CN109827528A - 一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，通过对被测铸件和标准试块进行透照，获得被测铸件底片和标准试块底片后，利用黑白密度计测定获取标准试块的黑度值、被测铸件底片缺陷位置的黑度值和被测铸件底片缺陷位置相邻的无缺陷位置的黑度值，本发明的标准试块的黑度值对应标准试块相应位置的厚度；通过对比确定与被测铸件的缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，对比确定与被测铸件的缺陷位置相邻的无缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，最后对标准试块的这两个厚度做差，得到的差值结果即为铸件缺陷沿厚度方向尺寸。本发明可以判断出大型铸件内部存在的缺陷沿射线透照方向的尺寸。

Description

一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法

技术领域

本发明属于材料检测技术领域，具体涉及一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法。

背景技术

大型铸件制造业是一个非常特殊的行业，既是我国经济建设、发展国民经济的关键性行业，也是我国重大装备制造业的基础。一个国家经济命脉的不可或缺的战略性行业，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要标志。大型铸件产品是电力、冶金、石化、造船、铁路、矿山、航空航天、军工、工程等装备的基础部件，其经济带动性强，辐射作用大，是产业链上不可缺少的重要一环。

由于大型铸件越来越显现出重要的地位，对其内部质量要求也不断提高，质量控制越来越严格。在铸造过程中铸件常见缺陷主要包括：体积类缺陷，如气孔、疏松、夹渣等，平面型缺陷，如裂纹、未焊透、未熔合等。一般情况下，铸件在切除冒口、熔接修补、粗加工或焊接之后，都要进行质量检测。由于大型铸件结构复杂、体积较大。对于表面缺陷，采用液体渗透检测；对于内部缺陷，由于铸造的致密性较差或晶粒较为粗大，利用超声波检测，反射杂波严重，同时对波在铸件内部传播构成影响，所以一般不采用超声波进行检测，主要采用射线照相检测方法对铸件的内部质量进行控制。

目前采用的射线照相检测方法是根据底片进行评判，依据底片的影像特点判定缺陷的性质，依据缺陷的影像尺寸对缺陷进行尺寸测定，所测得的尺寸为缺陷在与透照方向相垂直的投影尺寸。缺陷沿透照方向的尺寸，即缺陷的高度尺寸(沿铸件厚度方向尺寸)不能通过底片影像来确定，缺陷的密集程度可以按照技术条件中规定面积允许的数量来限制，而缺陷沿铸件厚度方向的尺寸对铸件的强度以及对铸件的使用寿命起着至关重要的作用。目前的检测方法只能检测出缺陷的性质、数量、平面投影尺寸及其位置，而对缺陷的高度尺寸(厚度方向尺寸)无法进行有效的检测。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其目的是为了实现对大型铸件缺陷沿厚度方向的尺寸进行测定。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以解决：

一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，包括以下步骤：

步骤1.对被测铸件和标准试块进行透照，获得被测铸件底片和标准试块底片；

步骤2.根据步骤1获得的被测铸件底片、标准试块底片获取所述标准试块的黑度值、被测铸件的黑度值，所述标准试块的黑度值对应所述标准试块相应位置的厚度；

步骤3.将所述标准试块的黑度值与被测铸件的黑度值进行对比，根据所述标准试块各部位厚度与黑度值的对应关系确定所述被测铸件的缺陷沿厚度方向的尺寸。

进一步地，所述步骤2中被测铸件底片的黑度值包括被测铸件底片缺陷位置的黑度值和被测铸件底片缺陷位置相邻的无缺陷位置的黑度值。

进一步地，所述步骤3中通过对比确定与被测铸件的缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，对比确定与被测铸件的缺陷位置相邻的无缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，计算标准试块的这两个厚度的差值即为铸件缺陷沿厚度方向尺寸。

进一步地，所述步骤2中通过黑白密度计获取黑度值。

进一步地，所述步骤1的标准试块包括阶梯状铸件试块、平板试块和万能试块。

进一步地，直接对被测铸件和阶梯状铸件试块进行透照，获得被测铸件底片和阶梯状铸件试块底片。

进一步地，将阶梯状铸件试块和平板试块叠加后，对被测铸件和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块进行透照，获得被测铸件底片和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块底片。

