X射線DR技術(shù)在鋁合金鑄件檢測中的應(yīng)用

1、X 射線數(shù)字照相技術(shù)（DR）在鋁合金鑄件檢測中的應(yīng)用王廣坤北京航星機(jī)器制造公司 NDT 主任工藝師邦能達(dá)（北京）無損檢測有限公司技術(shù)顧問一.概述工業(yè)數(shù)字X射線檢測（Dig讓alRadiography）通?？梢苑譃橐韵滤姆N：（1）以圖像增強(qiáng)器為基礎(chǔ)的X射線實時成像檢測（Real-timeRadiographyTestingImage,縮寫RRTI）;（2）采用成像板（ImagrPlateIP板）為射線探測裝置的模擬數(shù)字X射線計算機(jī)照相檢測（ComputedRadiography,簡稱CR）;（3）采用專用數(shù)碼掃描儀將普通X射線照相底片經(jīng)數(shù)字化掃描后轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像存儲并進(jìn)行后期處理（FDR）;（4

2、）采用電子成像技術(shù)的直接數(shù)字化X射線照相檢測（DirectDigitRadiography,簡稱DR）。根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)數(shù)字X射線檢測技術(shù)的發(fā)展動態(tài)， 比較前沿、 活躍和工程化技術(shù)成熟的數(shù)字X射線檢測技術(shù)當(dāng)屬DR成像檢測和CR成像檢測，本技術(shù)專題講座著重講一下X射線數(shù)字照相DR技術(shù)在鋁合金鑄件無損檢測的應(yīng)用，同時也在與DR技術(shù)的研究比較中大致講一下CR檢測技術(shù)。二.DRX射線數(shù)字照相簡介DR成像X射線數(shù)字照相檢測技術(shù)包括直接轉(zhuǎn)換方式（器件經(jīng)X射線曝光，X射線光量子直接轉(zhuǎn)換為電信號輸出）和間接轉(zhuǎn)換方式（器件先將X射線光量子轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?，再轉(zhuǎn)換為電信號輸出），從X射線曝光到圖像顯示的全過程自動進(jìn)行，經(jīng)

3、X射線曝光后，即可在顯示器上觀察到圖像。DR所用的器件主要是線陣列DR探測器和平板檢測器（FlatPannelDetector,簡稱FPD）。典型的間接轉(zhuǎn)換型DR探測器是線陣列探測器，由碘化艷CsI閃爍體、熒光體如硫氧化鈕GdSO與具有光電二極管作用吸收可見光并轉(zhuǎn)換為電信號的低噪聲非晶硅層（amorphousSilicom,a-Si）、大量微小的帶有薄膜晶體管（TFT）陣列、大規(guī)模集成電路等組成多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，同步完成射線接收、光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字化等全過程，讀出電路將每個像素的數(shù)字化信號傳送到計算機(jī)的圖像處理系統(tǒng)集成為X射線影像，最后在顯示屏上輸出數(shù)字圖像顯示。FPD目前已可達(dá)到127mx127”像

4、素和431m由431mm的接收面積，每一個像素的幾何尺寸僅有幾十微米，具有極高的空間分辨率和很寬的動態(tài)范圍，可用做普通X射線數(shù)字照相。探測器可承受20KV450KV能量的X射線直接照射，工作性能穩(wěn)定，動態(tài)范圍可達(dá)到12Bit（212=4096灰度級），可以一次性實現(xiàn)透照厚度變化大的工件的掃描成像檢測，間接轉(zhuǎn)換型DR平板探測器大多為非晶硅結(jié)構(gòu)，多用于工業(yè)X射線檢測領(lǐng)域。直接轉(zhuǎn)換型DR探測器主要為平板式結(jié)構(gòu)（少數(shù)也有線陣列掃描式），沒有熒光轉(zhuǎn)換層，接收X射線曝光的光電信號轉(zhuǎn)換層主要是由非晶硒層（amorphousSelemium,a-Se）與薄膜半導(dǎo)體陣列（ThinFilmTransistorar

