《无损检测（第2版）》 课件第五章 渗透检测

无损检测（第2版）

第五章渗透检测第一节渗透检测的物理基础2渗透检测特点：（一）、优势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。广泛适用于各种加工工艺及材料的质量检验。渗透检测不需要特别复杂的设备，操作简单，检测费用低。缺陷显示直观，检测灵敏度高，对复杂零件可一次检测出各个方向的缺陷。（二）、劣势受被检物体表面粗糙度的影响较大，只能检出表面开口的缺陷，对内部缺陷无能为力。不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件。难以确定缺陷的实际深度，难以定量评价缺陷，检出结果受操作者影响大。一、渗透检测的基本原理3液体渗透检测的基本原理是利用渗透液的润湿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。（一）表面张力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。液体表面层中的分子一方面受到液体内部的吸引力，称为内聚力；另一方面受到其相邻气体分子的吸引力。由于后一种力比内聚力小，因而液体表面层中的分子有被拉进液体内部的趋势。一、渗透检测的基本原理4（二）液体的润湿作用固体被液体润湿的程度可以用液体对固体表面的接触角来表示。接触角θ是液面在接触点的切线与包括该液体的固体表面之间的夹角。接触角愈小，说明液体对固体表面的润湿能力愈好。润湿作用与液体的表面张力有关系。内聚力大的液体，其表面张力系数也大，对固体的接触角也大。（三）液体的毛细现象将一根很细的管子插入盛有液体的容器中，如果液体不能润湿管子，管内的液面就会低于容器的液面，通常将这种润湿管壁的液体在细管中上升，而不润湿管壁的液体在细管中下降的现象称为毛细现象。图5-1毛细现象一、渗透检测的基本原理5（四）液体渗透检测的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。由于所采用的渗透液都是能润湿零件的，因此渗透液在毛细作用下能渗入表面缺陷中去，使用显像剂进行显像，放大的缺陷显示，大大提高灵敏度。显像过程也是利用渗透的作用原理，显像剂是一种细微粉末，显像剂微粉之间可形成很多半径很小的毛细管，这种粉末又能被渗透液所润湿。图5-2留在裂纹中的渗透液逸出表面及粉末显像剂的作用原理6渗透剂的分类：按显示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。渗透剂的性能：渗透性能好，容易渗入缺陷中去。易被清洗，容易从零件表面清洗干净。对于荧光渗透液，要求其荧光辉度高；对于着色渗透剂，则要求其色彩艳丽。其酸碱度应呈中性，这样可对被检部件无腐蚀，毒性小，对人无伤害，对环境污染亦小。闪点高，不易着火。制造原料来源方便，价格低廉。一、渗透检测的基本原理二、乳化作用7如果在油水混合的容器中加入少量的表面活性剂，如加入肥皂或洗涤剂，再经搅拌混合后，可形成稳定的乳浊液，这种使不相容的液体混合成稳定乳化液的表面活性剂叫作乳化剂。液体渗透检测中，使用的乳化剂将零件表面的后乳化型渗透剂与水形成乳化液，以便能用水洗去。要求乳化剂具有良好的洗涤作用，高闪点和低的蒸发速率，无毒、无腐蚀作用、抗污染能力强。第二节渗透检测技术8一、渗透检测材料渗透检测材料是渗透剂、清洗剂和显像剂等材料的总称。渗透检测材料的选择决定了渗透检测系统的灵敏度。使用灵敏度等级合适的渗透剂，对检测出需要控制的不连续至关重要。同时，还要控制好检测工艺，最大限度地显示工件上的不连续。决定使用哪个灵敏度等级的渗透剂由被检工件的检测要求决定，通常检测要求会对渗透剂的灵敏度有明确规定。同时，渗透检测材料也必须是同族组的，即完成一个特定的渗透检测过程须使用特定的渗透材料组合系统。二、渗透检测的基本步骤9（一）预清洗零件在使用渗透液之前必须进行预清洗，用来去除零件表面的油脂、铁屑、铁锈，以及各种涂料、氧化皮等，防止这些污物堵塞缺陷，阻塞渗透液的渗入，也防止油污污染渗透液，以便使渗透液容易渗入缺陷中去，同时还可防止渗透液存留在这些污物上产生虚假显示。去除方法可分为：（1）机械方法，包括吹砂、抛光、钢刷及超声波清洗等。（2）化学方法，包括酸洗和碱洗等。（3）溶剂去除法，利用三氯乙烯、酒精、丙酮等化学溶剂进行液体清洗。但预清洗后的零件必须进行充分的干燥。