液體滲透無損檢測

液體滲透檢測

PenetrantTesting簡稱PT

第一節(jié)

滲透探傷的原理及方法第二節(jié)

液體滲透劑

第三節(jié)滲透探傷的常用方法第四節(jié)滲透探傷設(shè)備第五節(jié)滲透檢測靈敏度試塊第六節(jié)滲透檢測工藝第七節(jié)顯示的解釋與缺陷評定滲透探傷概念：

是以毛細(xì)管作用原理為根底的檢查外表開口缺陷的一種常規(guī)的無損檢測方法。零件外表被施加含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細(xì)管作用下，經(jīng)過一定時間的滲透，滲透液可以滲進(jìn)外表開口缺陷中；去除零件外表多余的滲透液和枯燥后,再在零件外表施加顯象劑；同樣，在毛細(xì)管作用下，顯象劑將吸引缺陷中的滲透液，即滲透液回滲到顯象劑中；在一定的光源下〔黑光或白光〕，缺陷處的滲透液痕跡被顯示〔黃綠色熒光或紅色〕，從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。滲透檢測：可以檢查金屬、非金屬零件或材料的外表開口缺陷，例如:裂紋、疏松、氣孔、夾渣、冷隔、折疊等。

滲透探傷：不受零件化學(xué)成分限制，不受零件結(jié)構(gòu)限制，也不受缺陷形狀限制。

可以檢查磁性材料，也可以檢查非磁性材料；

可以檢查黑色金屬，有色金屬，也可以檢查非金屬；

可以檢查焊接件，鑄件，鍛件和機(jī)加工件；

只需一次探傷，即可把零件外表各方向及形狀的缺陷全部檢查出來

但是，滲透探傷不適于檢查外表是吸收性的零件或材料，例如粉末冶金零件。滲透檢測重復(fù)性差，污染較嚴(yán)重

滲透探傷適應(yīng)性：第一節(jié)滲透探傷的原理及方法一、滲透探傷的根本原理在介紹液體滲透檢測的根本原理之前,首先要介紹兩種物理現(xiàn)象:潤濕作用毛細(xì)現(xiàn)象一、滲透探傷的根本原理1液體與固體交界處有兩種現(xiàn)象：第一種現(xiàn)象:液體各個分子之間的相互作用力大于液體分子與固體分子之間的作用力，稱為固體不被液體潤濕,如水銀在玻璃板上收縮成水銀珠那樣。第二現(xiàn)象:液體各個分子之間的相互作用力小于液體分子與固體分子之間的相互作用力，被稱為固體被液體潤濕,如水滴在潔凈的玻璃板上,水滴會慢慢散開那樣2接觸角：將一滴液體滴在固體平面上，可有三種界面:即：液－氣，固－氣及固－液界面。與三種界面一一對應(yīng)，存在三種界面張力：液－氣界面張力實(shí)際上是液體的外表張力，它力圖使液體外表收縮，用γL表示固－氣界面存在固體與氣體的界面張力，力圖使液滴外表鋪開，用γS表示固－液界面存在固體與液體界面張力，它力圖使液滴外表收縮，用γSL表示定義：液－固界面經(jīng)過液體內(nèi)部到液－氣外表之間的夾角，用θ表示。當(dāng)液滴停留在固體平面上時，三種界面張力相平衡，它們之間的關(guān)系為：

接觸角此式是潤濕的根本公式，常稱為潤濕方程3潤濕的三種方式和四個等級潤濕的三種方式：沾濕潤濕、浸濕潤濕、鋪展?jié)櫇癞?dāng)θ≤180o時，發(fā)生沾濕潤濕；當(dāng)θ≤90o，發(fā)生浸濕潤濕；當(dāng)θ≤0o，發(fā)生鋪展?jié)櫇瘛櫇竦乃膫€等級：完全潤濕：當(dāng)接觸角θ為0o，即cosθ＝1時，液滴在固體外表接近于薄膜的形態(tài)，此情況稱為完全潤濕。潤濕：當(dāng)接觸角θ在0o和90o之間，即0<cosθ<1時，液滴在固體外表成為小于半球形的球冠，這種情況稱為潤濕。接觸角潤濕的四個等級：潤濕性能的改變：同種液體，對不同固體，它可能潤濕，也可能不潤濕，在液體中參加外表活性劑，那么液體的外表張力變小，接觸角變小，潤濕性能提高。潤濕現(xiàn)象所反映的潤濕性能綜合反映了液體的外表張力和接觸角兩種物理性能指標(biāo)。不潤濕：當(dāng)接觸角θ在90o和180o之間，即－1<cosθ<0時，液滴在固體外表上成為大于半球形的球冠，這種情況稱為不潤濕。完全不潤濕：當(dāng)接觸角θ為180o，cosθ＝－1時，液滴在固體外表上成為球形，它與固體之間僅有一個接觸點(diǎn)，這種情況稱為完全不潤濕毛細(xì)現(xiàn)象例：將一根很細(xì)的管子插入盛有液體的容器中，如果液體能潤濕管子，那么液體會在管子內(nèi)上升，使管內(nèi)的液面高于容器的液面。如果液體不能潤濕管子，管內(nèi)的液面就會低于容器的液面。毛細(xì)現(xiàn)象：潤濕管壁的液體在細(xì)管中上升，而不潤濕管壁的液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。毛細(xì)現(xiàn)象并不局限于：