5、ray,TFT）構(gòu)成多層平板結(jié)構(gòu)。非晶硒是一種光電導(dǎo)材料，探測器結(jié)構(gòu)上施加有一個偏轉(zhuǎn)電壓， 經(jīng)X射線曝光后由于電導(dǎo)率改變而直接將X射線模擬信號轉(zhuǎn)換成圖像電信號（入射的X線光量子在非晶硒層激發(fā)出電子與空穴偶對，電子和空穴在偏置電壓下反向運動而產(chǎn)生電流），通過TFT檢測陣列俘獲形成電信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號，通過計算機(jī)處理而獲得數(shù)字化圖像并在顯示器上顯示出來，達(dá)到數(shù)字成像檢測的目的，直接轉(zhuǎn)換型DR平板探測器大多為非晶硒結(jié)構(gòu)或CCD（電荷耦合器件），硒板成像系統(tǒng)的幅頻低于硅板成像系統(tǒng)，但是在承受X射線撞擊時產(chǎn)生的電子散射小，圖像精度較高，加之信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，圖像失真小，多用于醫(yī)療X射線照相診

6、斷。DR掃描成像檢測系統(tǒng)的原理組成可以簡單地表述為：X射線源-受檢工件-X射線成像探測器-圖像數(shù)字化系統(tǒng)一數(shù)字圖像處理系統(tǒng)一記錄系統(tǒng)（包括顯示、存儲、打印、傳輸?shù)龋?。工業(yè)檢測在一般情況下，X射線源、受檢工件所在轉(zhuǎn)臺和成像探測器都安裝在一個巨大的減振平臺上，X射線源和成像探測器可以同時上下運動，也可以各自分別運動。工裝轉(zhuǎn)臺帶著受檢工件可以做旋轉(zhuǎn)運動，也可以前后移動，復(fù)雜一些的轉(zhuǎn)臺還可以做傾斜運動，典型的面板DR數(shù)字化掃描系統(tǒng)的工作原理圖見圖1。一套真實在用的典型面陣列DR數(shù)字化掃描系統(tǒng)實際工作圖見圖2圖5。U.京。凸桁尊君A*琳幡帝防忡出中府事因鉆“怕，卜收南.描斫拿：技“itaiiMn段型離一

7、中營臺M星界位出接ilXRHL并圖 1 平板面陣列 DR 掃描系統(tǒng)工作原理示意圖圖 2DR 掃描系統(tǒng) YXLONMG452 型 X 射線機(jī)圖 3DR 掃描系統(tǒng)直徑為 600mm 的機(jī)械掃描轉(zhuǎn)臺和工件圖 4 珀金艾爾默 PerkinElmer 非晶硅（a-Si）8數(shù)字平板探測器圖 5DR 掃描成像檢測系統(tǒng)操作控制臺DR掃描成像檢測基本原理請看下面的兩個錄像短片。晚件稿材料X射線DR掃描過程.AVI;踝件稿材料X射線DR掃描機(jī)房及操作臺.AVIo三.CRX射線計算機(jī)照相簡介CR方式屬于非直接讀出成像方式，具物理基礎(chǔ)是X射線的電離作用及光激勵發(fā)光，它是用可反復(fù)使用成千上萬次的成像板（簡稱IP板）取代

8、傳統(tǒng)的X射線膠片，來捕捉穿過工件的X射線。IP板也有剛性柔性之分，可以與普通膠片一樣分割成各種大小不同的規(guī)格以滿足實際需要。CR裝置包括影像采集部分（IP板）、影像掃描部分（讀出器）以及影像后處理和記錄部分（包括計算機(jī)、打印機(jī)和其他存儲介質(zhì)）。CR成像機(jī)理如下：穿透工件的X射線投射到IP板上，感光后的IP板利用其表面涂覆的熒光物質(zhì)把X射線攜帶的工件內(nèi)部信息以潛影方式儲存下來，完成影像信息的記錄，其后將帶有潛影的IP板插入專用的激光掃描讀出器中，用激光束進(jìn)行精細(xì)掃描讀取潛影信息，熒光物質(zhì)被激光束激勵，以熒光形式釋放其儲存的能量，經(jīng)過復(fù)雜的光電轉(zhuǎn)換和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換形成數(shù)字圖像，再經(jīng)由計算機(jī)處理得到

