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鋁鑄件檢測(cè)技術(shù)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)有很大影響，影響著工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與生產(chǎn)速度，X 射線作為工業(yè)鑄件檢測(cè)中常用的技術(shù)已經(jīng)成為大眾化的技術(shù)，在 X 射線中 DR 成像技術(shù)是最合適用于工業(yè)生產(chǎn)的。
DR成像技術(shù)的組成
DR 系統(tǒng)不僅應(yīng)該是靜態(tài)的成像，還要確保工件在這個(gè)過(guò)程中正常運(yùn)行，檢測(cè)器還必須能夠檢測(cè)工件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)態(tài)成像檢測(cè)，動(dòng)態(tài)成像是 DR 成像技術(shù)較其他檢測(cè)技術(shù)更為先進(jìn)、精確的地方。DR 成像技術(shù)通過(guò)對(duì)鑄件的檢測(cè)，任何角度的實(shí)際基板材料厚度都可以被 X 射線滲透投射到探測(cè)器上，隨著普通攝影膠片，工件最大厚度度 230mm，而且，通過(guò)探測(cè)器的厚度射線管的電壓至少為 400kV，所以，選擇需要選用 mg452 類(lèi)型（最大管電壓為 450kV）X 射線徑向射源。工業(yè) DR 掃描成像系統(tǒng)的原理可以簡(jiǎn)化為：?jiǎn)我坏?X 射線對(duì)受檢驗(yàn)工件檢驗(yàn)形成 X 射線成像檢測(cè)，以數(shù)字影像系統(tǒng)得到的數(shù)字影像，再通過(guò)成像處理軟件及分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，**得到清晰的測(cè)試結(jié)果。如下圖1、圖2：
圖1 X射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測(cè)（DR）成像原理
圖2 鋁鑄件X 射線DR檢測(cè)圖像
鋁鑄件檢測(cè)的 X 射線 DR 成像應(yīng)用特征
對(duì)于鋁合金低壓砂型鑄造部件，經(jīng)常用到的是鋁—硅（Si Al）材料 ZL114A 和 ZL105 系列材料，這兩種材料的鑄造性能比其他材料要好，特別是ZL114A 材料低壓砂型鑄件，單次拉伸強(qiáng)度試驗(yàn) σb一般都不會(huì)高于 250MPa，它的擴(kuò)展只會(huì)達(dá)到 9%，所以，拉在一定范圍內(nèi)，伸長(zhǎng)率與伸長(zhǎng)率呈負(fù)相關(guān)。鑄造材料的晶粒一般大于焊縫的晶粒均勻性，且容易出現(xiàn)各種鑄造工藝缺陷，但是它的形狀一般是立體型。如下圖3：
圖3 鋁鑄件鑄造缺陷圖譜
（1）鑄造鋁合金密度大概為 2.7g/cm 3 左右，通常是鋼材料的 1/3，鋼質(zhì)量密度大概為 7.8g/cm 3 ，空氣質(zhì)量高于鋼許多的，這就是它所需要的。X 射線檢測(cè)技術(shù)，秘密分辨率高于鋼。
（2）鑄造鋁合金材料 X 射線輻射的吸收作用較弱。鋼材料，因?yàn)樗拇至?，使?*得到的檢測(cè)成像比鋁鑄件檢測(cè)成像要粗糙，而且增加了信號(hào)的噪聲，降低了信噪比，所以對(duì)于鋁鑄件比鋼材料更加需要 X 射線檢測(cè)，硬件的產(chǎn)品質(zhì)量要求更好的成像質(zhì)量和成像掃描的積分和算法需要更多的高要求。
