦流檢測（ET）、 滲透檢測（PT）和磁粉檢測（MT）。 X射線照相檢測僅局限于裝藥藥柱內(nèi)部的氣孔、 夾雜等體積性缺陷的檢測[3]， 無法檢測到裝藥內(nèi)部脫粘等缺陷[4-5]。 磁粉、 渦流等方法只能檢測鐵磁材料表面及近表面的缺陷， 不能對(duì)材料內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測。 滲透檢測只能檢測表面開口缺陷， 也不能對(duì)材料內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測。 燃?xì)獍l(fā)生器裝藥整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 金屬殼的遮擋也不利于射線檢測的底片布片， 導(dǎo)致局部區(qū)域無法進(jìn)行有效檢測。

ICT[5-6]（Industry Computerized Tomography）檢測技術(shù)是近年來在計(jì)算機(jī)數(shù)字化影像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的射線檢測技術(shù)。 ICT檢測技術(shù)的原理與常規(guī)射線檢測技術(shù)原理類似， 同樣利用X射線穿透被檢對(duì)象不同部分時(shí)衰減強(qiáng)度不同的特性， 探測器接收到不同的信息， 經(jīng)過360°選擇接收不同區(qū)域的射線信號(hào)， 并經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)字運(yùn)算， 形成清晰的層析圖像， 顯示在高分辨率的顯示器上。 檢測人員通過觀察顯示器上的影像， 可定量和定性評(píng)價(jià)被檢測對(duì)象的內(nèi)部質(zhì)量。 ICT檢測技術(shù)不僅能直觀顯示物體的斷層和立體圖像， 進(jìn)行缺陷檢測， 而且能對(duì)被檢物體中密度分布情況進(jìn)行直觀的統(tǒng)計(jì)分析， 在裝藥缺陷檢測、 尺寸測量、 裝配結(jié)構(gòu)分析、 密度分布表征等方面具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值， 能幫助無損檢測人員簡單方便地觀察和判斷裝藥內(nèi)部各類缺陷， 消除射線照相及實(shí)時(shí)顯像技術(shù)對(duì)裝藥缺陷判別的不確定性和錯(cuò)誤性， 具有較高的寬容度與靈敏度。 ?目前ICT檢測技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、 航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。

1ICT檢測技術(shù)在燃?xì)獍l(fā)生器裝藥檢測中的應(yīng)用1.1技術(shù)難題

1.1.1ICT檢測中的X射線硬化問題

X射線硬化現(xiàn)象是X射線透射時(shí)發(fā)生的能譜硬化現(xiàn)象。 檢測時(shí)， X射線在穿透材料過程中將造成嚴(yán)重X射線射束硬化問題， 從而引起射束硬化偽影， 嚴(yán)重影響檢測圖像的質(zhì)量。

1.1.2ICT檢測中的邊緣突變問題

燃?xì)獍l(fā)生器殼體不是一個(gè)密度均勻的物體， 在殼體及包覆層膠結(jié)部分密度差異較大區(qū)域引起殼體邊界發(fā)生突變， 從而導(dǎo)致在ICT檢測過程中的邊緣效應(yīng)嚴(yán)重， 影響了ICT檢測圖像的成像質(zhì)量。

1.2解決措施

為減小在ICT檢測過程中的X射線射束硬化現(xiàn)象， 采取預(yù)先濾波的方式， 在X射線機(jī)射線輸出窗口和吊掛之間添加一個(gè)能使X射線預(yù)先硬化的濾波板， 如不同厚度的鐵板、 鋁板和銅板， 經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)， ?最終選擇5 mm銅板進(jìn)行濾波。 試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

different filter boards濾波板濾波效果射線穿透能力檢測效果3 mm鐵板差強(qiáng)差5 mm鐵板差強(qiáng)差8 mm鐵板一般一般差3 mm鋁板差強(qiáng)差5 mm鋁板差強(qiáng)差8 mm鋁板一般較強(qiáng)一般3 mm銅板一般強(qiáng)一般5 mm銅板較好較強(qiáng)較好8 mm銅板好弱差

