無損檢測滲透與磁粉檢測模板PPT課件

1、 4.14.1概述 4.1.14.1.1滲透檢測的定義、原理和作用 滲透檢測是一種以毛細作用原理為基礎的檢測技術，主要用于檢測非疏孔性的金屬或非金屬零部件的表面開口缺陷。 檢測時，將溶有熒光染料或著色染料的滲透液施加到零部件表面，由于毛細作用，滲透液滲人到細小的表面開口缺陷中， 清除附著在工件表面的多余滲透液，經干燥后再施加顯像劑，缺陷中的滲透液在毛細現(xiàn)象的作用下被重新吸附到零件表面上，就形成放大了的缺陷顯示，即可檢測出缺陷的形貌和分布狀態(tài)。第4章 滲透檢測(PT)第1頁/共64頁滲透檢測技術已經成為制造業(yè)和維修領域中不可缺少的重要組成部分，廣泛應用到現(xiàn)代工業(yè)的各個領域，是評價工程材料、零部件

2、和產品的完整性、連續(xù)性的重要技術方法，也是實現(xiàn)質量管理、節(jié)約原材料、改進工藝、提高生產率的重要手段。第4章 滲透檢測(PT)第2頁/共64頁 4.1.34.1.3滲透檢測方法的分類 4.1 3.14.1 3.1根據滲透液的種類( (所含的染料成分) )分類 根據滲透液中所含染料的成分，滲透檢測可分為著色法、熒光法和熒光著色法三大類。 著色法是滲透液中含有紅色染料，在白光或日光下對缺陷進行觀察的檢測方法； 熒光法是滲透液中含有熒光染料，在紫外線的照射下觀察缺陷處有黃綠色熒光顯示的檢測方法； 光著色法兼?zhèn)錈晒夂椭珒煞N方法的特點，即缺陷的顯示圖像在白光下顯色，而在紫外線的照射下又能激發(fā)出熒光。第4

3、章 滲透檢測(PT)第3頁/共64頁 4.1.3.2根據表面多余滲透液的去除方法分類 根據表面多余滲透液的去除方法，可將滲透檢測分為水洗型、后乳化型和溶 劑清洗型蘭大類。 滲透液中含有一定量的乳化劑，工件表面多余的滲透液可直 接用水清洗掉，這種滲透檢測方法稱為水洗型滲透檢測法。 后乳化型滲透檢測法的滲透液中不含乳化劑，不能直接用水從工件表面清洗掉，必須有一道專門的乳化工序，使工件表面多余的滲透液乳化，之后才能用水清洗掉。 第4章 滲透檢測(PT)第4頁/共64頁 4.1.3.3根據滲透液的種類和去除方法分類 根據滲透液的種類和表面多余滲透液的去除方法，滲透檢測方法主要分為: 本洗型熒光滲透檢測

4、、 親油性后乳化型熒光滲透檢測、 洛劑去除型熒光滲透檢測、 親水性后乳化型熒光滲透檢測、 水洗型著色滲透檢測、 后乳化型著色滲透檢測、 溶劑去除型著色滲透檢測等， 表4-l(p142)。 第4章 滲透檢測(PT)第5頁/共64頁 4.1.3.4根據顯像方法分類 根據顯像方法，滲透檢測技術主要可分為: 干式顯像法、 水基濕顯像法、 非水至濕顯像法、 特殊顯像法, 自顯像法等， 如表4-2(p142)。 第4章 滲透檢測(PT)第6頁/共64頁 4.1.4滲透檢測技術的優(yōu)點和局限性 4.1.4.1滲透檢測技術的優(yōu)點 滲透檢測方法可檢查各種非疏孔性材料的表面開口缺陷，如裂紋、氣孔、折疊、 疏松、冷隔

