高温合金电子束焊零件的射线检测

高温合金电子束焊零件的射线检测

焊接电子束的基本原则是，电子枪的极性通过直接或间接加热而激发。在高压下，电子通过聚焦电子束形成高度能量的电子束。电子束用于去除气体中的气体，大量的动能转化为能耗，并用于焊接工艺。电子束焊由于电子束焊的缺陷尺寸极其微小,故射线检测时,特别要控制好射线入射角度以保证微小线性缺陷的检出率,进而保证产品的质量要求。笔者介绍的电子束焊接零件为高温合金焊接组件,焊接结构比较复杂。零件主体呈圆环形,圆周方向有多个凸台,主体与凸台由电子束焊焊接在一起,每个凸台大小及圆焊缝的大小不同,每个凸台圆焊缝的距离不同,位置分布也没有规律,但是所有凸台圆焊缝的圆心在同一圆截面上,如图1所示。1检测工艺应用该零件是某机配套的关键部件,它的生产周期也直接影响着科研机种的交付周期。由于该零件焊接结构比较复杂,进行射线检测时,有三种检测工艺(1)源在外单壁透照:需透照多次。由于凸台的四个角与焊缝边缘距离很近,为了防止因为摆放不当造成焊缝被凸台四个角遮挡的现象,故选择每次只透照相邻凸台圆焊缝的半圆,如图2所示。2试验方法的比较2.1大变形检测工艺该检测工艺所需要的最少透照次数,应遵循相关标准该检测工艺存在以下缺点:当相邻凸台距离小时,底片影像变形小;当相邻凸台距离大时,底片影像就会产生较大变形,如图2所示,很容易隐藏缺陷,而且会使需要透照的半圆部位不能全部呈现在底片上。这样,容易造成不必要的返工,不仅提高检测成本,而且增加劳动强度。当相邻凸台距离很大时,就只能一次透照一个凸台的一半,大大增加了检测次数。综上所述,该检测工艺较复杂,虽然能有效地保证检测质量的要求,但检测周期长而且焊缝影像变形大,一旦缺陷出现在畸变较大的区域,则会对评片工作带来很大的困扰。如果不能确定是否为伪缺陷,还可能产生不必要的返工检测。2.2周向射线机应用由于零件上的最大凸台焊缝的半径很小(35mm),而且每个凸台圆焊缝的圆心都在一个圆环截面上,这样的结构特征和周向射线机适用的检测对象很相似,那么就可考虑使用周向射线机对该凸台焊缝进行检测,如图3所示。周向射线机主要检测对象是直径较大的圆形环焊缝零件,它的主要优点有:(1)透照距离保持不变,透照厚度均一,底片黑度比较均匀。(2)射线束处处垂直环形焊缝,有利于发现各种缺陷,横向裂纹检出率很高。(3)由于一次曝光,大大提高检测效率。2.2.1底片黑度检测要求凸台的四个角是否遮挡焊缝;检测灵敏度是否达到检测要求(象质计FeⅢ/15号丝);底片黑度是否达到检测要求范围(最佳黑度2.0);射线入射角是否达到检测要求(θ≤5°)。2.2.2实际检测过程中图像检测,检测质量得到提高,保证了由于机匣组件大端和小端直径有差异,因此在检测中必须保证大端环形面和小端环形面同时垂直地面,才能使凸台圆焊缝圆心都处在一个同心圆上,从而使射线束能垂直入射到每个凸台的圆心,最终得到黑度均匀的底片。为了解决这个问题,特制作一个工装,该工装是一个特制厚度的垫板,垫板厚度为大端圆半径减去小端圆半径,这样可以保证射线束能垂直入射到每个凸台圆焊缝的圆心,保证了检测质量的要求。实际检测工艺参数为:电压为90kV;电流为5mA;时间为120s;焦距为R;胶片类型MX125(增感屏Pb),象质计为FeⅢ/15号丝。检测后底片如图4所示,未发现焊缝被遮挡的情况,黑度也在2.0左右,同时检测的灵敏度也达到了检测标准的要求;从底片上呈现出的影像看,达到了检测要求的标准,避免2.2.1中提到的问题的发生。2.2.3次周向曝光效果射线入射角是否达到检测要求的最终结论要经过理论计算才能得出。理论计算如下:最大凸台圆焊缝半径r为35mm,零件环形半径R为350mm,如图5所示。由tgθ=r/R=0.1,得到入射角的角度θ为5.7°。该角度不能满足项目对电子束焊缝角度(±5°)的检测标准要求,因此一次周向曝光不能满足检测标准的要求。实际工作中,周向射线机每次检测的环形焊缝都是进行一次曝光就可以完成检测。该零件虽然和日常周向射线机的检测对象很相似,但是还是存在射线入射角满足不了要求的问题。至此,源在内周向整体透照工艺以失败而告终。2.3透照分区的检测工艺源在内周向整体透照技术,唯独入射角没有满足要求。因此,需要从理论角度上分析入射角偏大的问题。由分析可知,要减小入射角度,就必须减小透照范围。故笔者采取源在内周向分区的检测工艺。每次只检测半个圆的焊缝,如图6所示,使入射角θ不大于5°,这样就保证了入射角度的大小,使得前面的所有问题都得到了解决。同时,要满足入射角度不大于5°,选择的透照焦距R和有效透照区域L必须满足表1要求。3增感屏的使用由于周向射线机置于圆环中,胶片贴于焊缝外侧,并使用铅箔增感屏,所以能屏蔽部分散射线,因此暗盒背面不需要再衬托铅板,以提高工效。从所拍底片看不见在暗盒背面贴附的“B”铅字影像,说明散射线防护可以满足标准要求。4检测效率及透照次数通过检测方案的对比,最终确定采用源在内周向分区透照工艺技术。该工艺技术在以下方面取得了良好的效果:(1)在保证检测质量的前提下,检测效率得到了较大的提高,从之前的