（二）渗透渗透是将渗透液覆盖被测零件的表面，覆盖的方法有喷涂、刷涂、流涂、静电喷涂或浸涂等多种方法。对于有些零件在渗透的同时可给零件加载荷，使细小的裂缝张开，有利于渗透剂的渗入，以便可检测到细微的裂纹。二、渗透检测的基本步骤10（三）清洗多余的渗透剂在涂覆渗透剂并经适当的时间保持之后，则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；后乳化型渗透剂在乳化后，用水去除，但要注意乳化的时间应根据乳化剂和渗透剂的性能以及零件的表面粗糙度来决定。溶剂去除型渗透剂用溶剂予以擦除。（四）干燥干燥的目的是去除零件表面的水分。干燥的方法分别有：干净的布擦干、压缩空气吹干、热风吹干、热空气循环烘干等方法。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来，并且应尽量缩短干燥时间。在干燥过程中，防止零件表面被污染，而产生虚假的缺陷显示。二、渗透检测的基本步骤11（五）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，也增加缺陷显示和背景之间的对比度，同时减小工件表面光的反射。根据显像剂的不同，显像方式可分为干式、水型和非水型，也有不加显像剂的自显法。（六）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，在紫外线灯的照射下进行观察。三、常见缺陷的显像特征12在渗透检测中，检出的缺陷种类繁多，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、疲劳裂纹、冷隔、折叠、分层、气孔、夹杂、氧化夹杂、疏松等。（一）气孔气孔是零件浇铸时，钢液中（或铁液、铝液等）进入了气体，在铸件凝固时，气泡没能排出来，而在零件内部形成呈球形的缺陷。这种气孔在机加工后露出表面时，利用渗透检验可予以发现。（二）疏松疏松是铸件在凝固结晶过程中，补缩不足而形成的不连续、形状不规则的孔洞。这些孔洞多存在于零件的内部，经抛光或机加工后便露出零件表面。（三）非金属夹杂根据来源的不同，非金属夹杂又可分为钢锭或铸件中的非金属夹杂、铸件表面夹渣、铸件表面的氧化皮夹杂。三、常见缺陷的显像特征13（四）铸造裂纹铸造裂纹是当金属熔液接近凝固温度时，如果相邻区域由于冷却速度不同而产生了内应力，在凝固收缩过程中，由于内应力的作用，便可在铸件中产生裂纹。（五）铸件的冷隔冷隔是一种线性铸造缺陷。在浇铸时，若两股金属液流到一起而没有真正融合，当其延伸至铸件的表面时，则会呈现出紧密、断续或连续的线状表面缺陷。在进行荧光检测时，冷隔表现为光滑的线状。（六）折叠折叠是在铸造和轧制零件的过程中，由于模具太大，材料在模子中放置位置不正确，坯料太大等原因，而产生的一些金属重叠在零件表面上的缺陷。（七）缝隙在辊轧、拉制棒材时，若棒材的表面上出现一种纵向且很直的表面缺陷，尤如棒材上有一条裂缝一样，则称之为缝隙型缺陷。三、常见缺陷的显像特征14（八）焊接缺陷焊缝上最常见的缺陷为根部未焊透（或根部未熔合）和裂纹。未焊透是指焊缝背面由于没达到溶化温度而残留有未焊合的基体金属缝隙。焊缝上的裂纹是由于焊缝处的金属在凝固过程中，受组织应力和热应力的共同作用而造成的金属开裂。（九）磨削裂纹零件在磨削加工过程中，由于砂轮的粒度不当或砂轮太钝、磨削进刀量过大、冷却条件不好或零件上碳化物偏析等原因，可能引起表面局部过热。在热应力和加工应力的共同影响下，将产生磨削裂纹。（十）疲劳裂纹零件在使用过程中，若长期受交变应力的作用，可能在应力集中区域产生疲劳裂纹。疲劳裂纹往往始于零件表面的划伤、刻槽、截面突变的拐角处及表面缺陷处。四、缺陷显像的判别15（一）真实缺陷的显示零件表面的真实缺陷大致可分为以下四类：连续线状缺陷：包括裂纹、冷隔、铸造折叠等缺陷；断续线状缺陷：这类缺陷的显像可能排列在一条直线或曲线上，或是由相近的单个曲线组成。当零件进行磨削、喷丸、吹砂、锻造或机加工时，零件表面的线性缺陷有可能被部分堵住，渗透检验缺陷的显像表现为断续的线状。圆形显像：通常为铸件表面的气孔、针孔、铁豆或疏松等缺陷形成，较深的表面裂纹显像时，由于能吸出较多的渗透剂，也可能显示出圆形的影像。小点状显像：是由针孔、显微疏松等产生的影像。四、缺陷显像的判别16（二）虚假的显像产生虚假显像的原因1、操作者手上的渗透剂对被检部件的污染；2、检验工作台上的渗透剂对被检部件的污染；3、显像剂受到渗透剂的污染；4、清洗时，渗透剂飞