【正文】 等 。 由于超聲檢測技術(shù)對面積型缺陷檢測最為有利 ，因此鍛件是超聲檢測實際應(yīng)用的主要對象 。 鍛件中的缺陷主要來源于兩個方面：材料鍛造過程中形成的縮孔 、 縮松 、 夾雜及偏析等； 熱處理中產(chǎn)生的白點 、 裂紋和晶粒粗大等 。 鍛件可采用接觸法或液浸法進(jìn)行檢測 。 因此 ， 鍛件上有時可以應(yīng)用較高的檢測頻率(如 10 MHz以上 )， 以滿足高分辨力檢測的要求 ， 以及實現(xiàn)較小尺寸缺陷檢測的目的 。 鑄件的上述特點 ， 形成了鑄件超聲檢測的特殊性和局限性 。 鑄件檢測常采用的超聲檢測方法有直接接觸法、 液浸法、 反射法和底波衰減法。 超聲檢測是對焊接接頭質(zhì)量進(jìn)行評價的重要檢測手段之一 。 焊縫超聲檢測的常見缺陷有氣孔 、 夾渣 、 未熔合 、 未焊透和焊接裂紋等 。 探頭頻率通常為 ～ MHz。 儀器靈敏度的調(diào)整和探頭性能 測試應(yīng)在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試塊或自制試塊上進(jìn)行 。 其粘合質(zhì)量的檢測主要有接觸式脈沖反射法 、 脈沖穿透法和共振法 。 用縱波檢測時 ， 粘合質(zhì)量好的 ， 產(chǎn)生的界面波會很低 ， 而底波幅度會較高； 當(dāng)粘合不良時 ， 則相反 。 一般為 20～ 200 kHz， 也有用 2～ 5 MHz 的 。 塑料零件的探測一般采用縱波脈沖反射法；陶瓷材料可用縱波和橫波探測； 橡膠檢測頻率較低 ， 可用穿透法檢測 。 X射線和 γ 射線屬于電磁輻射 ， 而中子射線是中子束流 。 在 X射線檢測中常用的波長范圍為 ～ nm。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 627 射線的波長分布 第 6章 常用無損檢測方法 2) γ 射線 γ 射線是一種波長比 X射線更短的射線 ， 波長范圍約為～ nm（ 627） ， 頻率范圍約為 3 1012～1 1015MHz。 由于 γ 射線的波長比 X射線更短 ， 所以具有更大的穿透力 。 第 6章 常用無損檢測方法 3） 中子是構(gòu)成原子核的基本粒子 。 工業(yè)上常用人工同位素 、 加速器 、 反應(yīng)堆來產(chǎn)生中子射線 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 628 鎢與鉬的 X射線譜 第 6章 常用無損檢測方法 2. X X射線是一種波長比紫外線還短的電磁波 ， 它具有光的特性 ， 例如具有反射 、 折射 、 干涉 、 衍射 、 散射和偏振等現(xiàn)象 。 X射線通常是將高速運動的電子作用到金屬靶 (一般是重金屬 )上而產(chǎn)生的 。 鎢靶發(fā)射的是連續(xù)光譜 ， 而鉬靶除發(fā)射連續(xù)光譜之外還疊加了兩條特征光譜 ， 稱為標(biāo)識 X射線 ， 即 Kα 線和 Kβ 線 。 第 6章 常用無損檢測方法 1） 連續(xù) X 根據(jù)電動力學(xué)理論 ， 具有加速度的帶電粒子將產(chǎn)生電磁輻射 。 由于電子被停止的時間和條件不同 ， 所以輻射的電磁波具有連續(xù)變化的波長 。 連續(xù) X射線具有以下特點： (1) 連續(xù) X射線的波長與陽極的材料無關(guān)。 第 6章 常用無損檢測方法 （ 3） X射線管的效率為 ZUIUZ IUPP ??? ???20（ 630） 式中： P=αZIU2為連續(xù) X射線的總功率； P0=IU為輸入功率； Z為陽極的原子序數(shù)； U為管電壓 ， 單位為 kV； α為常數(shù) ， 約等于 106。 