铸件射线检测对内部气孔缺陷的识别与判定流程

铸件内部气孔是铸造工艺中常见缺陷，直接影响产品力学性能与使用安全——如发动机缸体的气孔可能导致泄漏，航空叶片的气孔会降低抗疲劳性。射线检测作为无损检测核心技术，通过射线穿透后的影像差异识别气孔，其流程的规范性直接决定判定结果的准确性。本文聚焦铸件射线检测中内部气孔的识别与判定全流程，从前期准备到结果验证，拆解各环节操作要点，为一线检测人员提供实践指引。

检测前期的基础准备

检测前需收集铸件核心信息：材质（如铸铁、铸钢、铝合金）决定射线衰减系数——铝合金衰减系数小，管电压选择更低；壁厚范围（如缸体5-20mm）直接影响透照参数；铸造工艺（砂型铸、熔模铸）关联气孔类型——砂型铸易生侵入型气孔，熔模铸多析出型气孔。这些信息是后续参数设定的基础。

需确认检测标准：汽车行业常用QC/T 262-2004《汽车用铸铝合金件射线照相检测方法》，航天行业用HB 5358.1-2004《航天零件射线照相检验》，不同标准对气孔的尺寸、数量阈值差异大。例如航天标准要求叶片气孔直径≤0.1mm，而汽车标准允许缸体非关键部位气孔≤1mm。

设备校准不可省略：射线机的管电压、管电流需用剂量仪校准，确保输出稳定；平板探测器（FPD）需用标准试块校准分辨率；像质计（如Fe型）按标准放置，验证检测灵敏度——能显示0.8mm金属丝，说明灵敏度符合GB/T 5677-2007要求。

安全防护是前提：射线属电离辐射，需设置警示标识，检测人员佩戴个人剂量计，操作时用遥控装置远离射线源，确保年剂量不超20mSv。

射线检测的参数设定

透照方式按铸件形状选择：轴类件用周向透照（射线源放轴中心，探测器绕轴一周，一次覆盖全圆周）；平板件用单壁单影（射线源与探测器分置两侧，适合厚度＜20mm）；厚壁管道用双壁单影（射线穿两层工件，探测器接收单层影像，适合厚度＞20mm）。

管电压与管电流需匹配厚度：钢件管电压公式参考U=20T+50（kV，T为壁厚）——10mm钢件用150kV，20mm用250kV；管电流决定射线强度，通常按“曝光量=管电流×时间”计算，如曝光量需20mAs，管电流5mA则时间4秒，避免电流过大导致设备过热。

曝光时间控制精度：时间过长易因工件微动导致图像模糊，过短则光子数不足噪声大。例如10mm钢件用5mA管电流，曝光30秒可平衡清晰度与噪声。

焦距调整保证几何清晰度：几何不清晰度Ug=(f×d)/F（f为焦点尺寸，d为工件到探测器距离），标准要求Ug≤0.2mm。若焦点f=1mm，d=10mm，则F≥(1×10)/0.2×5=250mm，焦距需设为250mm以上。

图像的获取与预处理

探测器选择匹配检测需求：CCD探测器适合精密铸件的高分辨率检测（如叶片的微米级气孔）；平板探测器（FPD）适合大面积快速检测（如汽车缸体）；碘化铯探测器转换效率高，适合低剂量检测。

采集环境需避光稳位：检测在暗室或屏蔽室进行，避免自然光干扰探测器；工件放置平稳，射线源、工件、探测器需同轴，防止影像畸变——如偏离10°会导致圆形气孔变成椭圆形。

降噪处理消除散射线干扰：散射线会产生杂点噪声，用3×3中值滤波去除椒盐噪声（保留边缘），或高斯滤波平滑高斯噪声。例如某铸件图像因散射线出现亮点，中值滤波后噪声消失。

对比度增强突出缺陷：气孔影像淡时，用直方图均衡化拉伸灰度范围（如将50-150灰度拉伸至0-255），或线性变换增强亮区。某图像气孔灰度值低，拉伸后亮区明显，便于识别。

