(57)【要約】【課題】Ｘ線検査技術を利用してタービンブレード内の残留セラミックコアの検出を可能にしたＸ線検査方法を提供する。【解決手段】本発明は、Ｘ線検査装置１を用いて被検査対象物ＷにＸ線を照射し、１６ビット以上のコントラストレンジを持つＸ線ディテクタ２に被検査対象物のＸ線透過像３を結像させ、Ｘ線ディテクタが結像した被検査対象物のＸ線透過像をデジタル現像装置４にて現像してＸ線影像５を得、そのＸ線影像から被検査対象物内に残留するセラミック質の異物の有無を検査するＸ線検査方法を特徴とする。【選択図】図１
2009053151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検査装置を用いて被検査対象物にＸ線を照射し、
１６ビット以上のコントラストレンジを持つＸ線ディテクタに前記被検査対象物のＸ線透過像を結像させ、
前記Ｘ線ディテクタが結像した前記被検査対象物のＸ線透過像をデジタル現像装置にて現像してＸ線影像を得、
前記Ｘ線影像から前記被検査対象物内に残留するセラミック質の異物の有無を検査するＸ線検査方法。
【請求項２】
前記Ｘ線ディテクタは、Ｘ線フラットパネルディテクタであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査方法。
【請求項３】
前記Ｘ検査装置は、Ｘ線ＣＴ装置であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査方法。
【請求項４】
前記Ｘ検査装置はＸ線ＣＴ装置であり、前記Ｘ線ディテクタはＸ線フラットパネルディテクタであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１６ビット以上のダイナミックレンジを備えた高解像度のＸ線検査装置にて被検査対象物内にセラミック質異物が残存しているか否かを検査するＸ線検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジェットエンジンのタービンブレードは、軽量化を図ると共に高速回転による温度上昇を抑えるために、内部に多数の小室を形成すると共に小室間を連通させる多数の細孔を形成して冷却材を循環させる構造を有している。このようなタービンブレードは鋳造によって製造するのであるが、その製造には小室や細孔を形成するために鋳型の該当箇所にセラミック質の中子を挿入しておき、鋳造中に溶解させて除去するようにしている。
【０００３】
この製造方法によって、複雑な内部構造のタービンブレードの鋳造が可能であるが、場合によってセラミック質の中子が完全に除去でないで、セラミックコアが残留することがある。このようなセラミックコアが残ったままのタービンブレードを実機に使用すると、その残留セラミックコアが細孔を塞いて冷却材の循環を阻害し、タービンブレードの冷却が十分にできなくなる問題点がある。そこで、従来、タービンブレード内にセラミックコアが残っていないかどうかを調べ、残留片が確認できた場合にはさらに溶解液を投入して溶解させる対策をとっている。
【０００４】
従来、タービンブレード内のセラミックコアの残留の有無の検査には、中性子ラジオグラフィー技術を利用していた。これは、Ｘ線検査装置では、セラミックコアをＸ線が透過してＸ線影像が造影せず、検査が困難であるとされていたためである。
【０００５】
ところが、中性子ラジオグラフィー技術を利用するためには、大量に強力な中性子線が得られるサイクロトロンが設置されている場所まで出向く必要があり、検査設備が大がかりになると共に、検査費用が極めて高くなる問題点があった。
【０００６】
このため、従来から、タービンブレード内の残留セラミックコアの検査に比較的設備規模が小さくてコストもかからないＸ線検査技術を利用できるようにすることが望まれていた。
【特許文献１】特開平５−１９６７４５号公報
【特許文献２】米国特許公開２００４０２５１４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、Ｘ線検査技術を利用してタービンブレード内の残留セラミックコアの検出を可能にしたＸ線検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、Ｘ線検査装置を用いて被検査対象物にＸ線を照射し、１６ビット以上のコントラストレンジを持つＸ線ディテクタに前記被検査対象物のＸ線透過像を結像させ、前記Ｘ線ディテクタが結像した前記被検査対象物のＸ線透過像をデジタル現像装置にて現像してＸ線影像を得、前記Ｘ線影像から前記被検査対象物内に残留するセラミック質の異物の有無を検査するＸ線検査方法を特徴とする。
