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第5章渗透检测 5 1渗透检测的基本原理5 2渗透检测技术 第五章渗透检测 着色探伤 渗透检测是一种检测材料或零件表面和近表面开口缺陷的无损检测技术 它几乎不受被检部件的形状 大小 组织结构 化学成分和缺陷方位的限制 可广泛使用于锻件 铸件 焊接件等各种加工工艺的质量检验 以及金属 陶瓷 玻璃 塑料 粉末冶金等各种材料制造的零件的质量检测 渗透检测不需要特别复杂的设备 操作简单 缺陷显示直观 检测灵敏度高 检测费用低 对复杂零件可一次检测出各个方向的缺陷 但是 渗透检测受被检物体表面粗糙度的影响较大 不适用于多孔材料及其制品的检测 同时 该技术也受检测人员技术水平影响较大 渗透检测技术只能检测出表面开口缺陷 对内部缺陷无能为力 第五章渗透检测 一 渗透检测的基本原理 液体渗透检测的基本原理是由于渗透液的湿润作用和毛细现象而进入表面开口的缺陷 随后被吸附和显像 渗透作用的深度和速度与渗透液的表面张力 粘附力 内聚力 渗透时间 材料的表面状况 缺陷的大小及类型等因素有关 5 1渗透检测的基本原理 第五章渗透检测 1 液体的表面张力 作用在液体表面而使液体表面收缩并趋于最小表面积的力 称为液体的表面张力 表面张力产生的原因是因液体分子之间客观存在着强烈的吸引力 由于这个力的作用 液体分子才进行结合 成为液态整体 液体的表面张力是两个共存相之间出现的一种界面现象 是液体表面层收缩趋势的表现 第五章渗透检测 在液体内部的每一个分子所受的力是平衡的 即合力为零 而处于表面层上的分子 上部受气体分子的吸引 下部受液体分子的吸引 由于气体分子的浓度远小于液体分子的浓度 因此表面层上的分子所受下边液体的引力大于上边气体的引力 合力不为零 方向指向液体内部 这个合力 就是所说的表面张力 它总是力图使液体表面积收缩到可能达到的最小程度 表面张力的大小可表示为 式中 表面张力系数 为液体边界线单位长度的表面张力 N m l 为液面的长度 第五章渗透检测 容易挥发的液体 如丙酮 酒精 比不易挥发的液体 如水银 的表面张力系数小 同一种液体 高温时比低温时的表面张力系数小 含有杂质的液体比纯净的液体的表面张力系数小 2 液体的润湿作用 润湿是固体表面上的气体被液体取代的过程 渗透液润湿金属表面或其他固体材料表面的能力 是判定其是否具有高的渗透能力的一个最重要的性能 液体对固体的润湿程度 可以用它们的接触角的大小来表示 把两种互不相溶的物质间的交界面称为界面 则接触角 就是指液固界面与液气界面处液体表面的切线所夹的角度 由图可知 越大 液体对固体工件的润湿能力越小 第五章渗透检测 接触角 a 90 b 90 润湿作用于液体的表面张力有关 内聚力大的液体 表面张力系数大 对固体的接触角也大 3 液体的毛细现象把一根内径很细的玻璃管插入液体内 根据液体对管子的润湿能力的不同 管内的液面高度就会发生不同的变化 如果液体能够润湿管子 则液面在管内上升 且形成凹形 如图 a 所示 如果液体对管子没有润湿能力 那么管内的液面下降 且成为凸形弯曲 如图 b 所示 这种弯曲的液面 称为弯月面 液体的润湿能力越强 管内液面上升越高 以上这种细管内液面高度的变化现象 称为液体的毛细现象 毛细现象的动力为 固体管壁分子吸引液体分子 引起液体密度增加 产生侧向斥压强推动附面层上升 形成弯月面 由弯月面表面张力收缩提拉液柱上升 平衡时 管壁侧向斥压力通过表面张力传递 与液柱重力平衡 第五章渗透检测 毛细现象 毛细现象使液体在管内上升或下降的高度 4 液体渗透检测基本原理 