圖 629 不同管電壓下鎢靶連續(xù) X射線 第 6章 常用無損檢測方法 2） 標(biāo)識 X 根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論 ， 原子吸收能量后將處于受激狀態(tài) ， 受激狀態(tài)原子是不穩(wěn)定的 ， 當(dāng)它回復(fù)到原來的狀態(tài)時 ， 將以發(fā)射譜線的形式放出能量 。 如果電子的動能達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值 ， 可足以打出靶原子 (通常是重金屬原子 )內(nèi)殼層上的一個電子 ， 該電子或者處于游離狀態(tài) ， 或者被打到外殼層的某一個位置上 。 這種躍遷將發(fā)射出線狀的 X射線 。 標(biāo)識 X射線通常頻率很高 ， 波長很短 。 這三種過程的共同點是都產(chǎn)生電子 ， 然后電離或激發(fā)物質(zhì)中的其他原子；此外 ， 還有少量的湯姆遜效應(yīng) 。 第 6章 常用無損檢測方法 （ 1） 光電效應(yīng) 。 光子運動時保持著它的全部動能 。 光子的一部分能量把電子從原子中逐出去 ， 剩余的能量則作為電子的動能被帶走 ， 于是該電子可能又在物質(zhì)中引起新的電離 。 另外 ， 光電效應(yīng)更容易在原子序數(shù)高的物質(zhì)中產(chǎn)生 ， 如在鉛 (Z＝ 82)中產(chǎn)生光電效應(yīng)的程度比在銅 (Z=29)中大得多 。 在康普頓效應(yīng) (見圖 631)中 ， 一個光子撞擊一個電子時只釋放出它的一部分能量 ， 結(jié)果光子的能量減弱并在和射線初始方向成 θ 角的方向上散射 ， 而電子則在和初始方向成 υ 角的方向上散射 。 在絕大多數(shù)的輕金屬中 ， 射線的能量大約在 ～ 3 MeV范圍時 ， 康普頓效應(yīng)是極為重要的效應(yīng) 。 在中等原子序數(shù)的物質(zhì)中 ， 射線的衰減主要是由康普頓效應(yīng)引起 ， 在射線防護(hù)時主要側(cè)重于康普頓效應(yīng) 。 一個具有足夠能量的光子釋放出它的全部動能而形成具有同樣能量的一個電子和一個正電子 ， 這樣的過程稱為電子對的產(chǎn)生 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 632 電子對的產(chǎn)生和消失 第 6章 常用無損檢測方法 光子的能量一部分用于產(chǎn)生電子對 ， 一部分傳遞給電子和正電子作為動能 ， 另一部分能量傳給原子核 。 由于產(chǎn)生電子對的能量條件要求不小于 MeV， 所以電子對的產(chǎn)生只有在高能射線中才是重要的過程 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 633 湯姆遜效應(yīng) 第 6章 常用無損檢測方法 （ 4） 湯姆遜效應(yīng) 。 這種散射線可以產(chǎn)生干涉 ， 能量衰減十分微小 ， 如圖 633所示 。 由此可知 ， 物質(zhì)愈厚 ， 則射線穿透時的衰減程度也愈大 。 一般來講 ， 射線的波長愈小 ， 衰減愈?。晃镔|(zhì)的密度及原子序數(shù)愈大 ， 衰減也愈大 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 634 寬束射線的 衰減 曲線 第 6章 常用無損檢測方法 設(shè)入射線的初始強(qiáng)度為 I0， 通過物質(zhì)的厚度為 d， 射線能量的線衰減系數(shù)為 μ， 那么射線在透過物質(zhì)以后的強(qiáng)度 Id為 dd eII???0（ 631） 因為射線的衰減包括吸收和散射 ， 所以射線的衰減系數(shù) μ是吸收系數(shù) τ 和散射系數(shù) σ 之和 ， 即 μ =τ +σ 。 