5、等。 滲透檢測技術不受材料組織結構和化學成分的限制，不僅可以檢查有色金屬和黑色金屬，還可以檢查塑料、陶瓷及玻璃等。第4章 滲透檢測(PT)第7頁/共64頁 滲透檢測具有較高的檢測靈敏度，超高靈敏度的滲透檢測材料可清晰地顯示寬0.5m、深1m、長1mm左右的細微裂紋。 而且，滲透檢測的顯示直觀，容易判斷，操作也非?？焖?、簡便，一次操作即可檢出一個平面上各個方向的缺陷。 此外，滲透檢測還具有設備簡單、攜帶方便、檢測費用低、適應于野外工作等優(yōu)點。 正是由于以上優(yōu)點，滲透檢測技術在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。第4章 滲透檢測(PT)第8頁/共64頁 4.1.4.24.1.4.2滲透檢測技術的局限性 首先

6、是滲透檢測不適于檢查多孔性或疏松材料制成的工件或表面粗糙的工件，因為檢測多孔性材料時，會使整個表面呈現(xiàn)強的熒光背景，以致掩蓋缺陷顯示；而工件表面太粗糙時，易造成假象，降低檢測效果。 其次是滲透檢測只能檢出零部件的表面開口缺陷，被污染物堵塞或經機械處理( (如噴丸、拋光和研磨等) )后開口被封閉的缺陷則不能被有效檢出。 另外，滲透檢測只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷的實際深度，因而很難對缺陷做出定量評價。第4章 滲透檢測(PT)第9頁/共64頁 4.24.2滲透檢測物理基礎 4.2.14.2.1表面張刀和表面張刀系數 4.2.1.14.2.1.1表面張力 由于表面層分子受到內部分子的吸引，都

7、趨向于擠入液體內部，以使溶體表面層盡量縮小，結果在表面的切線方向上便有一種縮小表面積的力。 可以做一個實驗: : 把棉線挽成一個圈系在金屬絲做成的環(huán)上，然后使環(huán)布滿肥皂薄膜，此時薄膜上的線圈是松的，線兩邊受到大小相等方向相反的力作用，處于平衡狀態(tài)，圖4-1(a)4-1(a)所示。第4章 滲透檢測(PT)第10頁/共64頁 如果用針刺破環(huán)內的薄膜，棉線兩邊的作用力將不再平衡，環(huán)便被拉成圓形， 如圖4-1(b)所示。第4章 滲透檢測(PT)第11頁/共64頁 這個現(xiàn)象說明，這種作用力是沿著液面和液面相切、使液面縮小的一種力。 如果液面是水平的，這種作用力也是水平的； 如果液面是彎曲的，作用力的方向

8、就是曲面的切線方向。 液體表面的這種作用力稱做表面張力。 第4章 滲透檢測(PT)第12頁/共64頁 4.2.1.2表面張力系數 1.表面張力系數 通過圖4-2的實驗可以求出表面張力的表達式。 把一肥皂膜鋪在鐵絲框上， 若鐵絲A可以移動，則必須有一個外力f作用，才能保持液體表面不向內收縮。 外力f的存在，說明液體本身有一個與f方向相反且沿著液體表面切線方向的力，這個力就是表面張力。第4章 滲透檢測(PT)第13頁/共64頁 實驗指出，力f的大小與AB的長度l成正比，但與肥皂膜ABCD的大小無關; 第4章 滲透檢測(PT)第14頁/共64頁 由此可知: 表面張力是施于液體表面單位長度上的力。沿著

9、液體表面任一分界面上，這個力恰好使緊張的“表面膜”保持平衡。 表面張力的方向是與液體表面相切， 其單位是Nm-1第4章 滲透檢測(PT)第15頁/共64頁 2.2.表面張力與比表面自由能 在等溫等壓下，若將圖4-2中的AB可逆地移動一個距離(圖4 -3)，這時膜的表面積增加了s，同時環(huán)境消耗了功，這時由液面增加引起的表面自由能的增量E就等于外力所做的功w， (p144) 由此可知，表面張力的另一物理意義是單位表面所具有的表面自由能。 所以又稱為比表面自由能(比表面能) ， 單位是J.m-1 。 第4章 滲透檢測(PT)第16頁/共64頁 3.3.影響表面張力的因素 表面張力系數與液體的種類和溫

