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铸造铝合金针孔度的图像分析

日期:2018-11-14 12:39

  要介绍了利用图像自动分析仪对铸造铝合金进行针孔分析的方法!通过扫描合金的金相试样转换成图像并对图像加以处理消除噪音和设置阈值实现对针孔的鉴别#对针孔的数目$大 小$分布和形状等参数进行处理$分类和分级!结果表明利用图像分析仪进行铸件针孔度的定量 分析高效$准确! 关键词图像分析#铸造铝合金#针孔度 中图分类号 引言在生产条件下9铝合金铸件凝固时9会形成细小 的空洞9称为针孔O针孔通常分布在整个断面上9特 别是在凝固速度较慢的铸件厚大部位O针孔减小了 构件的实际受力面积9而且有可能成为裂纹源9并破 坏了材料的连续性9降低了铸件的强度和塑性 时9针孔还影响耐腐蚀和阳极氧化性能O因此9在铝合金铸件9特别是用于航空工业的铝合金铸件的验 收标准中9都明确提出对铸件的针孔级别进行限制O 根据 通常检验人员是将这五种级别的针孔照片与铸件切样进行对比9给出针孔等级O这种检验方法主观随 意性较大O随着测试技术的进步9对针孔度的检测 提出了更高的要求9需要把针孔的测量定量化9包括 收稿日期 )9女9硕士O针孔率\孔径\数量和分布状态O近年来9已有一些 关于针孔定量分析的研究报道 O笔者介绍了利用自动图像分析仪对试样进行连续自动扫描并对针 孔形态进行自动判别和分类研究的试验结果O 工作流程自动图像分析仪能对各种平面图像进行定量参 数测量和计算9应用现代图像处理技术和电子计算 机控制9使图像分析得到快速而且准确的结果O工 作流程见图 基像边界的长度是基像内外像点的累加计数经像点的定标因子换算可得到基像 的周长 测量基像内所包含的像点数经定标因子每个像点所占的面积元换算后即可得 到基像的面积单位测量面积内被测组织所占面积 由此可见在显微镜下测量的针孔面积分数实际上就是针孔的空间分布密度 筛分图像分析仪对基像按面积或弦长进行筛分这是一种累计计数方法可得到基像特征参 数的分布函数 实验仪器实验仪器为德国 公司生产的图像分析仪选用的软件平台是 分析系统在显微镜下观察由于针孔与基体的灰度不同通过设定灰度 阈值检测出针孔但是所得到的数据除针孔外 还有缩孔疏松夹杂物等铸造缺陷以及磨制试样时 所造成的划痕等缺陷笔者通过设定灰度和几何阈 值以消除其它缺陷和图像噪音准确地捕捉针孔 并通过设置工作台的移动步长使测量过程中扫描 区域不重叠金相试样在显微镜下扫描扫描面积 针孔试样制备实验合金选用航空铝合金 为了得到不同的针孔级别在熔炼过程中采用调整炉气相对湿度的 方法充氢经 氢气测定仪测定第一炉合金的含氢量为 将熔炼好的合金液进行砂型浇铸待冷却后在铸件凝固较慢的厚大部位取 样用线切割机加工试样断面为 阈值设置观察整个断面进行反复试验设定灰度面积阈 值使其分辨出所有针孔排除其它缺陷这两个参 数的优选和控制将直接影响测量的准确度如果金 相试样磨的平整没有划痕那么这些参数的设置就 很容易而且准确灰度阈值是求相体积分数的关 如果灰度阈值设置偏小就会漏掉一些针孔或者只能检测部分针孔如图 如果灰度阈值设置偏高就会识别到其它缺陷如图 但是为了检测到所有针孔设置一般稍微偏高这时候可通过 设置面积阈值去掉其它缺陷 铸造铝合金中针孔的典型形态针孔是在凝固过程中析出的通常分布于晶粒 或枝晶间观察发现针孔显微形态可用圆度来表 是一个系数如果只想接受理想的球形则 范围内时针孔都被认为是圆的根据圆度不同针孔形态大致分为 以下四种圆形见图 角形见图 针孔尺寸按照航空标准针孔级别是用单位面积上的针 孔数量和针孔直径来定义的定义针孔率为针孔体 积占测量体积的百分比经过定量分析后见表 其主要原因是两种试样的含氢量相差很大 所以单从数量上进行针孔度的评级是不科学的已经知道针孔并不是 标准的圆故软件计算出的直径是各种形态针孔的 当量直径 虽然是个近似值但是它在一定程度上反映了针孔的大小 针孔尺寸一般 针孔直径越大其产生的危害也越大铸件的力学性能越低 针孔的综合评定铸造铝合金广泛应用于汽车航空航天等多个 领域不同产品对针孔度的要求也不相同通过自 行设定评级标准本软件可提供多种评级方法传 统的针孔度检测是按照单位面积上的针孔个数评 级个数越多级别越高 针孔率反映针孔的空间分布密度是铸件气密性的重要指标故可以按照针 