进一步地，直接对被测铸件和万能试块进行透照，获得被测铸件底片和万能试块底片。

进一步地，所述阶梯状铸件试块和平板试块的长度和宽度相等，所述阶梯状铸件试块设置有阶梯10个。

进一步地，所述万能试块为阶梯状，万能试块的底部大平面上，与每个阶梯中心相对应的位置分别开设有横槽，横槽的宽度为20mm，每个横槽的深度连续变化，且每个横槽两端的深度差为6mm，每个横槽的最浅深度均为2mm。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明通过对被测铸件和标准试块进行透照，获得被测铸件底片和标准试块底片后，利用黑白密度计测定获取标准试块的黑度值、被测铸件底片缺陷位置的黑度值和被测铸件底片缺陷位置相邻的无缺陷位置的黑度值，本发明的标准试块的黑度值对应标准试块相应位置的厚度；通过对比确定与被测铸件的缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，对比确定与被测铸件的缺陷位置相邻的无缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，最后对标准试块的这两个厚度做差，得到的差值结果即为铸件缺陷沿厚度方向尺寸。综上，本发明可以判断出大型铸件内部存在的缺陷沿射线透照方向的尺寸，即沿铸件厚度方向的尺寸。

进一步地，本发明的标准试块包括阶梯状铸件试块、平板试块和万能试块，当阶梯状铸件试块的厚度能够满足对大型铸件的测定时，可直接对被测铸件和阶梯状铸件试块进行透照，获得被测铸件底片和阶梯状铸件试块底片，进而通过分析计算得到大型铸件缺陷沿厚度方向尺寸；当阶梯状铸件试块的厚度不能满足对大型铸件的测定时，将阶梯状铸件试块和平板试块叠加后，对被测铸件和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块进行透照，获得被测铸件底片和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块底片，进而通过分析计算得到大型铸件缺陷沿厚度方向尺寸，阶梯状铸件试块和平板试块的长度和宽度相等，便于叠加。因此本发明可根据实际测定情况，进行灵活的试块组合，方便操作，试块可以重复使用，减轻了测量的成本。

进一步地，万能试块为阶梯状，万能试块的底部大平面上，与每个阶梯中心相对应的位置分别开设有横槽，横槽的宽度为20mm，每个横槽的深度连续变化，且每个横槽两端的深度差为6mm，，每个横槽的最浅深度均为2mm，万能试块采用了对模拟缺陷深度的连续设计，不存在较大偏差，直接对被测铸件和万能试块进行透照，获得被测铸件底片和万能试块底片，通过分析计算得到大型铸件缺陷沿厚度方向尺寸，这样测得的大型铸件缺陷沿厚度方向尺寸得精确度更高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法的阶梯状铸件试块示意图；

图2是本发明一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法的平板试块示意图；

图3是本发明一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法的万能试块主视图；

图4是本发明一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法的万能试块仰视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1.对被测铸件和标准试块进行透照，获得被测铸件底片和标准试块底片；

步骤2.根据步骤1获得的被测铸件底片、标准试块底片，利用黑白密度计测量获取标准试块的黑度值、被测铸件的黑度值，标准试块的黑度值对应标准试块相应位置的厚度；具体的，被测铸件底片的黑度值包括被测铸件底片缺陷位置的黑度值和被测铸件底片缺陷位置相邻的无缺陷位置的黑度值；

步骤3.对比标准试块的黑度值、被测铸件的黑度值，根据标准试块各部位厚度与黑度值的对应关系确定被测铸件的缺陷沿厚度方向的尺寸；具体的，通过对比确定与被测铸件的缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，对比确定与被测铸件的缺陷位置相邻的无缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，计算标准试块的这两个厚度的差值即为铸件缺陷沿厚度方向尺寸。

本方法中标准试块材质与被测铸件的材质相同或类似，如标准试块和被测铸件材质可以为铝合金、钢件等。

作为本发明的某一优选实施例，标准试块选用钢模铸造，能够有效提高铸件质量，满足GB/T9438-2013标准Ⅱ类铸件质量要求，从而降低标准试块本体铸造缺陷对试验结果的影响。标准试块包括阶梯状铸件试块、平板试块和万能试块等。

如图1所示，阶梯状铸件试块尺寸为300mm×100mm×20mm，每个阶梯厚度分别为2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm(尺寸公差为13级)；