9、數(shù)字化圖像，并輸出到顯示器屏幕上。目前，工業(yè)級的CR圖像成像質(zhì)量已接近于X線膠片（AgfaD7）的清晰度，圖像的對比度可以達(dá)到12Bit或4096灰度級，圖像的空間分辨率可達(dá)到5Lp/mm,即100wm,掃描像素達(dá)到10Pixel/mm,硬拷貝出來的CR底片影像清晰度極佳。IP板的動態(tài)特性線性度比膠片好，X射線轉(zhuǎn)換效率高，曝光量大大減少（可以少到傳統(tǒng)膠片照相法的1/51/20,需要的曝光時間非常短），動態(tài)范圍大，寬容度極高。例如，常用的便攜250型X射線機(jī)，膠片照相需要3min（即180s）,而對GE公司的IPC型成像板照相，同樣電壓、電流條件，曝光時間僅需要12s左右，而即便是采用顆粒更細(xì)的

10、IPX型成像板，曝光時間也僅在15s20s之間，曝光量選擇自由度大，一次拍照成功率提高，一般情況下只需要一次曝光就可以得到全部不同厚度的可視判斷信息。CR技術(shù)不需要膠片、化學(xué)藥品、暗室、相關(guān)設(shè)備及膠片存儲，可在普通室內(nèi)操作處理，且IP板可以反復(fù)使用，IP板在重復(fù)使用前需要經(jīng)強(qiáng)光照射即可抹消潛影，IP板還可以有限度地折彎，傳統(tǒng)X射線能透照的部位都可以用CR透照成像，現(xiàn)有傳統(tǒng)的X射線機(jī)（包括周向、定向X射線機(jī)、管道爬行器都可以繼續(xù)使用，透照過程基本與常規(guī)膠片照相相同，不需要對操作者進(jìn)行特殊的培訓(xùn)，設(shè)備便攜、讀出設(shè)備與成像板分離使用，使用方便，對X射線機(jī)的焦點大小要求不太嚴(yán)格，適合于野外惡劣工況環(huán)境

11、施工。具缺點是操作較復(fù)雜，不能實時處理，且IP板使用和保存條件嚴(yán)格，保存不好會影響其使用壽命和成像質(zhì)量。與DR成像系統(tǒng)相比，工作效率較低，圖像質(zhì)量略遜于DR。四.X射線數(shù)字成像的性能參數(shù)（1）空間分辨力（率）空間分辨力是數(shù)字圖像中能夠辨認(rèn)的臨近區(qū)域幾何尺寸（微小細(xì)節(jié)）的最小極限，也就是對影像細(xì)節(jié)的分辨能力。空間分辨力的數(shù)值以單位空間距離內(nèi)有多少個線對數(shù)來表示(Lp/mm)。在DR圖像空間范圍內(nèi)，以能夠分辨清楚圖像中黑白相間線條(雙絲像質(zhì)計)的能力。DR圖像空間分辨力與平板探測器對X射線光量子的檢測靈敏度、探測器的動態(tài)范圍、信噪比等因素密切相關(guān)?？臻g分辨力越高，類似于數(shù)碼照相機(jī)的像素越高，這樣，

12、圖像可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行放大，或為了觀察更清楚對圖像進(jìn)行局部放大處理，而圖像仍能夠清晰不失真。一般情況下，DR像素比CR高，最終的空間分辨力也較高?？臻g分辨力數(shù)值隨成像板尺寸或探測器尺寸的增加而減少，在電壓一定的前提下，適當(dāng)增加曝光量，會提高數(shù)字成圖像的信噪比，從而提高空間分辨力，提高對細(xì)微區(qū)域的顯示能力?？臻g分辨力下降，對區(qū)域細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯示能力就會不足。(2)像素像素是CR成像板或DR平板探測器數(shù)字化成像中的最小單元，類似于普通X射線膠片乳劑層中的AgBr顆粒大小。普通X射線膠片照相所成的影像是模擬圖像，如果用數(shù)字圖像的像素去衡量，X射線膠片的模擬影像大約在2000萬像素左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于數(shù)字化圖像的像

13、素。像素的大小決定空間分辨力，像素越小，空間分辨力就越大。例如，像素尺寸大小為0.46X0.46,即460區(qū)mx460那么空間分辨力大小就是1/(0.462)=1.1Lp/mm;像素大小為0.20.2,即200區(qū)mx200那么空間分辨力大小就是1/(0.22)=2.5Lp/mm;如果像素大小是0.170.17,即170mx170那么空間分到?力大小就是1/(0.172)=3.0Lp/mm,依次類推。DR空間分辨力可以通過探測器的像素大小來計算推出，也可以通過Pt-W雙絲像質(zhì)計緊貼到探測器表面，通過觀察雙絲像質(zhì)計的圖像，對照讀出來。(3)密度分辨力(率)密度分辨力是圖像中可以辨認(rèn)出來圖像視場中相

