图1  由于升程达2m，X射线装置可以透射宽5m高2m深2m的工件

利用X射线可对金属材料进行无损检验。在测量技术和机器制造的配合下，形成了一种对大型和重型工件的解决方案，这些设备被用在一家铸件制造厂家的质量保证方面。

人们都信赖汽车行驶、飞机起飞、火车及时到站停车。人们之所以信任这些技术，是因为他们知道，不管一个零件有多小，都要经过详细检查，这种质量控制在金属加工中非常重要，假如某种金属加工错误，那么一个小小的错误就会造成很大的损伤。Alexander Speith GmbH & Co.KG公司也深深懂得这一点。作为金属铸造厂家，该公司一直奉行零错战略，非常重视质量管理。GE Measurement & Control Solution and Alfatec公司研制了一种设备，这种设备可以利用X射线对铸件进行无损伤检查。

X射线使材料瑕疵清晰可见

之前因为材料检验会导致工件损坏，所以要求有特殊的检验样品。之后工业界很快就要求有一种不损坏工件的检验方法。这样可以节省材料，降低成本，目前无损材料检验的实施已获得成功。借助多种不同的方法可以发现，零件上是否有瑕疵以及瑕疵在什么地方，它们涉及的范围有多大。除了测量密度、金相学和导电性之外，X射线检验是最先使用的因而也是最经得起考验的无损材料检验方法。这种方法是用X射线对材料进行透射。由于X射线在通过受检样品的路途上有强度损失，因而这个位置上的胶片不容易变黑。假如工件里有气泡或裂纹，则射线在这个位置上的强度就没有损失，于是这个瑕疵在X射线图片上就形成“黑点”而看得见。借助X射线可以发现材料中有毛病的结构，而不必对材料造成破坏。根据工件的复杂程度不同，这个过程可以持续几秒钟到几个小时。

金属铸造厂Speith几十年来一直是制造优质铝铸件的著名厂家，这种铸件是用呋喃树脂法制造的。对于来自诸多行业的客户，像轨道车辆制造、机器制造、造船、医疗技术、航空航天工业、风道模型制造以及风力发电设备制造等，该公司承担完美铸件的全部责任。在Speith公司，质量保证和零错战略被摆在了极高的位置。除了其他许多质量检验的方法之外，Speith公司还采用了数字X射线检验。这种检验是放在自家的公司内，在自己的掌管之下按自家的高要求实施的。利用数字X射线检验装置，Speith发现可能形成空腔的瑕疵，比如裂纹、分层、气封，即所谓的缩孔或气泡。这一点非常重要，因为瑕疵可能会使材料变弱。有缩孔就很容易在金属中导致裂纹。安装了这个工件的机器就不再是百分之百的安全可靠了。

图2  X射线图像放大器用装有四根拉伸臂每根拉伸臂的最大载荷为150kg的垂直伸缩装置控制

X射线装置透射180mm厚的铝

Speith公司的数字X射线检验装置是和GE、Alfatec以及射线保护协会一起合作研制的。GE公司提供全套的X射线系统，包括X射线组件以及委托Alfatec公司按照Speith的个性化要求制造的机械装置。射线保护协会负责规定的安全预防措施。数字X射线检验装置用225kV的高压，透射壁厚达180mm的铝以及壁厚达40mm的钢。Alfatec公司设计并制造了整套的机械装置，并使X射线装置投入运转。

在一所大约32m2的房间里，X射线装置必须运行到毫米的精度。由于现有房间在静力学上有问题，Alfatec不得不额外加装了钢梁。此外，X射线装置还必须非常灵活，因为它要透射各种不同规格的铸件。另外很重要的是，设备的运行必须尽可能没有振动。若震动太大，X射线管和设备的监视器就会陷于摇摆。结果是照片有抖动且不清晰。

Alfatec接受了这些挑战，设计了一种装置，尽管室内高度有限，但升程却可达2m，照射的工件尺寸宽可达5m，高2m，深2m（图1）。

X射线配套装置可在四个轴线上运动

天花板行驶三角架尺寸为7.6m× 3.9m，Alfatec在上面安装了一个带旋转机构的行驶桥。旋转机构的框架上固定了两个专门为这套设备设计的伸缩杆。Alfatec决定采用两根垂直伸缩杆，每根杆上装四个拉伸臂，每根拉伸臂的最大载荷为150kg（图2）。既要控制Isovolt 225MM2 HP型X射线管，又要控制GE公司的Vistalux 9S3-CCD-HR型X射线图像放大器，这个重量也够用了。X射线配套装置可以在四个轴线上运动。带旋转机构和伸缩杆的行驶桥可以沿着天花板行驶三角架（X轴）由左向右行驶。伸缩杆则可以沿着Y轴聚拢或分开并可旋转。此外，它们还可以沿着Z轴上下行驶。所有轴的行驶速度从0~6m/min。设备可以用7.5s、45°角的速度进行旋转。

图3  旋转和翻转工作台荷载重量达500kg的铸件

这样，X射线设备可以全方位运动，也可以分别按照受检铸件的大小进行调整。Alfatec的翻转和旋转工作台可以承载重达500kg的铸件（图3）。装有传感器的摄像机保证伸缩杆不与受检物发生碰撞。

Alfatec公司高兴的是，他们拿到了这个订单，因为该公司因此而有机会制造一台的确能百分之百保证质量的机器。

周全的预防措施保证铸件准确无误

工业上使用的强X射线对人体极为有害。假如Z射线透射了人体，它们可以改变人体的细胞结构。导致机体损伤。所以，只有受过专门培训的Speith员工才能进入X射线装置。一位二级数字放射学的射线保护代表对设备里的铸件进行定位。特别重的工件用叉车送入。假如该零件出现故障，射线保护代表就首先借助电缆遥控操作装置手工将机器停下来。

内有当所有门都关严锁死时，X射线才开始工作。在所有情况下，用紧急开关可以随时立即把设备关掉。安装在设备上的立体摄像机，把室内情况传送到操作员工作室的监示器上。Speith员工从这里接手进行精调，借助控制杆把设备运行到最终有效的位置上。利用电子保存的GE比较样本，Speith员工对X射线图片进行比较并发现，受检物是否通过了质量检测，然后再编制检测记录。必要时将X射线图片转交给最终客户。