一种基于实时成像等级评价的铝铸件气孔尺寸评估方法

摘要

本发明公开了一种基于实时成像等级评价的铝铸件气孔尺寸评估方法，包括以下步骤：缺陷样本制造：选择不同壁厚的铝铸件，在不同壁厚的铝铸件分别人工制造不同尺寸的气孔；根据ASTM E155对步骤一制造的缺陷样本分别进行实时成像等级评价，将气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线；铝铸件气孔尺寸评估：对已知零件壁厚的铝铸件，通过实时成像进行气孔等级评价，将等级评价结果与步骤二建立的气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线表对照，获得铝铸件气孔实际尺寸评估结果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝铸件气孔尺寸评估方法，具体涉及一种基于实时成像等级评价的铝铸件气孔尺寸评估方法，属于铸件缺陷检测技术领域。

背景技术

目前国际关于实时成像等级评价标准，绝大部分会使用ASTM E155-2015StandardReference Radiographs for Inspection of Aluminum and Magnesium Castings(铝铸件和镁铸件检测用射线参考底片)作为等级评价依据。

ASTM E155针对气孔缺陷在1/4英寸(6.35mm)和3/4英寸(19.1mm)壁厚提供参考底片，各分为8个等级进行评价，国标针对气孔缺陷在壁厚≤13mm和壁厚在13mm到50mm之间提供参考底片。

然而，通过ASTM E155针对镁铝铸件的气孔缺陷进行等级评价，具有以下问题：

1、现阶段的缺陷等级评价均是用目视法根据缺陷图谱对缺陷等级进行评价，并没有将不同壁厚下的缺陷等级与缺陷实际尺寸相关联，不利于产品技术人员对缺陷的把控及工艺改进；

2、由于X射线能量呈指数衰减，同一缺陷根据壁厚不同，实时成像的等级评价也不同；

3、实时成像的优势在于快速，可以对检测图像实时调整参数，工业CT检测能够反应铸件内部实际状态，但检测速度要低于实时成像10倍以上。

发明内容

为了解决现有技术仅能通过ASTM E155针对镁铝铸件的气孔缺陷分别在1/4英寸(6.35mm)和3/4英寸(19.1mm)壁厚进行8个等级评价，无法根据等级评价结果预估铝铸件气孔实际尺寸，导致不利于实际工程进一步生产操作的问题，本发明提供一种基于实时成像等级评价的铝铸件气孔尺寸评估方法，通过人为加工气孔缺陷，分别分档设定气孔直径及铝铸件缺陷壁厚，根据ASTM E155对设定的气孔在各设定分档壁厚下分别进行实时成像等级评价，然后将气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线，进而可以实现在已知零件壁厚情况下，使用实时成像设备根据ASTM E155快速对铸件内部气孔等级进行评价，通过对应查找关联曲线即可估计铸件内部气孔实际尺寸范围，在实际工程生产和质量检测领域有积极作用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于实时成像等级评价的铝铸件气孔尺寸评估方法，包括以下步骤：

步骤一、缺陷样本制造：选择不同壁厚的铝铸件，在不同壁厚的铝铸件分别人工制造不同尺寸的气孔；

步骤二、根据ASTM E155对步骤一制造的缺陷样本分别进行实时成像等级评价，将气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线；

步骤三、铝铸件气孔尺寸评估：对已知零件壁厚的铝铸件，通过实时成像进行气孔等级评价，将等级评价结果与步骤二建立的气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线表对照，获得铝铸件气孔实际尺寸评估结果。

进一步地，所述步骤一包括：

1.1)将铝铸件样本按照壁厚分档；

1.2)将铝铸件样本进一步按照不同气孔尺寸分档；

1.3)根据步骤1.1)的壁厚分档和步骤1.2)的气孔尺寸分档，分别制造不同壁厚铝铸件样本上的不同尺寸的气孔，作为缺陷样本。

优选的，所述步骤1.1)中的壁厚分档分别为10mm、20mm、30mm、40mm厚度铝铸件。

优选的，所述步骤1.2)中的气孔尺寸分档分别为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm气孔。

进一步地，所述步骤二包括：

在不同壁厚分档的铝铸件样本上分别对不同气孔尺寸分档的缺陷样本进行实时成像等级评价，将每一壁厚分档下对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线；

将所有壁厚分档下拟合的曲线合成在一张图表中，制成气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线表。

进一步地，所述步骤三中，将等级评价结果与气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线表对照，选取关联曲线表中，该评价等级对应尺寸的相邻两个点作为区间端点，该区间值作为气孔实际尺寸预估值。

本发明的有益效果在于：

本发明通过人为加工气孔缺陷，将气孔缺陷分别按气孔直径和缺陷壁厚分档，气孔直径分别设定为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm，缺陷壁厚分别设定为10mm、20mm、30mm、40mm，根据ASTM E155对17个气孔在4种壁厚下分别根据ASTM E155进行实时成像等级评价，将气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线。