14、鄰區(qū)域密度(或灰度)差別的最小極限，即它所表征的是對細(xì)微密度（灰度）差別的分辨能力。探測器上的每個像素點所采集到的X射線光量子信息數(shù)量是用灰階亮度來表示的，灰階亮度是用Bit（比特）來表示的，它是數(shù)字化的基本表征參數(shù)，1個Bit就是2的1次方，比特數(shù)值越高，像素點上捕捉到的X射線光量子信息越多，信息量就越大，密度分辨力就越高，對低對比度區(qū)域的顯示就越好。8Bit就是256個灰度級階（28）,12Bit就是4096個灰度級階（212）,14Bit就是16384個灰度級階（214）,而16Bit就是65536個灰度級階（216）,本專題所講的Perkin-ElmerOptoelectronics珀

15、金埃爾默XRD0820NES8英寸非晶硅（a-Si）數(shù)字平板探測器的動態(tài)范圍就是16Bit灰度顯示的（如圖6）。圖 6XRD0820NES8 英寸非晶硅（a-Si）數(shù)字平板探測器（4）密度分辨力與空間分辨力的關(guān)系密度分辨力和空間分辨力是分辨力指標(biāo)的兩個方面，分辨力也叫解像力，是成像介質(zhì)（X射線膠片、IP板或DR平板探測器）成像時區(qū)分兩個相鄰區(qū)域影像或圖像的能力。分辨力分為空間分辨力（高對比度分辨力）和密度分辨力（低對比度分辨力或靈敏度），空間分辨力高，圖像或影像顯示細(xì)節(jié)的能力強(qiáng)；密度分辨力高，圖像或影像顯示微小異質(zhì)區(qū)域的能力強(qiáng)，即靈敏度高。這兩個分辨力是矛盾的，在X射線數(shù)字成像系統(tǒng)中，過于強(qiáng)調(diào)

16、了空間分辨力，密度分辨力就會下降，反之亦然。所以，為了綜合考慮圖像質(zhì)量，就有了在布置透照比例關(guān)系時，最佳放大倍數(shù)的概念。如前述圖1所示，最佳放大倍數(shù)是在考慮X射線源焦點尺寸、平板探測器不能緊貼工件而有一定距離的情況下的一種妥協(xié)折中考慮。實際上，X射線機(jī)的焦點尺寸、X射線焦點到工件的距離(SO,source-object)、工件到探測器之間的距離(OD,object-detector),對圖像質(zhì)量也有很大的影響。 比如， 當(dāng)焦點尺寸一定時，SO/OD越大，圖像越清晰，圖像上影像邊緣越明銳，這實際上是幾何不清晰度越小，即空間分辨力越高， 反之亦然； 而當(dāng)SO/OD不變時， 切換大小焦點進(jìn)行透照成像

17、(德國YXLONMG452型X射線機(jī)是雙焦點結(jié)構(gòu)，一個焦點大小是2.5mm,另一個焦點是5.5mm,這兩個焦點可以隨時切換)， 發(fā)現(xiàn)小焦點所成像的質(zhì)量要明顯地優(yōu)于大焦點成像質(zhì)量， 這也證明了幾何不清晰度對空間分辨力的影響。但是，SO/OD越大，工件中的缺陷放大倍數(shù)越小，靈敏度就會越低，這和前述兩種分辨力的關(guān)系是完全吻合的。下面是一些典型的DR圖像，可以說明焦點及SO/OD關(guān)系對圖像質(zhì)量的影響情況。圖 7aSO/OD(165/50)150KV-FOC2.5圖 7bSO/OD(165/50)150KV-FOC5.5圖 8aSO/OD(165/50)90KV-FOC2.5 圖 8bSO/OD(165

18、/50)90KV-FOC5.5圖 9aSO/OD(195/25)150KV-FOC2.5圖 9bSO/OD(195/25)150KV-FOC5.5（5）信噪比（SNR）數(shù)字成像系統(tǒng)的信號和噪聲以信噪比（SNR,signal-noiseratio）的形式表示，SNR=信號強(qiáng)度/噪聲強(qiáng)度，即有用的數(shù)字圖像信息/無用的噪聲信號信息。CR是間接二次成像（IP成像板一潛像形成一掃描讀取一圖像輸出），因圖像形成環(huán)節(jié)多，丟失了部分有用的圖像信息，降低了圖像的信噪比；而DR是直接成像（平板探測器一圖像輸出），數(shù)字圖像形成環(huán)節(jié)少，有用的圖像信息損失少，圖像信噪比較高，所以，DR圖像的空間分辨力要高于CR。在數(shù)字

