環(huán)形件周向X光探傷工藝研究

盧 威 ，陳 娜，萬(wàn)珍珍

(1.張家界航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 張家界 427000； 2.江西省科學(xué)院 應(yīng)用物理研究所，江西 南昌 330090)

在各類新產(chǎn)品的研制生產(chǎn)過(guò)程中，針對(duì)環(huán)形件或環(huán)形部位的探傷多采用定向X光探傷方法，在探傷過(guò)程中隨透照區(qū)域和射線束夾角的變化，實(shí)際透照厚度比K值會(huì)發(fā)生較大的變化(如圖l所示)，尤其對(duì)于環(huán)形零件，邊緣區(qū)域影像畸變現(xiàn)象更加明顯，對(duì)射線照相的影像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。為降低K值變化對(duì)影像質(zhì)量的影響，只能通過(guò)降低效率，采取減少一次有效透照區(qū)域的措施，來(lái)達(dá)到和滿足透照靈敏度的要求。

為了滿足不斷提高的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求，環(huán)形零件的射線探傷引進(jìn)了周向X光探傷。本文對(duì)周向X光探傷工藝的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析研究。

圖1 K值示意圖Fig.1 Schematic diagram of the K value

1 工藝分析

1.1 環(huán)形定向X光探傷

定向X光探傷是采用定向X光探傷設(shè)備，將射線束限制在一定錐束區(qū)域內(nèi)，通過(guò)有效的工藝布置(如圖2所示)，對(duì)零件需要透照區(qū)域進(jìn)行曝光，完成檢測(cè)工作。該方法由于焦距等參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，使得透照靈敏度、有效透照區(qū)等都處于一個(gè)可調(diào)整狀態(tài)，定向X光探傷在射線檢測(cè)中成為應(yīng)用最為廣泛的方法。但定向X光探傷對(duì)環(huán)形件檢測(cè)效率低、邊緣影像畸變嚴(yán)重，靈敏度降低。

圖2 定向透照工藝布置Fig.2 Directed transilluminationtechnology layout

1.2 環(huán)形周向X光探傷

周向X光探傷是采用周向X光探傷設(shè)備(圖3)，將射線束限制在一定錐束環(huán)形區(qū)域內(nèi)，通過(guò)有效的工藝布置(如圖4所示)，對(duì)零件需要透照區(qū)域進(jìn)行曝光，完成檢測(cè)工作。該方法一次可對(duì)環(huán)形件同一厚度或一定厚度范圍的區(qū)域完成透照，且在這一次透照中所有區(qū)域的透照厚度基本相同。所以，不僅對(duì)環(huán)形件檢測(cè)效率高，而且底片黑度均勻，影像畸變小，靈敏度高。

圖3 周向透照工藝布置Fig.3 Circumferential transillumination technology layout

由于焦距受設(shè)備和零件尺寸限定，不可靈活調(diào)整，使得射線照相厚度寬容度和定向X光探傷方法相比較小，降低了對(duì)透照區(qū)域厚度連續(xù)變化零件的適用性。

2 周向X光探傷原理闡述

2.1 原理

周向X光探傷原理如圖4所示，當(dāng)物體局部區(qū)域存在缺陷(如圖中標(biāo)2的區(qū)域假設(shè)為一缺陷)，將改變射線的衰減，引起透射射線強(qiáng)度的變化，采用一定的檢測(cè)器(在實(shí)際工作中通常采用膠片)檢測(cè)透射射線強(qiáng)度，就可以判斷物體中是否存在缺陷。

圖4 射線檢測(cè)基本原理Fig.4 Basic principles of ray detection

2.2 特點(diǎn)

周向X光探傷設(shè)備可以沿一圓柱面一定寬度范圍內(nèi)360°發(fā)射均勻的X射線。對(duì)于環(huán)形零件可以采用周向X光探傷工藝，一次曝光，就對(duì)一定寬度范圍內(nèi)的環(huán)形部位完成檢測(cè)工作，效率高(尤其對(duì)大型環(huán)形件)，得到的底片黑度均勻，影像質(zhì)量非常完美。

3 試驗(yàn)

采用ISOVOLT HS450KV定向X光機(jī)和MGl65周向X光機(jī)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，工藝參數(shù)見(jiàn)表1。試驗(yàn)材料分為盤(pán)類試件和環(huán)類試件。盤(pán)類試件：編號(hào)為 1～4#；厚度為12～19 mm；材料為TC4；透照部位為壁部位。環(huán)類試件：編號(hào)為5～8#；厚度為4.2～13 ram；材料為ZT3/ZT4；透照部位為筒體、窗口、縱向安裝邊等部位。

表1 定向和周向X光機(jī)工藝參數(shù)Table 1 Process parameters of directional andcircumferential X-ray machine

試驗(yàn)過(guò)程中定向、周向探傷均按標(biāo)準(zhǔn)GJBl 1187A—2001射線檢驗(yàn)要求進(jìn)行檢測(cè)。

試驗(yàn)中增感屏為鉛箔增感屏；膠片類型為Kodak AA400；像質(zhì)計(jì)為鈦合金絲型像質(zhì)計(jì)；散射防護(hù)為各規(guī)格鉛板；暗袋、簽字、搭接標(biāo)記等其他輔助器材。

暗室處理采用自動(dòng)洗片機(jī)進(jìn)行膠片處理。底片評(píng)定對(duì)比情況見(jiàn)表2。

表2 底片對(duì)比情況Table 2 Comparison of negative

4 結(jié)論

1)周向X光探傷底片黑度和靈敏度均滿足標(biāo)準(zhǔn)GJB 1187A—2001要求；

2)鈦盤(pán)環(huán)壁部位探傷次數(shù)由12次/件減少為2～3次/件，效率提高400%～600%；鈦合金筒體部位探傷次數(shù)由平均9次/件減少為3次/件，效率提高300%；

3)對(duì)環(huán)形件采用周向曝光技術(shù)，整圈底片黑度、靈敏度統(tǒng)一，且將射線源置于工件中心，可不必考慮透照厚度比；

4)對(duì)環(huán)形件采用周向曝光技術(shù)，同一厚度一次布置、透照成像，即可完成整圈的射線檢查，改變了定向曝光源在外單壁成像多次開(kāi)機(jī)、布片，節(jié)省了透照時(shí)間，大大提高了透照效率，從而縮短了檢測(cè)周期和生產(chǎn)周期，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，使環(huán)形件的射線探傷真正做到了即快又省，保質(zhì)保量。