建立关联曲线后，在已知零件壁厚情况下，使用实时成像设备根据ASTM E155快速对铸件内部气孔等级进行评价，通过对应查找关联曲线即可估计铸件内部气孔实际尺寸范围。

使用者获得根据气孔实际尺寸范围后，可结合该工件的实际制造标准和工艺要求，进行进一步操作，在实际工程生产和质量检测领域有积极作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明实施例建立的气孔实际尺寸与实时成像等级关联曲线；

图3为本发明实施例2采用的工业CT成像原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

如图1所示，一种基于实时成像等级评价的铝铸件气孔尺寸评估方法，包括以下步骤：

步骤一、缺陷样本制造：选择不同壁厚的铝铸件，在不同壁厚的铝铸件分别人工制造不同尺寸的气孔；

1.1)将铝铸件样本按照壁厚分档，分别为10mm、20mm、30mm、40mm厚度铝铸件；

1.2)将铝铸件样本进一步按照不同气孔尺寸分档，分别为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm气孔；

1.3)根据步骤1.1)的壁厚分档和步骤1.2)的气孔尺寸分档，分别制造不同壁厚铝铸件样本上的不同尺寸的气孔，作为缺陷样本；

步骤二、根据ASTM E155对步骤一制造的缺陷样本分别进行实时成像等级评价，将气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线；

2.1)根据ASTM E155，在10mm厚铝铸件样本上分别对气孔尺寸为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm的缺陷样本进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线；

2.2)根据ASTM E155，在20mm厚铝铸件样本上分别对气孔尺寸为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm的缺陷样本进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线；

2.3)根据ASTM E155，在30mm厚铝铸件样本上分别对气孔尺寸为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm的缺陷样本进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线；

2.4)根据ASTM E155，在40mm厚铝铸件样本上分别对气孔尺寸为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm的缺陷样本进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线；

2.5)将上述步骤2.1)至步骤2.4)拟合的曲线合成在一张图表中，制成气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线表；

步骤三、铝铸件气孔尺寸评估：对已知零件壁厚的铝铸件，通过实时成像进行气孔等级评价，将等级评价结果与步骤二建立的气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线表对照，获得铝铸件气孔实际尺寸评估结果。

将等级评价结果与气孔实际尺寸与实时成像等级建立关联曲线表对照，选取关联曲线表中，该评价等级对应尺寸的相邻两个点作为区间端点，该区间值作为气孔实际尺寸预估值。

本发明的实时成像原理：

当强度均匀的X射线束透照射物体时，被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。当X射线穿透被检物时,X射线被吸收的程度也不同这就使得不同部位透射X射线强度不同，再将透射后的X射线在胶片上曝光，得出X射线探伤底片。

实时成像与传统的胶片照相方法在数据收集环节不同，实时成像是用探测器将透射过样件的X射线进行收集并转换为数字信号，经计算机处理后转化为二维图像，在成像的过程中，电压强度、电流强度、透射角度、图像亮度、图像对比度等都会实时反馈在计算机软件，早期多数应用于焊缝质量检测，现阶段在航空航天、军事、汽车、医疗等领域也被广泛应用。

实施例1

一种基于实时成像等级评价的铝铸件气孔尺寸评估方法，包括以下步骤：

一、建立气孔实际尺寸与实时成像等级关联曲线：

1、在10mm厚铝板上人工制造气孔，气孔尺寸分别为1mm、1.5mm、2mm、……、9mm，根据ASTM E155对10mm厚铝板气孔进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线。

2、在10mm厚铝板后再加一层10mm后铝板，根据ASTM E155对20mm厚铝板气孔重新进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线。

3、在20mm厚铝板后再加一层10mm后铝板，根据ASTM E155对30mm厚铝板气孔重新进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线。

4、30mm厚铝板后再加一层10mm后铝板，根据ASTM E155对40mm厚铝板气孔重新进行实时成像等级评价，将对应评价等级与气孔尺寸拟合一条曲线。

二、在已知零件壁厚的前提下，通过实时成像快速进行气孔等级评价，选取该等级相邻两个点作为气孔实际尺寸的区间端点：

本实施例中，将10mm壁厚的零件进行气孔实际尺寸评估：10mm壁厚的零件，通过实时成像快速进行气孔等级评价，气孔实时成像评级为4级，如图2所示，根据步骤一中拟合的关联曲线，那么该气孔实际尺寸为1.5mm-2.5mm之间。

实施例2

如果数据样本充足(涵盖10～40mm壁厚以及1～9mm气孔尺寸的所有缺陷样本)的情况下，可以不采用人工制造气孔缺陷样本的方式，而是直接使用工业CT对样本铸件内部气孔进行测量，得出气孔尺寸实际，并进行实时成像评级评价，建立气孔实际尺寸与实时成像等级关联曲线。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。