鈦合金整體葉盤(pán)數(shù)字射線檢測(cè)模擬缺陷件的研制

鈦合金整體葉盤(pán)數(shù)字射線檢測(cè)模擬缺陷件的研制

總體葉面板是20世紀(jì)80年代中期西方發(fā)達(dá)國(guó)家在設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)采用的一種新結(jié)構(gòu)和配置形式。這是實(shí)現(xiàn)新型航空武器系統(tǒng)所需的高效航空武器的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步的重要核心部件。整體葉盤(pán)由葉片和輪盤(pán)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu),如圖1,材料為鈦合金鍛件,其鍛造工藝可能產(chǎn)生高密度夾雜等缺陷,嚴(yán)重者將影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全。與鈦合金整體葉盤(pán)常規(guī)射線檢測(cè)相比,數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)需采用輻射探測(cè)器代替膠片完成射線信號(hào)的探測(cè)和轉(zhuǎn)換,且應(yīng)用了圖像數(shù)字化技術(shù)。這使射線檢測(cè)技術(shù)出現(xiàn)了新的過(guò)程,使檢測(cè)圖像具有了新的特點(diǎn),對(duì)技術(shù)控制產(chǎn)生了新的要求。1檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)1.1件、集中符合主料:鈦合金整體葉盤(pán)1件、模擬缺陷試驗(yàn)件10件、鎢絲φ0.15~φ1.20共10個(gè)。輔料:鉛板、鉛字號(hào)、鈦合金像質(zhì)計(jì)、雙線型像質(zhì)計(jì)、系統(tǒng)分辨率測(cè)式卡、Kodak膠片。1.2圖122采用德國(guó)進(jìn)口600kV-X射線數(shù)字成像檢測(cè)系統(tǒng),如圖2。該設(shè)備為國(guó)內(nèi)航空工業(yè)首臺(tái)高能量X射線數(shù)字成像檢測(cè)系統(tǒng),具有很高的穿透能力、該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)零件自動(dòng)化檢測(cè)功能、全面的數(shù)字圖像處理方式。1.3比較了傳統(tǒng)印刷材料和數(shù)字波束檢測(cè)的差異1.3.1厚度的確定試驗(yàn)整體葉盤(pán)厚度范圍較大(15mm~170mm不等),所以根據(jù)零件涉及的范圍設(shè)計(jì)制作不同厚度的同種材料的鈦合金試片5個(gè),厚度分別為10mm、20mm、30mm、50mm、100mm。通過(guò)試片的組合可以獲得10mm~180mm的厚度范圍,共10組試件,如圖3。(2)模擬缺陷標(biāo)準(zhǔn)件的制作按照GJB1187A-2001根據(jù)被檢試驗(yàn)件的厚度采用不同尺寸(0.15、0.2、0.25、0.32、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.2的鎢絲模擬高密度夾雜缺陷)制作缺陷標(biāo)準(zhǔn)件如圖4,用于檢測(cè)試驗(yàn)中缺陷檢出能力的確定。采用缺陷標(biāo)準(zhǔn)件、像質(zhì)計(jì)和試塊制作模擬缺陷件如圖5,共制作了10個(gè)不同厚度(10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、80mm、140mm、150mm、170mm、180mm)的模擬缺陷試件。1.3.2模擬缺陷件膠片檢測(cè)試驗(yàn)為驗(yàn)證原鈦合金整體葉盤(pán)常規(guī)膠片射線檢測(cè)靈敏度,將上述試塊組合成10、20、30、40、50、80、140、150、170、180共10組,按GJB1187A-2001的要求分別放置不同尺寸鈦合金像質(zhì)計(jì)、模擬缺陷標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行膠片檢測(cè)試驗(yàn)。對(duì)于不同厚度的試驗(yàn)件選擇相應(yīng)的透照電壓,10mm~50mm的試驗(yàn)件采用X射線機(jī)、當(dāng)厚度達(dá)到80mm以上時(shí),采用γ源Co1.3.3模擬缺陷件數(shù)字射線檢測(cè)試驗(yàn)將上述試塊組合成10、20、30、40、50、80、140、150、170、180共10組,按GJB1187A-2001的要求分別放置不同尺寸鈦合金像質(zhì)計(jì)、模擬缺陷標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行數(shù)字射線檢測(cè)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定可發(fā)現(xiàn)的像質(zhì)指數(shù)和鎢絲直徑的大小,確定數(shù)字射線檢測(cè)能力和檢測(cè)靈敏度。具體透照參數(shù)見(jiàn)表2。