10、度有關，一定成分的液體，在一定的溫度和壓力下有一定的值；不同液體的值也不同。 同一液體，表面張力系數隨溫度的上升而下降; 但有少數熔融液體的表面張力系數隨溫度的上升而增高，例如銅、鎘等金屬的熔融液體; 含有雜質的液體比純凈的液體的表面張力系數要小。 液體表面張力系數越小，液體表面能越小，液體越容易揮發(fā)。 部分液體的表面張力系數如表4-3。第4章 滲透檢測(PT)第17頁/共64頁 4.2.2潤濕現(xiàn)象 4.2.2.1潤濕和不潤濕 在干凈的玻璃上滴一滴水，這滴水會很快沿著玻璃表面展開，成為凸鏡的形 狀，圖4-4(b)所示。 若將水滴在一塊石蠟上，則不能展開，基本上保持球狀，但由于重力的影響，會形成

11、一扁球形，圖4-4(a)所示。 液體在固體表面上鋪展的現(xiàn)象，稱為潤濕。 上面兩種情況，通常說: 水能潤濕玻璃，但不能潤濕石蠟。第4章 滲透檢測(PT)第18頁/共64頁 水潤濕的物質叫親水物質，如玻璃、石英、方解石、長石等; 不能被水潤濕的物質叫 疏水物質，如石蠟石墨、硅黃等。第4章 滲透檢測(PT)第19頁/共64頁 4.2.2.2接觸角和潤濕方程 潤濕和不潤濕不是截然分開的，因此必須進行定量描述.在定量描述時常用到 接觸角的概念。 接觸角是指固、液、氣三相接觸達到平衡時，從三相接觸的公共點沿液一氣界面作切線，此切線與固一液界面的夾角，常用表示，圖4-4 所示。 液體在固體的平面上有三種界面

12、:液-氣、固-氣、固-液界面: 與三種界面對應存在三種界面張力(圖4-4):第4章 滲透檢測(PT)第20頁/共64頁 液-氣界面上的液體表面張力，它使液滴表面收縮，用表示； 固-氣界面上存在的固體與氣體的界面張力，它力圖使液滴表面鋪開，用fs表示； 固-液界面上存在固體與液體的界面張力，它也力圖使液滴表面收縮，用fsl表示。 氣、液、固三相的公共點A處，同時存在上述三種界面張力，當液滴停留在固體平面并處于平衡狀態(tài)時，三種界面張力相平衡，存在下列關系式: （4-2) p146第4章 滲透檢測(PT)第21頁/共64頁 式(4-3) 得到潤濕的基本公式，即潤濕方程 接觸角可用于表示液體的潤濕性能

13、,即可用于判定潤濕以何種方式進行。 習慣上將等于90。時作為判定潤濕與否的標準。 當90。時稱為不潤濕，角越大，潤濕性越不好，液體越不容易在固體表面展開，越容易收縮至接近呈圓球狀。 當=90。或180。時，分別稱為完全潤濕和完全不潤濕。第4章 滲透檢測(PT)第22頁/共64頁 應當說明的是，以上只是習慣上的區(qū)分。其實只是潤濕程度有所不同而已。 常見潤濕形式圖4 -5。第4章 滲透檢測(PT)第23頁/共64頁 液體的表面張力系數對潤濕性能的好壞有較大的影響，表面張力系數越 大，fl越大，cos越小，越大，則潤濕效果差; 反之，表面張力系數越小，fl越小， cos越大，越小，潤濕效果越好。 某

14、些固體與液體接觸時，其接觸角的實測數據如表4-4所列。 第4章 滲透檢測(PT)第24頁/共64頁 固體表面的粗糙度也會導致接觸角發(fā)生變化，當90.時，表面粗糙度變小將使接觸角增大。 滲透檢測中，滲透液對工件表面的良好潤濕是進行滲透檢測的先決條件。 只有當滲透液能充分潤濕工件表面時，滲透液才能向狹窄的縫隙內滲透。 此外，滲透液還必須能潤濕顯像劑，以便將缺陷內的滲透液吸出，顯示缺陷。 因此滲透液的潤濕性能是衡量滲透液的重要指標。第4章 滲透檢測(PT)第25頁/共64頁 4.2.3毛細現(xiàn)象 4.2.3.1毛細管和毛細現(xiàn)象 如果把內徑小于Imm的玻璃管(毛細管)插入盛有水的容器中，由于水能潤濕玻璃