為便于比較起見 ， 通常采用質(zhì)量衰減系數(shù) ， 即 ?????? ?? （ 632） 式中： ρ為物質(zhì)的密度； τ／ ρ為質(zhì)量吸收系數(shù)； σ/ρ為質(zhì)量散射系數(shù)。 第 6章 常用無損檢測方法 當(dāng)?shù)湍苌渚€透過重元素 (輕元素和波長很短的射線除外 )物質(zhì)時 ， 射線的衰減主要表現(xiàn)為吸收 ， 由射線散射所引起的衰減可忽略不計 ， 則 34 ????? ZAC ??? （ 635） 第 6章 常用無損檢測方法 Χ 1. Χ Χ射線檢測是利用 Χ射線通過物質(zhì)衰減程度與被通過部位的材質(zhì) 、 厚度和缺陷的性質(zhì)有關(guān)的特性 ， 使膠片感光成黑度不同的圖像來實現(xiàn)的 ， 如圖 635所示 。 若被測試件表面有高度為 h的凸起時 ， 則 Χ射線強(qiáng)度將衰減為 )(0 ehdh II??? ?(636) 第 6章 常用無損檢測方法 又如在被測試件內(nèi) ， 有一個厚度為 x、 吸收系數(shù)為 μ′的某種缺陷 ， 則射線通過后 ， 強(qiáng)度衰減為 ])([0 exxdx II?? ????? (637) 若有缺陷的吸收系數(shù)小于被測試件本身的線吸收系數(shù) ， 則IxIdIh， 于是 ， 在被檢測試件的另一面就形成一幅射線強(qiáng)度不均勻的分布圖 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 635 X射線檢測原理 第 6章 常用無損檢測方法 2. Χ Χ 射線檢測常用的方法是照相法 ， 即利用射線感光材料(通常用射線膠片 )， 放在被透照試件的背面接受透過試件后的Χ 射線 ， 如圖 636所示 。 根據(jù)膠片上影像的形狀及其黑度的不均勻程度 ， 就可以評定被檢測試件中有無缺陷及缺陷的性質(zhì) 、 形狀 、 大小和位置 。 由于生產(chǎn)和科研的需要 ， 還可用放大照相法和閃光照相法以彌補(bǔ)其不足 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 636 X射線照相原理示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 Χ 1. 1） 靈敏度 靈敏度是指發(fā)現(xiàn)缺陷的能力 ， 也是檢測質(zhì)量的標(biāo)志 。 若以 d表示為被檢測試件的材料厚度 ， x為缺陷尺寸 ， 則其相對靈敏度為 %100?? dxK（ 638） 第 6章 常用無損檢測方法 2） 透度計 透度計又稱像質(zhì)指示器 。 同時 ，還可以用透度計來鑒定照片的質(zhì)量和作為改進(jìn)透照工藝的依據(jù) 。常用的透度計主要有兩種 。 槽式透度計的基本設(shè)計是在平板上加工出一系列的矩形槽 ， 其規(guī)格尺寸如圖 637所示 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 637 槽式透度計示意圖 第 6章 常用無損檢測方法 (2) 金屬絲透度計 。 為區(qū)別透度計型號 ， 在金屬絲兩端擺上與號數(shù)對應(yīng)的鉛字或鉛點 。 圖 638為金屬絲透度計的結(jié)構(gòu)示意圖 (圖中 JB表示 “ 機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) ” )。