ICT檢測中的邊緣突變問題是由于射線成像原理引起的， 這是射線檢測中的一個(gè)難題， 可通過增加DR疊加幀數(shù)來提高檢測質(zhì)量， 但是增加ICT疊加幀數(shù)會(huì)使檢測時(shí)間成倍增加， 如表2所示。 經(jīng)多次試驗(yàn)， 并考慮到檢測時(shí)間， 最終確定ICT疊加幀數(shù)為4幀。

1.3缺陷檢測

ICT檢測技術(shù)適用于多種材料結(jié)構(gòu)制品內(nèi)部缺陷的無損檢測， 特別是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品更具優(yōu)越性， 如燃?xì)獍l(fā)生器裝藥。

1.3.1ICT檢測技術(shù)對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥脫粘類型缺陷的檢測

燃?xì)獍l(fā)生器裝藥內(nèi)部的脫粘類缺陷直接影響燃?xì)獍l(fā)生器在點(diǎn)火過程中的燃燒特性， 輕微的脫粘可能導(dǎo)致燃燒特性曲線發(fā)生跳動(dòng)， 嚴(yán)重的將直接導(dǎo)致燃?xì)獍l(fā)生器在使用中發(fā)生爆炸， 嚴(yán)重影響燃?xì)獍l(fā)生器裝藥的質(zhì)量和使用安全。 目前常規(guī)無損檢測無法對(duì)該類型缺陷進(jìn)行定性和定量方面的檢測， 而ICT檢測由于其突出的優(yōu)點(diǎn)， 且能夠?qū)崿F(xiàn)三維圖像重建， 能很好地對(duì)該類型缺陷進(jìn)行全面的質(zhì)量控制。 圖1為利用ICT檢測技術(shù)對(duì)某產(chǎn)品燃?xì)獍l(fā)生器裝藥進(jìn)行脫粘缺陷檢測的一組圖片。

從檢測結(jié)果可以看出， ICT檢測技術(shù)能夠很好地檢測出燃?xì)獍l(fā)生器裝藥中的脫粘類型缺陷， 并能確定此類缺陷的三維尺寸和空間分布情況。

1.3.2ICT檢測技術(shù)對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥低密度夾雜類型缺陷的檢測

燃?xì)獍l(fā)生器裝藥內(nèi)部如果存在低密度夾雜類缺陷將導(dǎo)致局部燃燒延后， 從而造成燃燒能量釋放出現(xiàn)紊亂， 嚴(yán)重的低密度夾雜缺陷將直接導(dǎo)致爆炸， 影響了燃?xì)獍l(fā)生器裝藥質(zhì)量和使用安全。 目前常規(guī)X射線檢測不能很好地區(qū)分該類型缺陷（X射線照相檢測技術(shù)對(duì)多層粘接結(jié)構(gòu)和多層介質(zhì)材料的靈敏度偏低）， ?而ICT由于突出的密度分辨率和空間分辨率， 能夠很好地對(duì)該類型缺陷進(jìn)行全面的質(zhì)量控制。 圖2為利用ICT檢測技術(shù)對(duì)某產(chǎn)品燃?xì)獍l(fā)生器裝藥進(jìn)行低密度夾雜缺陷檢測的一組圖片。

從檢測結(jié)果可以看出， ICT檢測技術(shù)能夠很好地檢測出燃?xì)獍l(fā)生器裝藥中的低密度夾雜類型缺陷， 并能給出此類缺陷的三維尺寸和具體的空間分布情況。

1.3.3ICT檢測技術(shù)對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥高密度夾雜類型缺陷的檢測

燃?xì)獍l(fā)生器裝藥內(nèi)部如果存在高密度夾雜類缺陷將導(dǎo)致局部燃燒過快， 從而造成燃燒能量釋放出現(xiàn)紊亂， 嚴(yán)重的高密度夾雜缺陷將直接導(dǎo)致爆炸， 也會(huì)影響燃?xì)馑幹|(zhì)量和使用安全。 目前常規(guī)X射線照相檢測不能很好地區(qū)分該類型缺陷（裝藥存在包覆層和粘接層， 存在信息疊加， 影響X射線照相檢測的圖像分析）， 而ICT檢測由于不存在信息的多層疊加問題， 能夠很好地對(duì)該類型缺陷進(jìn)行全面的質(zhì)量控制。 圖3為利用ICT檢測技術(shù)對(duì)某產(chǎn)品燃?xì)獍l(fā)生器裝藥進(jìn)行高密度夾雜缺陷檢測的一組圖片。