15、，水在管內形成凹液面，對內部液體產生拉應力，故水會沿著管內壁自動上升，使玻璃管內的液面高出容器的液面。 第4章 滲透檢測(PT)第26頁/共64頁 管子的內徑越小，里面上升的水面也越高，如圖4-6(a)所示。 如果把細玻璃管插入裝有水銀的容器里，所發(fā)生的現(xiàn)象正好相反。由于水銀不能潤濕玻璃，管內的水銀面形成凸液面，對內部液體產生壓應力，使玻璃管內的水銀液面低于容器里的液面。 管子的內徑越小，里面的水銀面就越低。圖4-6所示。第4章 滲透檢測(PT)第27頁/共64頁 潤濕的液體在毛細管中凹面且上升，不潤濕的液體在毛細管中凸面且下降的現(xiàn)象， 稱毛細現(xiàn)象。 第4章 滲透檢測(PT)第28頁/共64頁

16、 4.2.3.2毛細現(xiàn)象的液面高度第4章 滲透檢測(PT)第29頁/共64頁 由上式可知: 液體在毛細管中上升的高度與表面張力系數和接觸角的余弦的乘積成正比，與毛細管的內徑和液體的密度成反比。 應當注意: 與cos是密切相關的，表征表面張力的大小，而則表征表面張力的方向，cos表征表面張力在角方向上的分力的大小，兩者是密不可分的。 第4章 滲透檢測(PT)第30頁/共64頁 實際上，對某一液體而言，增大，潤濕效果差，接觸角變大， cos減小;反之，減小，cos增大; 可見兩者是矛盾的，因此不能將兩者分開討論，誤認為h與成正比，第4章 滲透檢測(PT)第31頁/共64頁 實際滲透檢測中，滲透液的

17、要適當，太大或太小都是不利的。 若液體能完全潤濕管壁，即屬于鋪展?jié)櫇?，此時cos=1， 則式(4-4)可簡化為（4-5） 如液體不能潤濕管壁，則液體在管內形成下降的球形凸液面，液面下降的高度也可以用式(4 -4) 進行計算。第4章 滲透檢測(PT)第32頁/共64頁 2.兩平行平板間的液面高度 潤濕的液體在間距很小的兩平行板間也會 產生毛細現(xiàn)象，圖4-8所示，該潤濕液體的 液面為柱形凹液面，產生拉應力，管內液面上升。 若兩平行極間的間距為2r，用與上述相同 方法，可推導出板內液面升高的公式為 (4-6)第4章 滲透檢測(PT)第33頁/共64頁第4章 滲透檢測(PT)第34頁/共64頁 如果液

18、體不潤濕平板，則兩平行板間的液面為柱形凸液面，產生壓應力，使版內液面降低，其液面降低的高度同樣可用式(4-6)進行計算。 比較式(4-4)和式(4-6)可知，在相同的條件下，毛細現(xiàn)象中柱形液面上的高度僅為球形液面的1/2。第4章 滲透檢測(PT)第35頁/共64頁 4.2.3.3缺陸內液面高度 上面的計算公式只適用于貫穿型缺陷，但實際工件中的貫穿型缺陷是不常見的，常見的是非貫穿型缺陷，而非貫穿型缺陷的端是封閉的，因此，缺陷內液面高度的計算公式需另行討論。 工件中的缺陷類型不同，缺陷形狀也不同，缺陷內液體形成的彎曲液面也同。 如氣孔為圓柱形，則其液面為球形液面，裂紋可以認為是兩平行板間的毛細象，

19、故形成柱形液面。第4章 滲透檢測(PT)第36頁/共64頁 現(xiàn)以柱形液面為例，討論非貫穿型缺陷內液面高度的計方法。 如圖4-9所示，工件表面有一下端封閉的槽形開口缺陷，當滲透液潤濕工件缺陷表面時，就會形成柱形液面，產生附加壓強，使?jié)B透液滲入缺陷內。第4章 滲透檢測(PT)第37頁/共64頁 當滲透液達到一定深度時，缺陷內的氣體和滲透液所產生的蒸氣被壓縮將產生反向的壓力，使液面的滲入深度受到限制，當達到平衡時，若不計液體的自重，則缺陷內受壓的氣體產生的反壓強Pg等于大氣壓強Po與柱形液面所引起的附加壓強p之和，即: (4-7a) ，（4-7b）,(4-7c),第4章 滲透檢測(PT)第38頁/共