几何校正修复畸变：若探测器与工件不平行，用透视变换校正——用标准圆试块获取畸变参数，再调整检测图像，确保气孔形状准确。

气孔缺陷的视觉特征识别

灰度特征是核心区分点：气孔为空腔，密度低于铸件材料，射线衰减少，探测器接收光子多，图像显示为高灰度亮区；夹渣（密度高）是暗区，缩孔（不规则空腔）是亮区但边缘粗糙——这是区分气孔与其他缺陷的关键。

形状特征对应气孔类型：析出型气孔（气体析出）呈圆形/椭圆形，边缘光滑（如铝合金针孔，直径0.1-0.5mm）；侵入型气孔（型砂气体侵入）形状不规则，边缘带毛刺（如砂型铸钢件气孔，直径1-5mm）；皮下气孔（表面下）为半球形，边缘清晰（如表面下2mm的气孔，显示为半圆形亮区）。

分布特征关联工艺问题：密集型气孔聚集在浇注系统附近（浇口、冒口处，气体来不及排出）；线性气孔沿晶粒边界排列（析出型，呈亮带）；单个气孔多在厚大部位（如法兰中心，冷却慢气体聚集）。

大小特征匹配标准要求：气孔尺寸从微米级（针孔）到厘米级（大气孔），精密铸件（如航空叶片）要求直径≤0.2mm，重型铸钢件（如轧机机架）允许≤5mm，但数量需符合标准。

定量分析与标准比对

尺寸测量用专业软件：ImageJ、VGStudio等工具测量气孔长径（最长尺寸）、短径（最短尺寸）、面积，需校准比例尺——如1像素对应0.1mm，100像素长径即10mm；不规则气孔测最大内切圆直径（更符合标准）。

密集度计算按标准公式：GB/T 5677-2007中，密集型气孔等级为一级（≤1个/100cm²）、二级（≤3个/100cm²）、三级（≤5个/100cm²）；或气孔面积占比≤0.5%（一级）、≤1%（二级）、≤2%（三级）。

条款对照需精准：QC/T 262-2004要求汽车铝合金件关键部位（燃烧室）不允许≥0.5mm气孔，非关键部位允许≤1mm、≤2个/10cm²；HB 5358.1-2004要求发动机叶片无≥0.1mm气孔，密集度≤0.1个/10cm²。

等级评定依结果判定：某铸钢件气孔直径1.5mm、数量2个/100cm²，对照GB/T 5677-2007二级要求（允许≤2mm、≤3个），判定为二级合格。

判定逻辑与结果验证

位置优先原则：关键受力部位（如桥梁腹板、发动机燃烧室）即使气孔小也可能不合格。例如缸体燃烧室壁有0.3mm气孔，虽尺寸符合标准，但因位置关键判定为不合格。

特征确认用多角度透照：第一次透照显示圆形亮区，换90度透照仍为圆形，说明是三维气孔；若变线性，则为裂纹（裂纹线性，不同角度均显示线性）。

重复检测解决疑问：影像模糊时，重新调整参数（如降低管电压、增加曝光时间）或换高分辨率探测器（CCD代替FPD）。某铸件气孔影像模糊，用100kV、3mA、20秒透照后，亮区清晰，确认是气孔。

记录与标识规范：结果需记录气孔位置（坐标/图示）、尺寸、数量、等级；不合格气孔用红漆圈出，方便后续补焊或报废。

常见误判因素及规避

散射线伪缺陷：散射线反射形成模糊亮区，用2mm铅板作背散射防护，或0.5mm铜滤板过滤低能射线。某铸件图像有模糊亮区，加铅板后消失，确认是散射线。

探测器噪声：电子噪声产生随机亮点，增加曝光时间（5秒变10秒）或用小波降噪。某图像有0.1mm亮点，增加时间后消失，说明是噪声。

表面污渍与划痕：油污、砂粒形成亮区/暗区，检测前用砂纸打磨、酒精清洗。某铸件表面有砂粒，图像显示亮区，清洗后重新透照，亮区消失。

其他缺陷混淆：缩孔（不规则亮区，边缘粗糙）、夹渣（暗区）、裂纹（线性）易与气孔混淆，按灰度（气孔亮、夹渣暗）、形状（气孔圆、裂纹线）、分布（气孔分散、缩孔集中热节）区分。某线性亮区换角度仍线性，判定为裂纹而非气孔。