孔率的大小评级圆度反映针孔的空间形状在 针孔面积相同的情况下针孔圆度越大对力学性能 的影响越显著细长的针孔往往成为铸件的裂纹 源所以也可以按照针孔的几何形状评级 结论传统检测是单一从铸件针孔的个数对针孔度进 行分级是不全面的用图像自动分析仪进行针孔 度的检测可用针孔的数目针孔率密度分布和形 试验设备及应用试验设备的调平 实践经验颗粒分析比重计法测记时间的问题 标准化力学及工艺性能试验方法国家标准进行评价清理 铁素体可锻铸铁金相标准的建议 建筑钢结构焊接技术规程相关内容介绍 实验室认可实验室间比对的能力验证及稳健统计技术 第七讲 稳健统计技术三 安全评估中压空气储罐群的安全评估 专题讲座失效分析基础知识 状参数综合定义针孔度的级别从而实现对针孔的定量分析和空间分布的认识此方法高效准确值 得推广 参考文献! 图像处理技术在铝合金锭气缩孔检测中的应用 相体积分数的计算机图像识别测定法研究 铸造有色合金及其熔炼 铸造铝合金针孔度的图像分析作者: LIHui-ling, YANG Yun-long, CUI Guo-ming ZENGJian-min 作者单位: 广西大学有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室,南宁,530004 刊名: 理化检验-物理分册 英文刊名: PHYSICAL TESTING CHEMICALANALYSIS PART A:PHYSICAL TESTING 2005,41(12)被引用次数: 铸造针孔和钠变质对铸铝合金组织和性能的影响[期刊论文]-理化检验-物理分册2004(09) 图像处理技术在铝合金锭气缩孔检测中的应用[期刊论文]-铸造技术2003(03) 铝合金针孔度的预测1996(01) 4.秦国友 定量金相 1987 5.孙小华;骆宇时;秦东升 相体积分数的计算机图像识别测定法研究[期刊论文]-理化检验-物理分册 2003(12) 6.Chen Q;Ravindran HydrogenContent SolidificationTime PorosityFormation A356Alloy-A Semi-Empirical Model 2000 7.铸造有色合金及其熔炼联合编写组 铸造有色合金及其熔炼 1981 本文读者也读过(10条hao 提高化合物型变质剂定量分析精度的方法[期刊论文]-轻合金加工技术 2000,28(6) 陈坤.张萌.陈晓芳.CHENKun.ZHANG Meng.CHEN Xiao-fang 铜铬镧合金中第二相铬颗粒定量金相分析[期刊论文 ]-南昌大学学报(理科版)2005,29(2) 王浩.刘国权.秦湘阁.WANGHao.LIU Guoquan.QIN Xiangge Monte Carlo大尺度仿线D晶粒长大演变过程的研究 [期刊论文]-中国体视学与图像分析2007,12(3) 陈绍兰.闫洪.唐永春铸造亚共晶Al-Si合金显微组织中α枝晶相的定量分析[期刊论文]-铸造技术2010,31(9) Youwu.WuShusen.An Ping.Li Xiqian 铝液中含氢量的炉前定量检测系统的 研制与实验[期刊论文]-实验技术与管理2009,26(8) 冷轧工艺对冷轧冲压用板性能的影响[会议论文]-200810. 国产高纯TiO2粉体颗粒形貌扫描电镜分析[期刊论文]-电子显微学报2002,21(5) 引证文献(7条) 航空铝合金针孔缺陷自动分级的图像处理方法[期刊论文]-北京航空航天大学学报2011(6) 2.XU Zhengbing.ZOU Yongzhi.ZENG Jianmin New Inclusion Assessment Method AluminumAlloys- Electrochemical Method InclusionAssessment[期刊论文]-中国机械工程学报 2011(1) 不同含氢量ZL205A合金在线致密性检测技术研究[期刊论文]-中国铸造装备与技术 2007(4) 铝合金夹杂物的电化学表征[期刊论文]-特种铸造及有色合金2008(10) 纯铝中夹杂物检测方法的对比分析[期刊论文]-铸造技术2011(8) 夹杂物对工业纯铝组织性能的影响[期刊论文]-铸造2009(8)

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