20、64頁 整理后可得滲透液滲入缺陷深度h為 （4-7） 對于非貫穿型缺陷，滲透液滲入缺陷的深度h與缺陷自身的深度b成正比，與大氣壓強Po和缺陷寬度d成反比，與cos成正比。真空滲透檢測就是通過減小大氣壓Po來增加h，從而提高檢測靈敏度。 第4章 滲透檢測(PT)第39頁/共64頁 以上的平衡是不穩(wěn)定的，一旦外界稍有擾動，如振動，缺陷內的氣體就會外逸。 對于細長的缺陷，滲透液往往難以同時將缺陷開口完全封住，在滲透液滲入缺陷的 同時，氣體就會趁隙排出。 超聲波滲透檢測就是利用超聲振動來產生擾動，使缺陷 內的氣體不斷外逸，從而使Pg下降，h增加，達到提高檢測靈敏度目的。 第4章 滲透檢測(PT)第40

21、頁/共64頁第4章 滲透檢測(PT)4.1 檢測原理 首先，利用材料或工件表面開口型缺陷與具有較強滲透力的滲透劑所產生的潤濕現(xiàn)象和毛細現(xiàn)象，使?jié)B透劑滲入開口型缺陷中。 然后，清除工件表面多余的滲透劑，但不能使已經滲入開口型缺陷中的滲透劑被清洗出來，即防止過清洗！ 最后，噴灑顯象劑，仍利用毛細現(xiàn)象使保存在開口型缺陷中的滲透劑被吸附出來，從而形成具有鮮明色彩（粉紅顏色）的痕跡，達到顯示缺陷的目的。 第41頁/共64頁滲透檢測圖示滲透與顯象顯象劑滲透劑缺陷痕跡工件工件第42頁/共64頁4.2 檢測方法 著色滲透檢測的基本步驟是： 預清洗 滲透 中間清洗 顯象 干燥 觀察記錄 預清洗預清洗清除工件表面

22、的油污、氧化皮等；清除工件表面的油污、氧化皮等； 滲透滲透在工件表面噴灑在工件表面噴灑著色滲透劑，保持著色滲透劑，保持20分鐘左右；分鐘左右；讓讓滲透劑充分滲入滲透劑充分滲入開口的缺陷之開口的缺陷之中。中。 中間清洗中間清洗去除工件表面去除工件表面多余的多余的滲透劑滲透劑。 顯象顯象在工件表面噴灑在工件表面噴灑白色顯象劑，以吸白色顯象劑，以吸附滲入開口缺陷中的粉紅色的附滲入開口缺陷中的粉紅色的滲透劑滲透劑。 待顯象劑待顯象劑干燥后干燥后，缺陷的，缺陷的痕跡十分明顯痕跡十分明顯！第43頁/共64頁4.3 適用范圍 適用任何材料的表面開口型缺陷的檢測。 不適用于多孔性材料的檢測。4.4 滲透劑的種

23、類 熒光滲透劑需要紫外線燈照射！缺陷處顯示綠色光痕。 著色滲透劑采用色澤鮮艷的粉紅色。白底紅道，特別分明。第44頁/共64頁4.5 滲透劑的性能要求 滲透劑是滲透檢測中最關鍵的要素,直接影響檢測精度.應具有以下性能: 良好的滲透性; 易清洗; 著色劑應色彩艷麗; 無腐蝕,毒性小,污染小; 閃點高,不易燃,安全性好; 資源豐富,價格便宜。第45頁/共64頁4.6 缺陷的顯示 真實的缺陷顯示有四種基本圖像： （1）連續(xù)線條 一般為裂紋、冷隔、折疊等缺陷的顯象； （2）斷續(xù)線條 可能是相鄰缺陷的顯象；也可能是線形缺陷的局部被堵住的表象；例如零件經過磨削、噴丸、噴砂、鍛造等加工。 （3）圓形顯象 通常