【０００９】
上記発明のＸ線検査方法において、前記Ｘ線ディテクタにはＸ線フラットパネルディテクタを用いることができる。
【００１０】
また、上記発明のＸ線検査方法において、Ｘ検査装置にはＸ線ＣＴ装置を用いることができる。
【００１１】
さらに、上記発明のＸ線検査方法において、前記Ｘ検査装置にはＸ線ＣＴ装置を用いて、前記Ｘ線ディテクタにはＸ線フラットパネルディテクタを用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＸ線検査方法は、Ｘ線検査装置を用いて被検査対象物にＸ線を照射し、１６ビット以上のコントラストレンジを持つＸ線ディテクタにＸ線透過像を結像させ、Ｘ線ディテクタが結像した被検査対象物のＸ線透過像をデジタル現像装置にて現像することで、従来Ｘ線が透過して影像を現像することができなかったタービンブレード内の残留セラミックコアを確実に現像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１４】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態のＸ線検査方法は、図１に示すように、Ｘ線検査装置１を用いて被検査対象物としてのタービンブレードＷにＸ線を照射し、１６ビット以上のコントラストレンジ（つまり、６５５３６段階以上の階調）を持つＸ線フラットパネルディテクタ２にタービンブレードＷのＸ線透過像３を結像させる。そして、図２に示すように、Ｘ線フラットパネルディテクタ２が結像したタービンブレードのＸ線透過像３を、デジタル現像装置としてのレーザビームスキャナ４にてスキャニングしてＸ線影像５を得、このＸ線影像５からタービンブレードＷ内に残留するセラミックコアの有無を検査することを特徴とする。
【００１５】
図２に示したレーザビームスキャナ４において、４１はレーザ光源、４２は光学スキャナ、４３は光電子増倍管、４４は電気信号増幅器、４５はＡＤコンバータであり、このＡＤコンバータ４５のデジタル出力をディスプレイに表示させ、またプリントアウトすることでタービンブレードＷのＸ線影像５を取得する。
【００１６】
Ｘ線検査装置１としては、例えば、ドイツ国ＹＸＯＬＮ社のＹ．ＩＭＡＧＥ３５００−ＤＤを用いることができる。また、Ｘ線フラットパネルディテクタ２には、例えば、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ社製のＸ線フラットパネルディテクタのように、ピクセルサイズ２００μｍ、サイズ３００ｍｍ×３００ｍｍ、そしてコントラストレンジ１６ビット以上の製品を用いることができる。
【００１７】
本実施の形態のＸ線検査方法では、１６ビット以上のコントラストレンジを持つＸ線フラットパネルディテクタ２にてタービンブレードＷのＸ線透過像を結像させることで、コントラストレンジが小さくてＸ線影像には現れることがなかったタービンブレードＷ内の残留セラミックコアをもそのＸ線透過像中に結像させることができる。この結果、従来であれば中性子ラジオグラフィー技術にて行っていたタービンブレードＷ内の０．５ｍｍ×０．５ｍｍ以下の微小な残留セラミックコアの検査をＸ線検査装置を用いて行うことができ、比較的設備規模を小さくして低コストでその検査が行える。
【００１８】
（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態のＸ線検査方法は、図３に示すように、Ｘ線検査装置としてＸ線ＣＴ検査装置１Ａを用い、被検査対象物としてのタービンブレードＷにＸ線を照射し、１６ビット以上のコントラストレンジを有するＸ線ラインディテクタ２ＡにタービンブレードＷのＸ線透過像３を結像させる。そして、Ｘ線ラインディテクタ２Ａが結像したタービンブレードのＸ線透過像３を、デジタル現像装置を兼ねるコンピュータシステム４Ａにて画像処理することでＸ線影像５を得、このＸ線影像５からタービンブレードＷ内に残留するセラミック残留片の有無を検査することを特徴とする。
