铸件射线检测质量影响因素的研究与分析

孙振江

(洛阳欣隆工程检测有限公司 , 河南 洛阳 471012)

铸造铝合金作为传统的金属材料，由于其具有较高的比强度与较小的密度，被广泛应用于航空航天、机械及汽车等诸多领域。随着社会的科学与工业技术的迅猛发展，近年来我国对铸造铝合金的数量与质量上的需求都有着大幅度的提升。铸造产品的质量直接影响着使用者的切身利益，甚至直接影响使用者的人身安全，因此铸件在出厂前需对其进行无损检测以保证铸件质量。射线检测是铸件检测中十分重要的检测方法，其在生产中的应用比例达到了40%左右。

在射线检测过程中，许多因素都会对检测结果造成影响。例如，管电压作为X射线产生的主要条件之一，对检测效果有很重要的影响。在其他参数相同的情况下，不同的管电压在对相同工件、相同部位的检测会产生不同的效果。在实际检测中会遇到很多复杂部件，渐变的厚度会提升射线检测的难度，而如何快速确定管电压的大小，成为实际检测的关键问题。本文以铸铝件为材料，进行研究分析，通过对射线检测时变量的控制，分析如何对影响因素进行控制，使其影响因素降至最低，达到高效检测铸铝件的目的。

1 实验材料及方法

实验所用设备及材料有XXQ-150型射线机、HB7684像质计、铝制梯形试块、铸铝工件(内含缺陷)、自动洗片机、黑度计、观片灯、铅板、暗袋、胶片。根据现场实际情况以及射线检测照相最小焦距的要求，选择焦距为1 000 mm作为固定焦距来进行实验。因备件为轻薄铝件，电压<100 kV，故理论上不使用增感屏。为防止背散射，在暗袋后方添加背铅板防护，防止背散射对照相结果干扰。因为使用背铅板防护，故增加铅箔增感后屏，防止背防护铅板造成的散射对照相结果产生影响。

因被检件表面较光滑，厚薄差距较小，胶片大于被检件相关部位，未达成使用其他散射防护的条件，所以不采用其他的散射防护措施。根据所选设备XXQ-150型射线机，额定管电流为4 mA，焦距为1 000 mm，焦点尺寸为1.5 mm×1.5 mm。使用铝制阶梯试块。更改管电压以及曝光时间，制作相关曝光曲线。根据以上所做3张D-T曲线，查取该黑度值所用参数。制作相关E-T曲线，曲线见图1。

图1 E-T曲线

被检件为铝铸件，被检部位为直角棱角处，检测厚度20 mm，长度140 mm。选用180 mm×80 mm装有后增感屏胶片，将其布置与被检部位，使之与被检部位贴合，在胶片后方放置规定格式背散射铅板以防止背散射。在近源侧粘贴符合检测标准像质计。按照相关要求放置工件，调整焦距，做好安全防护。按照以下实验步骤进行操作：①根据所做该射线机的曝光曲线；设置曝光时间2 min，管电压70 kV作为曝光参数，在胶片后方放置铅板，进行照相。②照相结束后，更换新胶片，按照曝光曲线，设置曝光时间3 min，管电压60 kV进行第二次曝光，并在胶片后方放置铅板。③照相结束后，再次更换胶片，按照曝光曲线，设置曝光时间4 min，管电压50 kV进行曝光，并在胶片后方放置铅板。④照相结束后，更换胶片，设置曝光时间3 min，管电压60 kV的曝光参数，此次曝光不设置背铅板，进行照相。⑤照相结束后，更换胶片，设置曝光时间4 min，管电压50 kV的曝光参数，同样不设置背铅板，进行照相。⑥曝光结束后，将实验胶片进行暗室处理。

2 实验结果及讨论

测定黑度值，经过黑度计测试，可以得出使用曝光时间2 min、70 kV管电压的情况下，在被检区域附近最大黑度为3.23，最小黑度为2.76。第二组使用曝光时间3 min、60 kV管电压的情况下，在被检区域附近最大黑度为3.20，最小黑度为2.80。第三组曝光时间4 min、50 kV管电压的曝光条件下，相同位置处最大黑度为3.17，最小黑度为2.85。因被检部位厚度为20 mm，根据选用像质计标准，均可以清晰看到11号丝，说明带背铅板防护的3胶片黑度清晰度标准，可以进行评片。对比2张不设置背铅板防护的胶片，黑度下降，2张胶片相同位置黑度最大值为2.7，黑度最小值为2.3，但胶片虚化严重，清晰度不足，不符合该检测标准的黑度值要求，判定为废片。检测胶片如图2所示。

在胶片上，可以清晰地看到裂纹状缺陷，判定该缺陷为裂纹缺陷。分辨底片可看出，在使用曝光量8 mA·min、管电压70 kV、焦距1 000 mm的参数条件下以及使用曝光量12 mA·min、管电压60 kV、焦距1 000 mm的参数条件下均可以识别出11号丝，而在使用16 mA·min、管电压50 kV、1 000 mm焦距的参数条件下，可以识别到12号丝。由此得出曝光量高的情况下，如果其他参数相同，那么清晰度会更高。

a.12 mA·min、60 kV，有背散射防护底片 b.16 mA·min、50 kV，有背散射防护底片 c.8 mA·min、70 kV，有背散射防护底片 d.12 mA·min、60 kV，无背散射防护底片 e.16 mA·min、50 kV，无背散射防护底片

3 结论

根据实验结果分析，在进行射线检测时，管电压与曝光量会对铸件射线检测质量产生影响。在以管电压为变量，其他量为常量的情况下，会导致所照射底片黑度发生改变。过高的黑度与过低的黑度都不利于对底片的观察，不利于对缺陷的评定与分析。

在以曝光量为变量的情况下，以底片黑度相同的情况为基准，同时改变管电压，在相同的黑度情况下，观察底片，更大的曝光量会有较高的清晰度，更利于对细小缺陷进行分辨，检测出更细小的缺陷，提高检测灵敏度。实际操作中，需要注意散射线的防护，在检测中，添加背铅板防护的实验组所拍摄的胶片清晰度更高，更宜检测出缺陷，在相同情况下拍摄的不增加铅板的胶片，散射线较严重，胶片的黑度较低，不利于观察。因此在实际检测中，需要注意散射线的防护。