這樣可保證整個被透照區(qū)的靈敏度達(dá)到如下計算數(shù)值： （ 639） 式中： υ 為觀察到的最小金屬絲直徑； d為被透照工件部位的總厚度。 為了增加膠片的感光速度 ， 利用某些增感物質(zhì)在射線作用下能激發(fā)出熒光或產(chǎn)生次級射線 ， 從而加強(qiáng)對膠片的感光作用 。 它是將熒光物質(zhì)均勻地涂布在質(zhì)地均勻而光滑的支撐物 (硬紙或塑料薄板等 )上 ， 再覆蓋一層薄薄的透明保護(hù)層組合而成的 。 其增感較小 ， 一般只有 2～ 7倍 。 但是原子序數(shù)越大 ， 激發(fā)能量也要相應(yīng)提高 ， 如果射線能量不能使金屬屏的原子電離或激發(fā) ， 則不起增感作用 ， 相反還會吸收一部分軟射線 。 在生產(chǎn)實踐中 ， 多采用鉛 、 錫等原子序數(shù)較高的材料作金屬增感屏 ， 因為鉛的壓延性好 ， 吸收散射線的能力強(qiáng) 。 它具有熒光增感的高增感系數(shù) ， 又有吸收散射線的作用 。 第 6章 常用無損檢測方法 3. 曝光參數(shù)的選擇 1） 射線硬度是指射線的穿透力 ， 由射線的波長決定 。 X射線波長的長短由管電壓所決定 ， 管電壓愈高 ， 波長愈短 。 因此 ， 選擇射線的硬度尤為重要 。 Ix／ Id稱為對比度或主因襯度 ， 即 xdx eII )( ?? ???（ 641） 第 6章 常用無損檢測方法 假設(shè)缺陷內(nèi)為空氣，則 μ ′ 可忽略不計。 因此 ， 射線硬度盡可能選軟些 。 為了提高某些低原子序數(shù) 、 低密度和薄壁材料的檢測靈敏度 ， 應(yīng)采用軟射線 ， 即低能 X射線照相法 。 第 6章 常用無損檢測方法 2） 射線的曝光量 射線的曝光量通常以射線強(qiáng)度 I和時間 t的乘積表示 ， 即 E=It， E的單位為 mCi小時 )。 因此 X射線的曝光量通常用管電流 i和時間 t的乘積來表示 ， 即 E =it (643) 其單位為 mA分 )或 mA秒 )。此外 ， X射線從窗口呈直線錐體輻射 ， 在空間各點的分布強(qiáng)度與該點到焦點的距離平方成反比 (見圖 )。影像的對比度是指射線照片上兩個相鄰區(qū)域的黑度差。影像的對比度決定了在射線透照方向上可識別的細(xì)節(jié)，影像的不清晰度決定了在垂直于射線透照方向上可識別的細(xì)節(jié)尺寸，影像的顆粒度決定了影像可記錄的細(xì)節(jié)最小尺寸。 焦距選擇與射線源的幾何尺寸和試件厚度有關(guān) 。 由相似三角形關(guān)系 ， 可以求出： bFaUg ??? ? （ 646） 式中： υ 為射線源的幾何尺寸； F為焦點至膠片的距離； a為焦點至缺陷的距離； b為缺陷至膠片的距離。 x與 d呈線性關(guān)系。用各種不同的電壓試驗時，就可以得出一組斜率逐漸變化的曲線，如圖 。根據(jù)式(647)，由于底片黑度要求一定，所以 x為一常數(shù)，如果被透照的材料固定，則 d增大時 μ 必須減小。 U1~? （ 648） 若以材料厚度 d為橫軸 ， 管電壓 U為縱軸 ， 則在一定焦距下的厚度所對應(yīng)的管電壓可以連成一條曲線 。 第 6章 常用無損檢測方法 圖 644 材料厚度與管電壓的關(guān)系曲線 第 6章 常用無損檢測方法 6) 兩塊不同厚度的不同材料在入射強(qiáng)度為 I0的射線源照射下 ，若得到相同的出射強(qiáng)度 Ix， 則稱二者為 “ 等效 ” 。 根據(jù)等效系數(shù)的定義 ， 可以從一條常用材料的曝光曲線上查出另一種材料的等效厚度所對應(yīng)的管電壓 。 裂紋影像較難辨認(rèn) 。 常見的有縱向裂紋 、 橫向裂紋和弧坑裂紋 ， 分布在焊縫上或熱影響區(qū) 。 在膠片上的影像特征是連續(xù)或斷續(xù)的黑線 ，