【００１９】
図３に示したＸ線ＣＴ検査装置１Ａにおいて、１１はＸ線源、１２は被検査対象物マニピュレータであり、この被検査対象物マニピュレータ１２にて被検査対象物を相対的に回転させながらＸ線源１１からＸ線を被検査対象物であるタービンブレードＷにＸ線を照射し、Ｘ線透過透過像３をＸ線ラインディテクタ２Ａに結像させることでこのタービンブレードＷのデジタル断層影像を得る。
【００２０】
コンピュータシステム４Ａは、Ｘ線源１１を制御するＸ線制御部４Ａ１、被検査対象物マニピュレータ１２を制御するマニピュレータ制御部４Ａ２、Ｘ線ラインディテクタ２ＡのＸ線影像データを取り込むデータ取得部４Ａ３、取り込んだ画像データを保存するデータ保存部４Ａ４、画像データに対してノイズ除去処理を施し、２次元画像若しくは３次元画像として再構成する画像再構成処理部４Ａ５、再構成されたＸ線影像に対して画像処理を施してディスプレイ４Ａ８にＸ線影像５を表示出力する画像処理部４Ａ６、そして操作コンソール４Ａ７を備えている。
【００２１】
本実施の形態のＸ線ＣＴ検査装置１Ａによっても、Ｘ線ラインディテクタ２Ａに１６ビット以上のコントラストレンジを有するものを採用することで、タービンブレードＷ中に残存する残留セラミックコアの影像を現出させることができ、Ｘ線検査装置を用いたタービンブレード内の残留セラミックコアの検査が行える。
【００２２】
（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態のＸ線検査方法は、Ｘ線検査装置としてＸ線フラットパネルディテクタを検出器とするＸ線ＣＴ検査装置を用い、第２の実施の形態と同様に被検査対象物としてのタービンブレードＷにＸ線を照射し、１６ビット以上のコントラストレンジを有するＸ線フラットパネルディテクタにタービンブレードＷのＸ線透過像３を結像させる。そして、Ｘ線フラットパネルディテクタが結像したタービンブレードのＸ線透過像を図２に示したレーザビームスキャナ４にてデジタル画像処理し、ディスプレイに表示出力させ、またプリントアウトすることで、Ｘ線影像からタービンブレードＷ内に残留するセラミックコアの有無を検査することを特徴とする。
【００２３】
本実施の形態のＸ線ＣＴ検査装置によっても、Ｘ線フラットパネルディテクタに１６ビット以上のコントラストレンジを有するものを採用することで、タービンブレードＷ中に残存するセラミックコアの影像を現出させることができ、Ｘ線検査装置を用いたタービンブレード内の残留セラミックコアの検査が行える。
【実施例１】
【００２４】
被検査対象物として、図４の写真に示すように、タービンブレードを模擬した試験片に最小寸法０．３ｍｍ厚、０．３ｍｍ×０．３ｍｍ角のセラミックコアをセットしてＸ線検査を実施した。
【００２５】
Ｘ線検査装置はドイツ国ＹＸＬＯＮ社のＹ．ＩＭＡＧＥ  ３５００−ＤＤ、Ｘ線フラットパネルディテクタはＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  社製の１６ビットのコントラストレンジを備えたものであった。
【００２６】
Ｘ線フラットパネルディテクタの仕様：
・サイズ：３００ｍｍｘ３００ｍｍ
・ピクセル寸法：２００μｍ
・コントラストレンジ：１６ビット（６５５３６階調）
・画像構成時間：０．１４秒／画面
Ｘ線検査装置の仕様：
Ｘ線源：ＭＧ２２５
・焦点寸法：０．４ｍｍ
・最大管電圧：２２５Ｋｖｐ
・最大管電流：４ｍＡ
拡大率：３倍
・ＦＳＤ：２６０ｍｍ
・ＦＦＤ：８００ｍｍ
画像処理
・積分処理：３００枚（処理時間４２秒）
検査結果は、図５、図６の写真に示す通りであり、４ｍｍ厚さの試験片を透過し、０．３ｍｍのセラミックコアを検出することが可能であった。
【００２７】
尚、ピクセルサイズ２００μｍのフラットパネルディテクタを選定したのは、最終的に分解能ではなく画像評価のために問題となるノイズに注目し、現行製品で最も高いＳＮ比が得られるのがピクセルサイズ２００μｍのものであったからである。
【実施例２】
【００２８】
Ｘ線ＣＴ装置を用いて、Ｘ線フラットパネルディテクタをＸ線影像検出器とするＸ線検査装置にて、上記と同様のタービンブレードを模した試験片に対してセラミックコアを検査した。
【００２９】
使用Ｘ線ＣＴ装置：ドイツ国ＹＸＬＯＮ社のＹ．ＣＴ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