從檢測結(jié)果可以看出， ICT檢測技術(shù)能夠很好地檢測出燃?xì)獍l(fā)生器裝藥中的高密度夾雜類型缺陷， 并能給出此類缺陷的三維尺寸和具體的空間分布情況。

1.4燃?xì)獍l(fā)生器裝藥內(nèi)部結(jié)構(gòu)和尺寸測量

ICT檢測能夠?qū)θ細(xì)獍l(fā)生器裝藥內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及不規(guī)則部分的尺寸進(jìn)行測量。 ICT檢測不受人為因素的影響， 能夠從圖像上直接讀出測量結(jié)果。 圖4為利用ICT檢測技術(shù)對(duì)某燃?xì)獍l(fā)生器裝藥藥柱尺寸及其局部位置進(jìn)行精確測量的圖片。

1.5燃?xì)獍l(fā)生器裝藥分層分區(qū)域檢測

利用ICT檢測技術(shù)能夠進(jìn)行分層分區(qū)域處理， 運(yùn)用圖像處理軟件對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥進(jìn)行分析處理， 結(jié)果如圖5～6所示。

通過分層分區(qū)域處理后能針對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理， 更好地對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控， 并實(shí)現(xiàn)全面、 全方位的檢測， 確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求， 同時(shí)也可為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

1.6ICT檢測技術(shù)的邊緣提取在檢測中的應(yīng)用

在燃?xì)獍l(fā)生器裝藥檢測中， 可在不調(diào)節(jié)圖片窗口窗位的條件下， 直接對(duì)圖片進(jìn)行邊緣圖像提取， 從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷的快速檢測。 圖7為對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥進(jìn)行邊緣提取的原始圖像和處理后的圖片。

2ICT檢測結(jié)果與分析

2.1檢測參數(shù)設(shè)置

進(jìn)行ICT檢測時(shí)應(yīng)保證足夠的穿透電壓， 在穿透的前提下采用高的曝光量及小的焦點(diǎn)。 依據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定相應(yīng)的檢測工藝參數(shù)： 電壓380 kV、 電流4 mA、 焦點(diǎn)1 mm、 疊加幀數(shù)4幀、 濾波5 mm銅板、 放大倍數(shù)1倍。

2.2典型缺陷的檢測結(jié)果與分析

為進(jìn)一步研究ICT檢測中的X射線硬化和邊緣突變問題， 通過采取增加DR疊加幀等措施， 對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器殼體的膠結(jié)層氣孔， 軸向偏心、 包覆層裂紋、 氣孔裂紋等缺陷進(jìn)行檢測。 檢測結(jié)果如圖8～11所示。 圖8膠結(jié)層氣孔

從檢測結(jié)果可以看出， ICT檢測技術(shù)能夠很好地檢測出燃?xì)獍l(fā)生器裝藥內(nèi)部包覆層氣孔、 裂紋等內(nèi)部缺陷， 準(zhǔn)確給出此類缺陷的具體分布情況， 能夠?qū)θ細(xì)獍l(fā)生器裝藥質(zhì)量進(jìn)行全面的監(jiān)控。

3結(jié)論

ICT檢測技術(shù)是保證燃?xì)獍l(fā)生器裝藥質(zhì)量和可靠性的重要技術(shù)手段， 其檢測結(jié)果可作為產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化工藝的重要依據(jù)。 通過在燃?xì)獍l(fā)生器裝藥ICT檢測中優(yōu)化檢測工藝， 采用5 mm銅濾波板， 增加疊加幀數(shù)等措施能有效地提高裝藥ICT檢測質(zhì)量， 可以對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器裝藥的膠結(jié)層氣孔、 軸向偏心、 包覆層裂紋、 氣孔裂紋等缺陷進(jìn)行檢測， 滿足導(dǎo)彈燃?xì)獍l(fā)生器裝藥的質(zhì)量檢測要求。

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