19、X射線成像檢測中，采用相對較低的管電壓值和適宜的曝光量（不能太高），可以適當(dāng)提高信噪比。同時，數(shù)字圖像在后期處理過程中，應(yīng)盡可能地減少圖像放大，這也是減少信噪比的一個方法，這就譬如，我們采用高像素的數(shù)碼照相機(jī)照完相之后，為了保證清晰度，即空間分辨力，就不要把照片圖像放得很大。（6）量子探測效率（DQE）圖 10aSO/OD(195/25)90KV-FOC2.5圖 10bSO/OD(195/25)90KV-FOC5.5量子探測效率DQE是X射線數(shù)字成像系統(tǒng)有效量子的利用率。 它兼顧了數(shù)字圖像的特性，綜合了空間分辨力、對比度分辨力（即密度分辨力）、噪聲信號和X射線曝光量等各種因素對圖像的影響。在對

20、數(shù)字圖像進(jìn)行評價時，不能僅僅單獨地以這些參數(shù)為依據(jù)，成像質(zhì)量佳的數(shù)字圖像必須具備：低噪聲和充分的對比分辨性能；而如果要強(qiáng)調(diào)探測靈敏度，則必須要具備低噪聲和高對比度的性能，而且還要考慮曝光量等因素。綜合分析認(rèn)為，數(shù)字平板探測器的最佳像素尺寸是200wm,DR的量子探測效率一般為40%50%,而CR系統(tǒng)的量子探測效率一般在25%左右。所以，DR相較于CR來說，能顯示出小尺寸低密度的缺陷，以及黑度（數(shù)字圖像為灰度）接近于背景的微小缺陷。五.鋁合金鑄件的DR成像檢測1.DR成像系統(tǒng)的組成本專題所講的DR成像系統(tǒng)，包括德國YXLON/MG452型X射線機(jī)，600mm旋轉(zhuǎn)平臺，4300mrK1300mm光

21、學(xué)減振平板，珀金埃爾默XRD0820NES8英寸非晶硅（a-Si）數(shù)字平板探測器（200m由200mm,探測器像素200區(qū)mx200m）,GPU算法圖像處理軟件，超穩(wěn)定工控機(jī)，以及2048X2048分辨力顯示器。之所以選擇最大管電壓450KV的X射線機(jī)，是因為該系統(tǒng)不僅要進(jìn)行靜態(tài)DR成像，還要保證工件在旋轉(zhuǎn)過程中， 探測器也要能成像檢測， 即動態(tài)成像檢測， 而且系統(tǒng)還可以進(jìn)行斷層掃描即CT成像檢測，這就要求工件在旋轉(zhuǎn)過程中，其任一角度上的實際基體材料厚度都能被X射線穿透并能投影到探測器上，它要的是弦長厚度，而不是工件垂直厚度，這一點，是與普通膠片照相方式不同的。我們工件的最大弦長厚度大約在23

22、0mm左右，穿透該厚度在平板探測器能成像的管電壓最少為420KV,所以，選擇了MG452型（最大管電壓450KV）X射線機(jī)作為X射線源。2 .鋁合金鑄件的X射線DR檢測特征本專題所要講的鋁合金鑄件是低壓砂型鑄造， 鋁一硅系(Al-Si)材料ZL114A和ZL105系列材料，這兩種材料的鑄造性能較好，尤其是ZL114A材料，其低壓砂型鑄造工藝單鑄試棒的拉伸強(qiáng)度bb一般不會高于250MPa,而其延伸率會僅能達(dá)到8%左右，拉伸強(qiáng)度與延伸率在一定范圍內(nèi)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。鑄造材料的晶粒一般較焊接件粗大，晶粒的均勻性較差，容易出現(xiàn)各式各樣的鑄造工藝特征缺陷，但其所形成的缺陷一般都是體積型，這有利于X射線檢測，