フラットパネルディテクタ：実施例１と同様のＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ社製のＸ線フラットパネルディテクタ。
【００３０】
Ｘ線源：２２５マイクロフォーカス
・焦点寸法：３μｍｍ
・最大管電圧：２２５Ｋｖｐ
・最大管電流：１ｍＡ
拡大率：４倍
・ＦＳＤ：２５０ｍｍ
・ＦＦＤ：１０００ｍｍ
スキャニング方法：
・第三世代（回転）
・０．３度／９００ｍｓ
この検査結果は、図７、図８に示すように、平面画像の結果と同様に４ｍｍの厚さの試験片を透過し、０．３ｍｍ×０．３ｍｍ角のセラミックコアを検出することができた。
【実施例３】
【００３１】
実施例２と同じＸ線ＣＴ装置を用いて、Ｘ線フラットパネルディテクタをＸ線影像検出器とするＸ線検査装置にて、実タービンブレードを試験片とし、図９に示したような各種サイズのセラミックコアをタービンブレード内の各所に入れたものについてＸ線検査を実施した。セラミックコアは、図１０の表１に示した各種サイズの９片であった。
【００３２】
Ｘ線源：２２５マイクロフォーカス
・焦点寸法：３μｍｍ
・最大管電圧：２００Ｋｖ
・最大管電流：０．１ｍＡ
拡大率：８倍
スキャニング方法：
・第三世代（回転）
・０．３度／９００ｍｓ
この検査結果として、図１１〜図１５の写真に示したように、タービンブレード試験片にセットした各種サイズのセラミックコアＮｏ．１〜Ｎｏ．９の９片すべての明瞭なＸ線影像を得ることができた。これから、タービンブレード内の残留セラミックコアの残存確認がＸ線検査にて行えることが検証できた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＸ線検査方法に使用するＸ線検査装置の説明図。
【図２】上記Ｘ線検査装置にて得られたＸ線影像の画像可視化のために使用されるレーザビームスキャナの説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態のＸ線検査方法に使用するＸ線ＣＴ検査装置の説明図。
【図４】本発明の実施例１のＸ線検査方法にて検査対象とした試験片の写真。
【図５】上記実施例１のＸ線検査方法にて得られた試験片のＸ線影像の写真１。
【図６】上記実施例１のＸ線検査方法にて得られた試験片のＸ線影像の写真２。
【図７】本発明の実施例２のＸ線検査方法にて得られたＸ線ＣＴ画像の写真１。
【図８】本発明の実施例２のＸ線検査方法にて得られたＸ線ＣＴ画像の写真２。
【図９】本発明の実施例３のＸ線検査方法にて検査対象とした試験片の正面図。
【図１０】本発明の実施例３のＸ線検査方法にて検査対象とした試験片にセットした残留セラミックコアのサイズ表。
【図１１】本発明の実施例３のＸ線検査方法にて得られたＸ線ＣＴ画像における残留セラミックコアＮｏ．１のＸ線影像を示す写真。
【図１２】本発明の実施例３のＸ線検査方法にて得られたＸ線ＣＴ画像における残留セラミックコアＮｏ．２のＸ線影像を示す写真。
【図１３】本発明の実施例３のＸ線検査方法にて得られたＸ線ＣＴ画像における残留セラミックコアＮｏ．４，５，６のＸ線影像を示す写真。
【図１４】本発明の実施例３のＸ線検査方法にて得られたＸ線ＣＴ画像における残留セラミックコアＮｏ．８のＸ線影像を示す写真。
【図１５】本発明の実施例３のＸ線検査方法にて得られたＸ線ＣＴ画像における残留セラミックコアＮｏ．９のＸ線影像を示す写真。
【符号の説明】
【００３４】
１  Ｘ線検査装置
１Ａ  Ｘ線ＣＴ装置
２  Ｘ線フラットパネルディテクタ
３  Ｘ線透過像
４  レーザビームスキャナ
５  Ｘ線影像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009053151.tif 000011
【図８】
2009053151.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2009053151.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2009053151.tif 000016
【図１５】
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