04.典型工件的射线照相检验技术1

第4章 典型工件的射线照相检验技术

本章将运用第三章给出的技术讨论一些有代表性的工件的射线照相检验技术。

4.1 铸件射线照相检验技术

4.1.1 铸件射线照相检验常用技术

铸件射线照相检验时，经常遇到的主要问题之一是处理变截面工件透照技术。也就是，在一次透照区中将包含不同的透照厚度。这种情况，一般称为变截面工件射线照相检验技术。处理这种问题的常用技术主要是：双（多）胶片技术、适当提高透照电压（X 射线）、补偿方法等。当然，厚度的变化范围必须限制在适当的范围之内。

1．双胶片技术

双胶片技术是在同一暗盒中放置两张感光度不同或感光度相同的胶片同时透照的技术。当采用两张感光度不同的胶片时，感光度较高的胶片应适于工件厚度较大部分的透照，感光度较低的胶片应适于工件厚度较小部分的透照。当采用两张感光度相同的胶片时，单张胶片观察时评定厚度小的区域，两张胶片叠加观察时评定厚度大的区域。

如果工件截面厚度变化不是太大，特别是主要由两个厚度

组成时，则可以采用双胶片技术进行透照。

对采用两张感光度不同胶片的双胶片技术，应解决的问题

是选用胶片。简单地说，选用方法是利用曝光曲线和胶片的感

光特性曲线。从曝光曲线确定应使用的一种胶片和对应的厚

度，并从曝光曲线确定两厚度的曝光量比，利用此比和胶片感

光特性曲线确定应使用的另一种胶片。选取方法可参照图4-1

进行。 对采用两张感光度相同胶片的双胶片技术，应注意的是底片的黑度。在目前的多数标准中，均限定双片迭加观察区的黑度，该区单片的黑度不能低于标准规定的下限值。不同标准限

定值可能不同，主要的下限限定值有：

ASTM E1742—00：D ≥1.0；

EN 444:1994：D ≥1.3；

ISO 5579:1998：D ≥1.3；

GJB 1187A —2001：D ≥1.2.

2．适当提高透照电压技术

对截面厚度变化比较小，特别是截面厚度是连续变化时，可采用适当提高透照电压技术进行透照。

从曝光曲线可以看出，不同透照电压的曝光曲线其厚度宽容度不同。标准中规定的允许的底片黑度范围，相当于规定了允许的曝光量范围，这个范围对曝光曲线中不同的透照电压对应的厚度差范围不同。从曝光曲线中可以看到，较高的透照电压对应的厚度差范围较大， 图4-1 双胶片 技术选取胶片方法

也即厚度宽容度较大。

因此，当采用不同的透照电压进行透照时，最大透照厚度与最小透照厚度之间的黑度差将不同。较大的透照电压得到的黑度差较小，较小透照电压得到的黑度差较大。这样，对规定的黑度范围，采用较高的透照电压透照，就可以覆盖更大的厚度差范围。应注意的是，这肯定降低了射线照相对比度。

适当提高透照电压技术，是处理在一次透照区中厚度连续变化较大问题经常采用的技术。

3．补偿技术

对截面厚度变化大或异形工件采用补偿技术进行透照是比较有效的方法。

补偿是采用与被透照工件对射线吸收性质相同或相近的材料，制成的补偿块、补偿粉、补偿液等，对工件的不同厚度部分进行填补，使工件的透照厚度转化为同样的厚度，这样，就可以按照厚度均匀的工件进行透照。

使用时主要应注意补偿物体中应不含有影响评定或可能造成误判的缺陷。

*4.1.2 发动机叶片射线照相检验技术

叶片是压气机或涡轮的重要零件，它在气流通道内实现气流动能转换与改变气流方向。叶片分为转子叶片（动叶）和静子叶片（静叶、整流叶片、导向叶片）两类，它基本由叶身和叶根（榫头）两部分组成。叶身具有一定的叶型，工作时处于气流通道内，通常可简单地分为进气边和排气边。叶根是叶片的安装部分，它与压气机盘或涡轮盘的榫槽牢固连接。