23、對DR數(shù)字X射線檢測，也是有利的。從我們DR檢測實際工藝實踐來看，鋁合金鑄件還是有一些自身的特征的。(1)鑄造鋁合金的質(zhì)量密度一般在2.7g/cm3左右，基本上是鋼材料的1/3(鋼的質(zhì)量密度是7.8g/cm3),其與空氣的質(zhì)量密度比值顯然要比鋼材料大得多，這就要求無論何種X射線檢測工藝方式，其密度分辨力要求要高于對鋼的檢測。(2)鑄造鋁合金材料對X射線的吸收效應(yīng)要弱于鋼材料，而且因為其晶粒較粗，且不均勻，導(dǎo)致硬射線和散射線較多，無疑增大了探測系統(tǒng)的成像顆粒度，增加了信號噪聲，降低了信噪比，所以對鋁合金鑄件的DR數(shù)字X射線檢測，不僅要求硬件成像質(zhì)量要好，而且其DR成像及CT斷層掃描成像的積分和算

24、法要求更高，即對軟件的要求也高。(3)由于是砂型鑄造，所以鋁合金鑄件表面并不光滑平整，而且還有去除澆冒口后所留下的根部凸起和金屬毛刺，這些都會影響射線在探測器上的投影成像。從前面圖7至圖10中，可以看出，鋁合金鑄造(ZL114A材料)階梯試塊由于各階梯平面是機(jī)械加工過的，所以DR掃描圖像的清晰度高，階梯的DR成像質(zhì)量好，灰度也很均勻，相鄰階梯厚度雖然只差1mm,但灰度仍然可以分辨出來。然而，在實際工程化生產(chǎn)中，鑄件表面就是原始毛面，甚至還有毛刺、凸起等影響檢測效果，這對DR檢測提出了更高的要求，實際檢測過程中，必須排除這些已知干擾因素的影響。(4)鋁鑄件的形狀規(guī)則平滑，DR掃描成像會很容易實現(xiàn)

25、，圖像也很容易識別。但當(dāng)鑄件受檢部位平面不與探測器平板面平行，而是存在一定角度，或者是轉(zhuǎn)臺上的鑄件與轉(zhuǎn)臺不垂直，都會影響DR成像質(zhì)量，有時還會出現(xiàn)黑白相間的衍射斑紋出現(xiàn)，而且這種狀態(tài)下系統(tǒng)對裂紋等面型缺陷的檢出概率會下降。(5)鋁鑄件單壁DR掃描成像質(zhì)量要好，雙壁掃描成像質(zhì)量略有下降，但還可以清晰地分辨出缺陷的影像圖像。但如果是鑄件的結(jié)構(gòu)問題，導(dǎo)致出現(xiàn)三層壁、四層壁或者更多層壁DR成像現(xiàn)象，應(yīng)盡量避免，這時圖像的空間分辨力和靈敏度會急劇下降，影響檢測效果，這時如必須要檢可以用膠片照相法來代替DR成像檢測。(6)X射線機(jī)的焦點大小對DR圖像清晰度的影響很大，一般情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇較小的焦點。一般

26、數(shù)字成像理論認(rèn)為采用微焦點X射線源，但在工程化的實際生產(chǎn)中是不現(xiàn)實的。微焦點X射線源的很大缺點就是冷卻問題，冷卻會影響X射線機(jī)的工作時間，不利于長時間不間斷地掃描工作。在空間允許的情況下，應(yīng)保證X射線源到鋁鑄件的距離與鋁鑄件到探測器平板的距離之比即SO/OD盡可能小，以保證DR成像的綜合質(zhì)量。止匕外，除非精度要求極高，放大倍數(shù)對缺陷影像尺寸的放大效果不太明顯，為了生產(chǎn)過程中檢測方便，采用了同材質(zhì)階梯孔洞試塊(孔洞尺寸為5mm、4mm、3mm等不同規(guī)格)， 這些人工孔洞缺陷的加工精度很高， 可以作為計量標(biāo)尺來計算缺陷圖像的尺寸大小，這樣就避免了用數(shù)學(xué)計算方法或圖像處理軟件方法來確定缺陷圖像尺寸的