（3）因?yàn)樗氰T造，因此，鋁鑄件的表面光滑的，鋁鑄件（ZL114A 材料）塊是一個(gè)質(zhì)地比較均勻物塊，經(jīng)過(guò)檢測(cè)之后得到的成像是比較流暢灰色形狀，雖然有的厚度為 1mm，但灰色區(qū)域仍然可以區(qū)分開(kāi)來(lái)。但是，在實(shí)際工業(yè)工程中化工生產(chǎn)，鑄造表面原表面，即使毛刺，沖擊試驗(yàn)的影響，這提出了一種更高的檢測(cè)需求，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程，這些已知的干擾因素必須排除在外。
（4）鋁鑄造件的規(guī)則和形狀都比較平滑。檢測(cè)得到的成像易于識(shí)別和分析。但是也有些情況下得到的成像質(zhì)量并不高，而且有形變等現(xiàn)象。鑄件與測(cè)試裝備的水平面不平行，所以有一個(gè)一定要注意的問(wèn)題，鑄件在檢測(cè)的時(shí)候，一定要與測(cè)試裝備處于垂直的位置，只樣才能形成正常的檢測(cè)圖案。目前，使用這種狀態(tài)系統(tǒng)的檢測(cè)出的缺陷會(huì)大幅度下降。
（5）鋁鑄件的單壁 DR 掃描成像質(zhì)量比較好，但是雙壁掃描圖像的質(zhì)量卻有所下降，但是它也能清楚地區(qū)分缺陷圖像和正常圖像。如果鑄件結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)三層的出現(xiàn)墻，四層以上的墻體成像現(xiàn)象，為了減少誤差分析，應(yīng)盡量避免這種情況出現(xiàn)（條件允許的情況下優(yōu)先考慮單臂單影、其次雙臂單影、**雙壁雙影）。在這種情況下，圖像的空間分辨率將會(huì)下降，出現(xiàn)陰影圖像檢測(cè)效果，這時(shí)，如果你要檢查的話可以換膠卷照相成像檢測(cè)。
（6）X 射線機(jī)的聚焦尺寸 DR 圖像清晰度高的，通常應(yīng)優(yōu)先考慮。數(shù)字成像理論是被認(rèn)為利用微米級(jí)焦點(diǎn) X 射線徑向的，而微米級(jí)焦點(diǎn) X 射線源是有缺陷的，主要缺點(diǎn)是焦點(diǎn)功率過(guò)高，冷卻問(wèn)題難以解決。另外為了便于生產(chǎn)過(guò)程，具有相同材料的梯形孔型像質(zhì)計(jì)（孔的尺寸 5mm，4mm，3mm 和其他類(lèi)型）做缺陷比對(duì)及精度確認(rèn)，這些人工孔的加工精確度很高，可作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)缺陷圖像大小的參照物。如下圖4：
圖4 梯形孔型像質(zhì)計(jì)
（7）動(dòng)態(tài)DR掃描成像效率通常高于靜態(tài)成像，在雙壁掃描成像中呈現(xiàn)前后兩面不同旋轉(zhuǎn)方向，可以清楚地看出缺陷，與此課程體系研究，如直徑600mm，長(zhǎng) 800mm 缸鋁鑄件，大約需要 3-5min，靈敏度和分辨率要求不高，可以選擇動(dòng)態(tài)掃描檢測(cè)模式，用來(lái)提高檢測(cè)效率。
（8）DR 圖像分為黑白兩種顏色，黑色和白色圖像顯現(xiàn)的分辨率通常高于彩色圖像顯示。在黑白色中灰度顯示高清晰度，識(shí)別小缺陷更明顯。如下圖5：
圖5 分辨率測(cè)試法
鋁鑄件比較常見(jiàn)缺陷的成因及特征
圖6 常見(jiàn)的鋁鑄造件缺陷小結(jié)
（1）氣孔產(chǎn)生于鋁鑄件金屬凝固過(guò)程中，一般在光滑的表面，一個(gè)單一的或在一組，主要成分是 H 2 或鈷，如金屬或環(huán)境濕度會(huì)產(chǎn)生 H 2 ，在金屬熔化過(guò)程中氧不完整，它會(huì)產(chǎn)生有限氣孔，圖像顏色模式呈現(xiàn)一定大小程度的圓形或橢圓形黑色區(qū)域。
（2）針孔缺陷是鑄造金屬由于氣體凝固收縮，產(chǎn)生一定長(zhǎng)度密態(tài)分布的微型孔柱，一般分布在鑄件個(gè)別位置。彩色圖像密集形成圓形或長(zhǎng)的黑色區(qū)域，表現(xiàn)為圓型針孔或細(xì)長(zhǎng)型針孔。針孔的長(zhǎng)度是遠(yuǎn)大于截面尺寸的，而且它的危害程度也比氣孔嚴(yán)重。