如图2所示，优选的，平板试块共3块，其中，试块尺寸为300mm×100mm×10mm的有2块，试块尺寸为300×100×40mm有1块；

结合图3和图4所示，万能试块尺寸为400mm×100mm×55mm，每个阶梯的宽度均为50mm，邻两阶梯之间的高度差为5mm，如图4所示，在万能试块的底部平面上，与每个阶梯中心相对应的位置分别开设有横槽，横槽的宽度为20mm，每个横槽的深度连续变化，且每个横槽两端的深度差为6mm，每个阶梯上横槽最浅深度均为2mm，横槽底部为平面状。

用阶梯状铸件试块测定时，在相同的条件(相同的机器、相同的焦距、相同的透照电压、相同的曝光时间)和相同的暗室处理条件下对标准试块和被测铸件进行透照，并进行暗室处理，把所得的底片用黑白密度计分别在缺陷处和相邻无缺陷处测量出相应的黑度值，或用近似做法在相同的观片灯下进行观察，通过对比确定与被测铸件的缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，对比确定与被测铸件的缺陷位置相邻的无缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，计算标准试块的这两个厚度的差值即为铸件缺陷沿厚度方向尺寸。

在测定时可以根据需要将阶梯状铸件试块与平板试块组合使用，平板试块与阶梯试块组合成不同厚度，使得整体厚度包含工件缺陷处的厚度。具体的，当阶梯状铸件试块的厚度不能满足对大型铸件的测定时，将阶梯状铸件试块和平板试块进行任意组合叠加后，对被测铸件和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块进行透照，获得被测铸件底片和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块底片，进而通过分析计算得到大型铸件缺陷沿厚度方向尺寸。关于阶梯状铸件试块和平板试块组合叠加方式，可以为300mm×100mm×10mm的2块平板试块和300×100×40mm的1块平板试块与阶梯状铸件试块进行组合，也可以为300mm×100mm×10mm的1块平板试块和300×100×40mm的1块平板试块与阶梯状铸件试块进行组合，也可以为300mm×100mm×10mm的2块平板试块与阶梯状铸件试块进行组合，也可以为300×100×40mm的1块平板试块与阶梯状铸件试块进行组合，或者还可以是更多的平板试块与阶梯状铸件试块进行组合。

在被检测的铸件中可能存在不同类型的缺陷，根据射线检测原理，只有在检测区域对射线的吸收存在较大差别时，才会在底片上产生明显的影像，达到人眼识别阀值时才能被人们识别，否则将不会被识别出来。在检测过程中由于射线的透照方向是固定的，所以与射线法线平行的平面型缺陷，如裂纹、冷隔、未熔合等平面型缺陷不易被检测出来。射线照相检测主要适用于体积型缺陷的检测，如气孔、疏松、夹渣等的检测，原因是无论射线由哪个方向进行透照，对透过射线的强度影响不大，均可以在底片上形成影像。当然，射线检测是可检测出裂纹、未焊透、未熔合等平面型缺陷，只有根据分析判断，选取适当的透照方向，沿着与缺陷主平面平行的方向透照平面型缺陷是可以检出的，平行度越高才能提高检出率，否则，检出率会大大降低。射线检测的主要优点是：可检测铸件内部的缺陷，结果直观，可以判断出缺陷的性质，大小，密集程度及严重程度，被检测对象的要求基本不受零件材料、形状、外部轮廓尺寸的限制。

射线照相检测是基于在射线的照射下，被检铸件对透入射线强度的不同吸收来检测零件内部有无缺陷的无损检测方法。实际检测中，由于零件各部分密度高低不同的差异和厚度大小不同的变化，或由于零件内部成分改变导致的对射线强度吸收特性差异，在零件的不同部位会吸收不同量的透入射线，使得不同部位透过射线的强度发生改变。利用射线照相用胶片作为记录介质，记录透过零件未被吸收的射线形成潜影，经过暗室处理形成黑度不同的影像。在透过射线强度大的部位，射线照相用胶片影像黒度较大，而被吸收强度小的部位，影像黒度较小，不同的黑度差形成影像。根据射线照相用胶片上的影像特征，包括影像所处的位置，影像各部位的黒度差异，影像的形状特点，再结合铸件的冷热加工方法，以及零件的结构特点，进行综合分析可以判断出缺陷的性质、缺陷大小和密度分布。根据射线检测理论，依据射线照相用胶片的黒度可以判断出缺陷的相对严重程度，在其他条件限定的前提下，通过设计不同形式的试块，通过实验，采取进行黑度比较的方式，可以较为准确的判断出铸件内部存在的缺陷沿射线透照方向的尺寸，即沿铸件厚度方向的尺寸。