将零件表面的开口缺陷看作是毛细管或毛细缝隙 液体渗透检测法的基本原理是依据物理学中液体对固体的润湿能力和毛细现象为基础的 包括渗透和上升现象 首先将被探工件浸涂具有高度渗透能力的渗透液 由于液体的润湿作用和毛细现象 渗透液便渗入工件表面缺陷中 然后将工件缺陷以外的多余渗透液清洗干净 再涂一层吸附力很强的白色显像剂 将渗入裂缝中的渗透液吸出来 形成一个放大的缺陷显示 在白色涂层上便显示出缺陷的形状和位置的鲜明图案 从而达到了无损检测的目的 不加显像剂是否可检测出缺陷 第五章渗透检测 裂纹中的渗透液溢出表面 粉末显像剂的作用原理 渗透剂是渗透检测中最关键的材料 直接影响检测的精度 渗透剂应具有以下性能 1 渗透性能好 2 易清洗 3 对荧光渗透剂 荧光灰度要高 对着色渗透剂 色彩要鲜艳 4 酸碱度要呈中性 对备检部件无腐蚀 毒性小 对人体无害 对环境污染小 5 闪点高 不易着火 6 制造原料来源方便 价格低 第五章渗透检测 闪点flashpoint在一稳定的空气环境中 可燃性液体或固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下被闪燃时的最低温度 可燃液体的闪点随其浓度的变化而变化 渗透剂按显像方式可分为荧光渗透剂和着色渗透剂两种 按清洗方法可分为水洗型渗透剂 后乳化型渗透剂和溶剂去除型渗透剂三种 水洗型 在渗透剂中加入了乳化剂 可直接用水清洗 后乳化型 渗透剂中不含乳化剂 在渗透完成后 给零件表面的渗透剂加乳化剂 溶剂去除型 渗透剂中不用乳化剂 利用有机溶剂 如汽油 酒精 丙酮 来清洗零件表面多余的渗透剂 第五章渗透检测 二 乳化作用 在表面活性剂的作用下 把原来不相溶的液体变为可溶性的 成为稳定的乳化液 这种作用称为乳化作用 所用的这种物质叫乳化剂 例如 把水和油一起倒进容器中 静置后就会出现分层现象 形成明显的界面 如果加以搅拌 使油分散在水中 形成乳浊液 但稍静置 又会分成明显的两层 如果在容器中加入合适的乳化剂 经搅拌混合后 可形成稳定的乳浊液 这一类乳化剂是由具有亲水基和亲油基 又叫憎水基 的两亲分子构成的 它能吸附在水和油的界面上 起一种搭桥的作用 不仅防止了水和油的互相排斥 而且把两者紧紧地连接在自己的两端 使油和水不相分离 这样就把渗透液变成可溶性的了 经这样处理后的渗透液在检测清洗时 很容易被水洗掉 保证了检测工作的顺利进行 第五章渗透检测 液体渗透检测方法很多 可按不同的标准对其进行分类 按缺陷的显示方法不同 可分为着色法和荧光法 按渗透液的清洗方法不同 可分为自乳化型 后乳化型和溶剂清洗型 按缺陷的性质不同 可分为检查表面缺陷的表面检测法和检查穿透型缺陷的检漏法 按施加检测剂的方式不同 可分为浸涂法 刷涂法 喷涂法 流涂法和静电喷涂法等 5 2渗透检测技术 第五章渗透检测 主要介绍着色渗透检测法 该方法一般分为七个基本步骤 预清洗 前处理 渗透 清洗 干燥 显像 观察及后处理 一 渗透检测的基本步骤 第五章渗透检测 1 预清洗 前处理 为得到良好的检测效果 首要条件是使渗透液充分浸入缺陷内 预先消除可能阻碍渗透 影响缺陷显示的各种原因的操作称为前处理 它是影响缺陷检出灵敏度的重要基本操作 轻度的污物及油脂附着等可用溶剂洗净液清除 如果涂料 氧化皮等全部覆盖了检测部位的表面 则渗透液将不能渗入缺陷 材料或工件表面洗净后必须进行干燥 除去缺陷内残存的洗净液和水等 否则将阻碍渗透或者使渗透液劣化 并容易产生虚假缺陷显示 第五章渗透检测 预清洗方法 1 机械方法 吹沙 抛光 钢刷及超声波清洗等 2 化学方法 酸洗 碱洗 3 溶剂去除法 利用酒精 丙酮等进行液体清洗 第五章渗透检测 2 