27、麻煩，使缺陷尺寸的定量確定更加簡便。(7)動態(tài)DR掃描成像的質(zhì)量比靜態(tài)成像質(zhì)量要差一些，但在雙壁掃描成像檢測過程中，前后兩壁的旋轉(zhuǎn)方向不同，據(jù)此可以清楚地看出缺陷究竟是處于哪一層壁上。動態(tài)掃描成像的效率要高得多，以本專題講的系統(tǒng)為例，全部掃描完一個直徑600mm,長1100mm的筒體鋁鑄件，大約需要58min左右。 在靈敏度和清晰度要求不是太高的情況下， 可以選擇動態(tài)掃描檢測方式，以提高檢測效率。(8)DR灰度圖像有偽彩色和黑白色兩種，黑白色顯示圖像的分辨力要比偽彩色顯示高得多。在黑白色灰度顯示模式中，反色顯示要比正色顯示圖像清晰度高，對微小缺陷的識別也要好。這大概是因為反色顯示與X射線底片影

28、像的負(fù)片模式是相同的，而且我們也已經(jīng)習(xí)慣了看負(fù)片的緣故吧。本專題所提及的DR掃描成像系統(tǒng)， 是剛啟用的新設(shè)備， 對于鋁合金鑄件的檢測才剛開始，尚有許多沒有發(fā)現(xiàn)的檢測特征，以上所列一些常見檢測特征，希望能對大家關(guān)于DR檢測鋁鑄件的理解和認(rèn)識有所幫助。3.鋁合金鑄件常見缺陷的成因及特征(1)氣孔鑄造金屬凝固成型過程中，剩余氣體會從金屬溶液中析出殘留于凝固零件中，一般具有光潔圓滑的表面，呈單個或成群分布，主要成分多為山或CO,如金屬或環(huán)境潮濕會產(chǎn)生H2,而金屬熔煉過程中脫氧不徹底則會產(chǎn)生CO。 氣孔的DR圖像反色模式呈現(xiàn)為具有一定尺寸的圓形或橢圓形黑點，單個或鏈狀分布。針孔鑄造金屬凝固收縮過程中，由

29、于氣體而形成的具有一定長度密集分布的微小空隙柱，通常分布于鑄件的部分或全部位置上，DR反色圖像呈密集分布的圓形或長條形黑點，分別稱為圓形針孔或長形針孔。針孔的長度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其截面尺寸大，具有一定的深度，危害程度也比氣孔嚴(yán)重。(3)縮孔(疏松)澆入鑄模型腔中的金屬液在冷卻凝固過程中，未獲得足夠的液體金屬的及時補(bǔ)充而形成的不規(guī)則立體空洞，空洞內(nèi)壁粗糙并帶有樹枝狀的晶粒，常常出現(xiàn)在鑄件最后凝固的部位，當(dāng)空洞叢生時即為疏松。縮孔或疏松反色DR圖像呈現(xiàn)黑色帶狀、云霧狀及海綿團(tuán)狀。（4）裂紋鑄件凝固階段末期或完全凝固成固體在繼續(xù)降溫冷卻時，因受外力或內(nèi)應(yīng)力作用，或受二力共同作用而形成的兩頭尖中間寬的線性開裂

30、缺陷，其反色DR圖像呈彎曲且不規(guī)則形狀分布的黑色細(xì)線，分冷裂紋和熱裂紋。熱裂紋一般為沿晶分布的低熔點共晶物撕裂后的沿晶開裂，DR圖像有交叉和分叉現(xiàn)象；冷裂紋一般是穿晶開裂，多為一條獨立的細(xì)線，兩頭尖銳，中間稍寬，X射線底片上影像邊界清晰明銳，沒有分叉現(xiàn)象。（冷裂紋的DR圖像還尚未發(fā)現(xiàn)，但其與底片影像相似）（5）冷隔鑄件成型時，因鑄造型腔中兩股或多股金屬熔液匯合處金屬熔合不連續(xù)或不完整所形成的孔隙，呈現(xiàn)穿透或不穿透接縫狀，一般多出現(xiàn)在鑄件寬薄部位的表面，X射線底片上的影像為兩端較尖，邊緣呈光滑圓弧且有一定寬度的黑色細(xì)線。（暫無冷隔DR圖像）（6）夾雜（夾渣）存在于鑄件表面和內(nèi)部，組織成分不同于基體金屬的異常物質(zhì)。夾雜一般分為金屬夾雜和非金屬夾雜兩類，金屬夾雜一般包括高熔點金屬、脫熔金屬及未參與冶金過程的其他金屬（如夾珠等），X射線底片上的影像呈孤立或成群分布的白色斑塊。非金屬夾雜則更為復(fù)雜些，一般有夾渣、夾砂、冶金反應(yīng)氧（硫）化物、硅酸鹽等，由于其密度小于基體金屬，所以在底片上的影像DR圖像一般