射线照相用胶片的影像，即不同区域黑白程度不同形成的对比度，在射线照相检测中，影像的对比度定义为射线照片上两个区域的黑度差，从物体厚度的一个小的增加量，将会在底片上产生不同的对比度。理论上有射线照相对比度ΔD的基本公式：

公式中，△T为物质厚度变化量；ΔD为由厚度变化量ΔT引起的两区域的对比度，即黑度差；μ为衰减系数，相关于射线的能量，也相关于所穿过物质的原子序数；G为胶片特性曲线的梯度；n为散射比。

由上式可以看到，某个细节(缺陷)影像的射线照相对比度相关于一系列因素，这些因素决定于下列三个方面：

1)物质本身的性质和尺寸-----ΔT、μ

2)射线照相技术参数----μ、n、G

3)被透照物质本身的性质和尺寸----μ、n。

为了得到较高的射线照相对比度主要应遵循以下几点：

选用可能的较低能量的射线透照，以提高衰减系数μ。

减少到达胶片的散射线强度，以降低散射比n。

选用质量优良的胶片，采用良好的暗室处理技术，以获得较高的梯度G。

若上式中的其他因素不变，即胶片类型、透照条件和暗室处理等相同时，根据底片黑度差可以大致判断铸件的厚度差，当然若铸件中存在体积型缺陷时，也可以用来判断缺陷在沿射线透照方向的大致尺寸。

本发明是对投影面积较大的体积型缺陷进行高度测量的一种近似做法，不能用来对面积型缺陷，如裂纹、冷隔等进行高度测量。由于阶梯状铸件试块存在一定的台阶数值差，所以存在一定的偏差，偏差级差为2mm。万能试块采用了对模拟缺陷深度的连续设计，不存在较大偏差，能够对缺陷高度的测定。

本发明可以判断出大型铸件内部存在的缺陷沿射线透照方向的尺寸，即沿铸件厚度方向的尺寸。所使用的标准试块可以重复使用，减轻了测量的成本。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.对被测铸件和标准试块进行透照，获得被测铸件底片和标准试块底片；

步骤2.根据步骤1获得的被测铸件底片、标准试块底片获取所述标准试块的黑度值、被测铸件的黑度值，所述标准试块的黑度值对应所述标准试块相应位置的厚度；

步骤3.将所述标准试块的黑度值与被测铸件的黑度值进行对比，根据所述标准试块各部位厚度与黑度值的对应关系确定所述被测铸件的缺陷沿厚度方向的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，所述步骤2中被测铸件底片的黑度值包括被测铸件底片缺陷位置的黑度值和被测铸件底片缺陷位置相邻的无缺陷位置的黑度值。

3.根据权利要求2所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，所述步骤3中通过对比确定与被测铸件的缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，对比确定与被测铸件的缺陷位置相邻的无缺陷处黑度值相同的标准试块的黑度值所对应的厚度，计算标准试块的这两个厚度的差值即为铸件缺陷沿厚度方向尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，所述步骤2中通过黑白密度计获取黑度值。

5.根据权利要求3所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，所述步骤1的标准试块包括阶梯状铸件试块、平板试块和万能试块。

6.根据权利要求5所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，直接对被测铸件和阶梯状铸件试块进行透照，获得被测铸件底片和阶梯状铸件试块底片。

7.根据权利要求5所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，将阶梯状铸件试块和平板试块叠加后，对被测铸件和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块进行透照，获得被测铸件底片和阶梯状铸件试块与平板试块叠加后的试块底片。

8.根据权利要求5所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，直接对被测铸件和万能试块进行透照，获得被测铸件底片和万能试块底片。

9.根据权利要求5所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，所述阶梯状铸件试块和平板试块的长度和宽度相等，所述阶梯状铸件试块设置有阶梯10个。

10.根据权利要求5所述的一种铸件缺陷沿厚度方向的尺寸的测定方法，其特征在于，所述万能试块为阶梯状，万能试块的底部大平面上，与每个阶梯中心相对应的位置分别开设有横槽，横槽的宽度为20mm，每个横槽的深度连续变化，且每个横槽两端的深度差为6mm，每个横槽的最浅深度均为2mm。