渗透渗透就是使渗透液吸入缺陷内部的操作 为达到充分渗透 必须在渗透过程中一直使渗透液充分覆盖受检表面 实际工作中 应根据零件的数量 大小 形状以及渗透液的种类来选择具体的覆盖方法 浸涂法 刷涂法 喷涂法 流涂法和静电喷涂法 一般情况下 渗透剂的使用温度为15 40 根据零件的不同要求发现的缺陷种类不同 表面状态的不同和渗透剂的种类不同选择不同的渗透时间 一般渗透时间为5 20min 渗透时间包括浸涂时间和滴落时间 对于有些零件在渗透的同时可以加载荷 使细小的裂缝张开 有利于渗透剂的渗入 以便检测到细微的裂纹 第五章渗透检测 3 清洗在涂敷渗透剂并保持适当的时间之后 应从零件表面去除多余的渗透剂 但又不能将已渗入缺陷中的渗透剂清洗出来 以保证取得最高的检验灵敏度 水洗型渗透剂可用水直接去除 水洗的方法有搅拌水浸洗 喷枪水冲洗和多喷头集中喷洗几种 应注意控制水洗的温度 时间和压力大小 后乳化型渗透剂在乳化后 用水去除 要注意乳化的时间要适当 时间太长 细小缺陷内部的渗透剂易被乳化而清洗掉 时间太短 零件表面的渗透剂乳化不良 表面清洗不干净 溶剂去除型渗透剂使用溶剂擦除即可 第五章渗透检测 4 干燥干燥的目的是去除零件表面的水分 溶剂型渗透剂的去除不必进行专门的干燥过程 用水洗的零件 若采用干粉显示或非水湿型显像工艺 在显像前必须进行干燥 若采用含水湿型显像剂 水洗后可直接显像 然后进行干燥处理 干燥的方法有 用干净的布擦干 用压缩空气吹干 用热风吹干 热空气循环烘干等 干燥的温度不能太高 以防止将缺陷中的渗透剂也同时烘干 致使在显像时渗透剂不能被吸附到零件表面上 并且应尽量缩短干燥时间 在干燥过程中 如果操作者手上有油污 或零件筐和吊具上有残存的渗透剂等 会对零件表面造成污染而产生虚假的缺陷显示 凡此种种情况实际操作过程中都应予以避免 第五章渗透检测 5 显像显像就是用显像剂将零件表面缺陷内的渗透剂吸附至零件表面 形成清晰可见的缺陷图像 根据显像剂的不同 显像方式可分为干式 水型和非水型 零件表面涂敷的显像剂要施加均匀 且一次涂敷完毕 一个部位不允许反复涂敷 第五章渗透检测 6 观察在着色检验时 显像后的零件可在自然光或白光下观察 不需要特别的观察装置 在荧光检验时 则应将显像后的零件放在暗室内 在紫外线的照射下进行观察 对于某些虚假显示 可用干净的布或棉球沾少许酒精擦拭显示部位 擦拭后显示部位仍能显示的为真实缺陷显示 不能再现的为虚假显示 检验时可根据缺陷中渗出渗透剂的多少来粗略估计缺陷的深度 第五章渗透检测 7 后处理渗透检测后应及时将零件表面的残留渗透剂和显像剂清洗干净 对于多数显像剂和渗透液残留物 采用压缩空气吹拂或水洗的方法即可去除 对于那些需要重复进行渗透检测的零件 使用环境特殊的零件 应当用溶剂进行彻底清洗 第五章渗透检测 第五章渗透检测 二 常见缺陷的现象特征常见的缺陷有 缩裂 热裂 冷裂 锻造裂纹 焊接裂纹 热影响区裂纹 弧坑裂纹 磨削裂纹 淬火裂纹 应力腐蚀裂纹 冷隔 折叠 分层 气孔 夹渣 氧化夹渣 疏松等 第五章渗透检测 三 缺陷显像的判别 一 真实缺陷的显示零件表面的真实缺陷大致可分四类 1 连续线状缺陷 包括裂纹 冷隔 铸造折叠等缺陷2 断续线状缺陷 零件进行表面加工时 线性缺陷可能被部分堵住而显示为断续的线状3 圆形显像 通常为铸件表面的气孔 针孔 铁豆或疏松等缺陷4 小点状显像 针孔 显微疏松等缺陷 第五章渗透检测 二 虚假的显像在零件的表面由于渗透及污染和清洗不干净而产生的显像成为虚假显像 虚假显像从显像特征分析很容易识别 用蘸有酒精的棉球擦拭 虚假的显像容易被擦掉 且不再重新显像 第五章渗透检测 四 液体渗透检测技术