(教学课件)渗透检测

（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
裂纹中的渗透液溢出表面
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粉末显像剂的作用原理
第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
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，
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：
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
5.1 渗透检测的基本原理
一、 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。
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θ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，θ越
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
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 5～20 min。 渗透时间包括浸涂时间和滴落时间。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 三、缺陷显像的判别
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。
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 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
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
大，液体对固体工件的润湿能力越小。
润湿作用于液体的表面张力有关。
θ
内聚力大的液体，表面张力系数
θ
大，对固体的接触角也大。
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接触角θ
(a) θ>90° (b) θ<90
第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 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
毛细现象
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
一、 渗透检测的基本步骤
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
5.2 渗透检测技术
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。
F l
式中：σ—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。
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 2、
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
1、
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。
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 二、
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。
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。
闪点 flash point 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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
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。
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。
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h 毛细现象使液体在管内上升或下降的精高品 P度PT 模板
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
4、
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？)
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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法 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。
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
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
第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
第5章 渗透检测（着色探伤）
5.1 渗透检测的基本原理 5.2 渗透检测技术
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第第五章6章渗常透检用测无损检测方法
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。