1.3.4檢測(cè)圖像檢測(cè)結(jié)果通過(guò)對(duì)模擬缺陷件進(jìn)行常規(guī)膠片與數(shù)字射線檢測(cè)對(duì)比試驗(yàn),其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3,檢測(cè)圖像見(jiàn)圖6~圖7。從表3可知,模擬缺陷件采用常規(guī)膠片檢測(cè)技術(shù)與數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)其像質(zhì)計(jì)靈敏度和缺陷靈敏度基本相當(dāng),并符合GJB1187A-2001標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.4鈦合金葉片盤(pán)的數(shù)字輻射試驗(yàn)1.4.1分區(qū)透照試驗(yàn)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及厚度分布情況,為了保證零件不同厚度檢測(cè)的靈敏度,應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行分區(qū)透照。經(jīng)過(guò)檢測(cè)試驗(yàn),整體葉盤(pán)可分為外圓、內(nèi)圓厚、內(nèi)圓薄3個(gè)檢測(cè)部位,透照次數(shù)外圓(20次)、內(nèi)圓厚(17次)、內(nèi)圓薄(9次)共分46次進(jìn)行透照。具體分區(qū)及編號(hào)如圖8。1.4.2散射線的檢測(cè)(1)探測(cè)器靈敏度選擇:根據(jù)檢測(cè)零件的厚度,選擇相應(yīng)的探測(cè)器靈敏度值。低靈敏度,圖像噪聲低;高靈敏度,圖像噪聲高。檢測(cè)部位越厚,選擇越高的探測(cè)器靈敏度。鈦合金整體葉盤(pán)厚度較大,自身可以吸收散射線、軟射線,探測(cè)器靈敏度可以?xún)?yōu)選100%。(2)散射線屏蔽:通過(guò)采用濾波、光闌和屏蔽技術(shù),可以減少檢測(cè)中零件邊緣的散射線。實(shí)驗(yàn)選用厚度0.5mm的銅濾波板,射線機(jī)窗口光闌調(diào)節(jié)及在零件邊緣使用鉛板屏蔽來(lái)減少散射線。(3)透照工藝參數(shù)見(jiàn)表4,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。檢測(cè)圖像見(jiàn)圖9~圖11。(4)檢測(cè)結(jié)果分析:三個(gè)區(qū)域的檢測(cè)圖像如圖9~圖11所示,由表5可知,像質(zhì)計(jì)靈敏度完全滿足GJB1187A-2001標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求。1.4.3系統(tǒng)程序錄入針對(duì)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),鈦合金整體葉盤(pán)共劃分三個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域根據(jù)有效透照區(qū)域分不同次數(shù)進(jìn)行透照,共需要透照46次。為了提高檢測(cè)效率,對(duì)上述工藝進(jìn)行程序編制,實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)采集。(1)透照分區(qū)和編號(hào)為了實(shí)現(xiàn)整體葉盤(pán)圖像自動(dòng)采集技術(shù),在檢測(cè)前應(yīng)將零件上所有的部位序號(hào)放在被檢零件上,可利用鉛質(zhì)數(shù)字分段標(biāo)記。(2)工藝參數(shù)的錄入利用檢測(cè)系統(tǒng)自帶的位置及過(guò)程控制系統(tǒng),采用視窗操作界面,通過(guò)計(jì)算機(jī)控制(鍵盤(pán)或鼠標(biāo))選擇不同的檢測(cè)區(qū)域和位置并輸入每個(gè)區(qū)域位置試驗(yàn)中確定的最佳工藝參數(shù),使其按照設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)完成所有區(qū)域和位置的檢測(cè)。將每個(gè)檢測(cè)位置信息和工藝參數(shù)輸入到檢測(cè)系統(tǒng),系統(tǒng)將按照程序分別進(jìn)行圖像采集,直到整個(gè)檢測(cè)流程完成。零件完成檢測(cè)后,操作人員只需要更換被檢工件,根據(jù)工作號(hào)調(diào)用相應(yīng)的檢測(cè)程序,一鍵啟動(dòng),系統(tǒng)將按照儲(chǔ)存的程序自動(dòng)完成整個(gè)檢測(cè)過(guò)程,并保存所有的檢測(cè)圖像。2密度和葉盤(pán)檢測(cè)算法(1)模擬缺陷件采用數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)與常規(guī)膠片檢測(cè)技術(shù)其像質(zhì)計(jì)靈敏度和缺陷靈敏度基本相當(dāng),其中像質(zhì)計(jì)靈敏度符合GJB1187A-2001標(biāo)準(zhǔn)的要求,高密度夾雜缺