叶片是现代航空发动机的重要零件，它的破坏会导致机

毁人亡。因此，对叶片的质量要求十分严格。下面以空心涡

轮叶片为例讨论叶片的射线照相检验技术问题。

图4-2是某一空心涡轮叶片的外形示意图，图4-3是它

的截面形状，图4-4是该空心涡轮叶片内部主要结构图。空心涡轮叶片采用熔模铸造方法制造，铸造时空心涡轮叶片的孔道用预制的陶瓷型芯成型。

图4-3 空心涡轮叶片截面（CT 图像） 图4-4 空心涡轮叶片内部结构 空心涡轮叶片可能存在的铸造缺陷主要有气孔、夹杂、疏松、裂纹及冷隔等。此外，由于型芯偏移可能引起壁厚不均匀；型芯断裂可使孔道内形成金属阻隔；由于除芯不彻底在孔道内会留有残余陶瓷型芯等。为了保证空心涡轮叶片的质量，对空心涡轮叶片的检验不仅是对铸造缺陷的检验，还需要对孔道内的多余物的检验和叶片壁厚的测量。

从图4-3和图4-4可以看出，空心涡轮叶片的射线照相检验问题，显然是一个变截面射线照相检验问题。由于空心涡轮叶片的壁厚常为0.5～1.0mm 左右，且叶片型面复杂，造成厚度变化较大，因此，不能简单地采用双胶片技术和适当提高透照电压等一般的变截面射线照相检验技术处理，必须采取一些进一步的技术措施。仅从一般射线照相检验技术考虑，最主要的是正确划分透照区、正确确定透照电压、选取适宜的胶片等。此外，必须考虑的是一次透照多个叶片的工艺技术问题。

图4-2 空心涡轮 叶片外形示意图

以变截面射线照相检验技术为处理的基点，将整个叶片划分为三个透照区，即叶根区、进气边区、排气边区。这样一来，每个透照区的厚度就都控制在了一个适当的范围，也就是可以按变截面射线照相检验技术处理的一个范围。按照射线照相检验的一般理论，确定透照电压的透照厚度应选在透照厚度范围的中等偏厚厚度。以此厚度按曝光曲线确定所需的透照电压等透照参数，从理论上它可较好地保证透照区的底片黑度处于规定的范围。

考虑到叶片是重要的关键零件，为了保证检验质量，应选用细颗粒胶片。它既可以得到较高对比度的影像，又具有适当的宽容度。由于叶片本身的特点，不宜采用中颗粒的胶片，中颗粒胶片的射线照相检验技术，难于保证检验质量，也较难达到国家军标的要求。

在实际的空心涡轮叶片射线照相检验中，一次常需透照多个叶片，在射线照相检验工艺上必须考虑这时常出现的问题。较好的处理方法是设计适当的工装，使每个叶片的透照区平面都处于与入射射线束相垂直的状况。否则，一次只能透照较少的叶片，有效透照区内射线束锥的半角应控制在10°以内。在进行透照布置时，应注意使叶片透照区主要平面或曲面的切平面与胶片面平行并贴近，射线束尽可能与胶片平面垂直。

图4-5是某叶片中存在夹杂物的射线照相检验图片，对较小尺寸的残余型芯应采用热中子射线照相检验技术检验。叶片壁厚测量经常使用的方

法是超声测厚和射线CT技术测厚。

考虑到叶片的多样性，上述关于空心涡轮叶片的透

照分区只适用于与其类似的叶片，而对于其他类型的叶

片，区域的划分应根据叶片的结构及相关的技术条件加

以确定。如有的叶片要对锁板进行检验，对带有叶冠的

图4-5 叶片残芯的图像

叶片，还应对叶冠进行检验等。

*4.1.3 笼型转子射线照相检验技术

笼型转子的主要结构包括两部分，一部分是由一定形状的硅钢片叠合成的基本结构，另一部分是在硅钢片的孔中浇铸的导体，即笼型条。笼型条可能是直圆柱，也可能是具有一定倾斜的其他形状。图4-6画出的是直圆柱形笼型条笼型转子送检时的基本结构示意图，图中带有斜线部分即是笼型条。图4-7是笼型条具有倾角的笼型转子基本结构的射线照相图像。笼型转子的射线照相检验是检验铸造笼型条的铸造质量。

笼型转子射线照相检验需要处理的主要技术问题是，一次检验多个笼型转子时设计有效透照区。图4-8给出的是同种规格笼型转子的射线照相图像，图a是处于平面透照区中心位置的笼型转子图像，图b是处于偏离中心一定距离位置的笼型转子图像。显然，图b中笼型

条已出现严重变形的图像。