Page 55 - 无损检测2025年第一期

孙留鹤，等：

相控阵相位相干成像技术在厚壁球铁件晶粒度测量评价中的应用

图 14 实物主轴横截面相控阵 PCI 图像
4 试验结果与分析 图15所示。所以正常的球墨铸铁件PA-PCI检测结
果中会有微弱信号且非密集的个别瑕疵显示。各试
（1）由试块1、试块2的试验结果可知，人工缺陷
块信息和PA-PCI检测数据如表1所示（①粗晶反射
反射信号显示较强烈、形状规则，图像颜色为暗红色；
图像的满屏百分比按照图像的所有瑕疵综合计算，
粗晶反射信号形状不规则、密度不均匀、强度也不同。
若瑕疵的间距小于最大瑕疵的长度，相邻的瑕疵必
（2） 由试块3的试验结果可知，PCI检测结果与
须视为一个瑕疵，对于较密集的瑕疵，四周瑕疵的
金相检测结果相符，验证了PCI的准确性。分析金
边界连线后可视为一个瑕疵；② PCI结果中对应的
相检测数据发现，主轴椭圆弧位置的激冷效果从距
A扫信号幅值高度分级标准为：1%~10%是较弱，
离加工面110~130 mm处开始出现激冷效果减弱的
10%~20%是中强，20%~30%是强，30%~100%
现象，与铸造理论基本相符，铁模对铸件的激冷效果
是极强），其中磁粉和超声检测均为1级，证明使用
由外到内逐渐减弱。
常规手段的检测结果均为合格，无明显的缺陷显
（3）依据行业标准，对风电铸件不合格的金相
示。金相检测的结果与PCI结果具有较好的对应
区域（石墨尺寸小于5级）进行PCI检测经验总结可
关系。
知，图像的瑕疵特征多为圆形、较密集、反射强度强、
瑕疵A扫信号占满屏百分比不小于25%。
（4）依据铸造理论，球状石墨在两种情况下形
核、生长，一是温度在液相线以上，球状石墨通过形
核、生长而从铁液中析出；二是共晶转变时析出共
晶球状石墨。前者析出的球体较大、数量较少；后
者发生在液相中已存在初生奥氏体时，析出的球状
石墨尺寸小而数量多。因此在球墨铸铁金相视场
中常可看到尺寸相差很大的两种球体共同存在，如 图 15 两种石墨球共存一个金相视场的现象示例

表1 各试块信息和PA-PCI试验结果
试块信息 PA-PCI检测结果
序号 质量要求 反射体 反射体 粗晶反射图像情况
类型
金相 磁粉 超声 名称 尺寸/mm 尺寸/mm 信号强烈程度 占满屏百分比 疏密度与类型
1 对比试块 5—8级 1级 1级 短横孔 φ2 φ2.06 较弱 3% 零星/线性
2 模拟试块 3—4级 1级 1级 粗晶 中心区φ20 中心区φ25 极强 25%~50% 较密集/圆形
3 模拟试块 3—4级 1级 1级 粗晶 90~110 90~120 强 25% 密集/圆形与条形
4 实物标块 5—8级 1级 1级 激冷层 理论厚度150 170 中强 15% 密集/线性

5 结论
的PCI粗晶图像进行比对，参考铸造理论综合评估
（1）采用与被检试块同材料的实物参考试块、 后发现，PA-PCI技术可以相对准确地确定冷铁的激
粗晶试块，以金相检测结果为标准支撑，采集足够多 冷层深度范围；该技术通过评估瑕疵的疏密度、信号

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2025 年 第 47 卷 第 1 期
无损检测