（3）收縮（疏松）是在冷卻和凝固過(guò)程中將熔融金屬澆注到模腔中，不規(guī)則形成液態(tài)金屬不足及時(shí)三維三腔，一種具有枝晶的粗粒，經(jīng)常在鑄造終于凝固的地方，當(dāng)孔在集群中松木。收縮或松散的顏色顯示黑色色帶的圖像，呈云與霧海綿體或棉花形狀。
（4）裂紋是在凝固階段結(jié)束時(shí)，鑄件凝固成固體當(dāng)溫度很涼爽，由于外部或內(nèi)部的壓力，或通過(guò)兩種力量共同努力由中間寬度形成的線性裂紋缺陷，顏色有彎曲和不規(guī)則形狀的細(xì)黑線，一般分為冷裂紋和熱裂紋兩種。熱裂紋一般沿晶體分布低熔點(diǎn)晶間撕裂，圖像有交叉和分裂行為；冷裂紋一般是穿晶開(kāi)裂，有兩尖角，中間略寬。X 射線膠片上的圖像清晰、邊界鋒利，沒(méi)有分叉現(xiàn)象。
（5）異物是殘留在鑄件的表面部分和內(nèi)部部分的雜質(zhì)，而且組織成分不同于其他基質(zhì)金屬等。夾雜物一般可以分為兩種：金屬夾雜物和非金屬夾雜物。其中金屬夾雜物一般都包含高熔點(diǎn)類(lèi)金屬。這類(lèi)金屬在 X 射線上的分成像通常為白色區(qū)域。非金包含更復(fù)雜，一般有渣、沙、冶金反應(yīng)氧氣（硫黃）團(tuán)聚、Si、Li 等。
X射線（DR）技術(shù)在壓鑄鑄造行業(yè)中的作用
X射線數(shù)字實(shí)時(shí)成像檢測(cè)（DR）技術(shù)在壓鑄鑄造行業(yè)里不單單是臺(tái)檢測(cè)設(shè)備，它更是一雙眼睛，只有有了這雙眼睛，才能清清楚楚的知道鑄件的內(nèi)部真實(shí)情況，才能很好的發(fā)揮以下三大作用：
（1）模具首件生產(chǎn)時(shí)，確認(rèn)模具流道，排氣，料餅大小等工藝設(shè)計(jì)的是否合理，根據(jù)壓鑄件內(nèi)部氣孔和縮松 情況，判斷模具是否要改工藝;
（2）在壓鑄過(guò)程中，定期對(duì)壓鑄件進(jìn)行X光抽檢，根據(jù)抽檢的情況判斷壓鑄機(jī)的進(jìn)料速度，壓力，保壓時(shí)間等參數(shù)是否設(shè)置合理或者有沒(méi)變化，通過(guò)定期抽檢和調(diào)整壓鑄機(jī)的參數(shù)來(lái)達(dá)到良品率的提高。務(wù)必知道，壓鑄機(jī)一定能通過(guò)調(diào)整各種參數(shù)來(lái)達(dá)到減少氣孔的目的，這個(gè)是壓鑄廠的**師傅和技術(shù)人員都認(rèn)同的說(shuō)法;
（3）工件在批量機(jī)械加工前，對(duì)這批件做X光檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)情況來(lái)判斷這批件有沒(méi)有加工的可行性，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這種零件在加工了好幾道工序后，后面才發(fā)現(xiàn)有氣孔或疏松導(dǎo)致氣密性不好要報(bào)廢，這樣會(huì)造成人力物力及時(shí)間的大量浪費(fèi)；
在鋁鑄件檢測(cè)中 X 射線 DR 成像技術(shù)的應(yīng)用，可以較好檢測(cè)出鋁鑄件的缺陷，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中減少事故發(fā)生起預(yù)防作用，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量和效率都有很大的幫助。DR 成像技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了以往技術(shù)檢測(cè)的缺點(diǎn)和弱點(diǎn)，對(duì)工業(yè)工程技術(shù)有很大的參考價(jià)值。
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