24、為表面氣孔、針孔、疏松等缺陷的顯象； （4）小點狀顯象 一般為針孔、顯微疏松產生的顯象。第46頁/共64頁4.7 區(qū)別虛假顯象 虛假顯象指在著色檢測中，由于零件表面受到滲透劑的污染或清洗不利而產生的干擾顯象，稱為虛假顯象。 產生虛假顯象的原因（途徑）有： 操作者手上沾污的滲透劑，對零件被檢部位造成的污染； 檢驗工作臺上的滲透劑，對零件被檢部位造成的污染； 清洗時擦布本身不潔凈或刮落的棉紗纖維上沾污了滲透劑，使零件被檢部位造成的污染；第47頁/共64頁 零件吊具或盛具中殘存的滲透劑，與清 潔零件接觸而造成的污染； 處理后的零件中又有殘留的滲透劑滲 出，污染了相鄰的零件表面； 顯象劑受到滲透劑的污

25、染。 總之，杜絕一切污染源，是消除虛假顯象的 根本途徑! 因此，如何避免虛假顯象的方法，就不言 而喻了！ 第48頁/共64頁4.8 滲透檢測注意事項滲透檢測注意事項 (1)(1) 顯象劑是一種懸濁液, 長時間不用會沉淀，因此，用前應搖勻再使用！ （2 2）滲透劑的滲透時間應隨環(huán)境溫度的不同有所改變，環(huán)境溫度升高，滲透時間可適當減小。 （3 3）顯象劑、清洗劑、滲透劑為市售罐裝的配套使用的產品。應用時，要注意選擇同一品牌、同一批號的產品。它們的顏色是嚴格區(qū)分的。 分別為白色、藍色和紅色。第49頁/共64頁 （4）注意環(huán)境衛(wèi)生和污染 著色檢測最容易造成周邊環(huán)境的污染；同時，也最容易造成操作者自身的

26、污染。 因此，檢測時要對工作臺或車間、實驗室的地面等周邊環(huán)境預先進行保護。比如用塑料布做好鋪墊等等。用后的擦布也要及時處理。否則，會污染環(huán)境，弄得其它同事不開心，甚至出現(xiàn)矛盾。第50頁/共64頁本章思考題 1 1、試述滲透檢測的基本原理。、試述滲透檢測的基本原理。 2 2、滲透劑分幾類，對其性能有何要求？、滲透劑分幾類，對其性能有何要求？ 3 3、滲透檢測的基本工藝過程是怎樣的？、滲透檢測的基本工藝過程是怎樣的？ 4 4、防止?jié)B透檢測虛假顯象產生的方法、防止?jié)B透檢測虛假顯象產生的方法 是什么？是什么？第51頁/共64頁第5章 磁粉檢測 本章提要本章提要： 磁粉檢測（MT）屬于表面檢測技術，工程

27、應用廣泛，行業(yè)十分重視,有相關的國家標準。 本課程簡要介紹它們的基本原理、操作要點及適用性。 第52頁/共64頁 5.1 磁粉檢測（MT) )5.1.1 檢測原理 利用磁化材料或工件表面的漏磁場吸引磁粉顆粒或磁懸液中的磁粉顆粒，使其在具有較強漏磁場的位置集聚集聚，從而形成磁痕達到顯示缺陷的效果。5.1.2 檢測工藝 預處理 勵磁 噴灑磁粉顆?；虼艖乙?觀察磁痕 拍照或記錄 退磁 后處理第53頁/共64頁5.1.3 適用范圍 該方法適用于鐵磁性材料的表面及近表面 缺陷的檢測。 鐵磁性材料鐵、鈷、鎳及其合金； 非鐵磁性材料鋁、鉻、錳、銅等； 所以，對于非鐵磁性材料， 不能采用磁力檢測！ 例如：對于奧氏體不銹鋼，鋁合金這類材料，就不能選擇 磁力檢測。第54頁/共64頁5.1.4 磁粉檢測方法的分類 (1)依據施加磁粉顆粒的方法不同,分為: 干法和濕法兩類。 干法采用干燥磁粉進行檢測的方法。 磁粉粒度以1060m為宜。 濕法采用進行檢測的方法。 磁粉粒度以110m為宜。 磁懸液磁