一般意義上的毛細(xì)管。特殊形式的毛細(xì)管:兩平行板間的夾縫，各種棒、纖維、顆粒堆積物的空隙

都是毛細(xì)管毛細(xì)管內(nèi)液面高度：毛細(xì)現(xiàn)象使液體在管內(nèi)上升的高度h，

可以用下式計(jì)算：式中：σ---為液體外表張力系數(shù)——為液面與管壁接觸角ρ---為液體密度R——細(xì)管半徑毛細(xì)動力學(xué)：固體管壁分子吸引液體分子，引起液體密度增加，產(chǎn)生側(cè)向斥壓強(qiáng)推動附面層上升，形成彎月面，由彎月面外表張力收縮，提拉液柱上升。平衡時，管壁側(cè)向斥壓力通過外表張力傳遞，與液柱重力平衡。4缺陷內(nèi)液面高度以長a，寬C，深b的狹長細(xì)槽作零件上的裂紋模型來分析討論滲透探傷時滲透液滲入裂紋的毛細(xì)現(xiàn)象。裂紋模型如以下圖，為開口于零件外表的裂紋，但不穿透。當(dāng)滲透液施加于有外表開口裂紋的零件外表時，具有足夠潤濕性能的滲透液將潤濕裂紋內(nèi)外表，裂紋內(nèi)將形成向液體內(nèi)凹陷的彎曲液，并在彎曲凹面上產(chǎn)生指向液體外部〔裂紋〕的附加壓強(qiáng)P。裂紋寬度越小，附加壓強(qiáng)越大。這個附加壓強(qiáng)迫使?jié)B透液向裂紋內(nèi)滲透的同時，就壓縮裂紋內(nèi)已被滲透液封閉的氣體。

4缺陷內(nèi)液面高度

隨著滲透液的不斷滲透，裂紋內(nèi)氣體體積將越來越小，而氣體的反壓強(qiáng)P氣將越來越大，直到氣體的反壓強(qiáng)與液面上的附加壓強(qiáng)完全平衡為止。如果考慮零件外部大氣壓強(qiáng)P0，平衡時有：P＋P0＝P氣要使?jié)B透液完全占有裂紋空間，就必須將裂紋內(nèi)氣體完全排除〔采取一定的措施〕一、滲透探傷的根本原理應(yīng)用：可將零件外表的開口缺陷看作毛細(xì)管或毛細(xì)縫隙由于所采用的滲透液都是能潤濕零件的，因此滲透液在毛細(xì)作用下能滲入外表缺陷中去，使缺陷附近的外表有所不同，此時可直接進(jìn)行觀察。如果使用顯像劑進(jìn)行顯像，靈敏度會大大提高。一、滲透探傷的根本原理顯像過程：也是利用滲透的作用原理。顯像劑是一種細(xì)微粉末，顯像劑微粉之間可形成很多半徑很小的毛細(xì)管，這種粉末又能被滲透液所潤濕，所以當(dāng)清洗完零件外表多余的滲透液后，給零件的外表敷撒一層顯像劑，根據(jù)上述的毛細(xì)現(xiàn)象，缺陷中的滲透液就容易被吸出，形成一個放大的缺陷顯示。

第二節(jié)液體滲透探傷劑定義：滲透探傷劑是指滲透劑﹑乳化劑﹑清洗劑和顯象劑的總稱。各種探傷劑要配套使用，不能相互交叉替代滲透探傷劑系統(tǒng)的定義及同族組1.滲透探傷劑系統(tǒng)：主要由滲透液、乳化劑、去除劑和顯象劑所構(gòu)成的特定組合系統(tǒng)。既要滿足各自的要求，又要互容，到達(dá)檢測缺陷的目的。2.滲透探傷劑系統(tǒng)同族組：

同族組：指完成一個特定的滲透探傷全部檢驗(yàn)過程所必須的一系列材料，含滲透液、乳化劑、去除劑和顯象劑。滲透探傷時，必須采用同一廠家提供的同族組的產(chǎn)品，不同族組的產(chǎn)品不能混用。3.滲透探傷劑系統(tǒng)的選擇原那么〔1〕同族組要求〔2〕靈敏度要求〔3〕根據(jù)被檢工件狀態(tài)進(jìn)行選擇〔4〕價(jià)格、毒性、清洗性〔5〕特殊性等A、滲透劑著色探傷熒光探傷要求顏色醒目，著色強(qiáng)度高。要求熒光強(qiáng)度高〔1〕滲透液的分類幾種特殊類型的滲透液：著色熒光滲透液、過濾性微粒滲透液、化學(xué)反響型滲透液、高溫下使用的滲透液〔2〕滲透液的組成成分滲透液一般由：染料、溶劑、乳化劑和多種改善滲透液性能的附加成分所組成。在實(shí)際的滲透液配方中，一種化學(xué)試劑往往同時起幾種作用。1〕紅色染料著色液中所用染料多為紅色染料，因?yàn)榧t色染料能與顯象劑的白色背景形成鮮明的比照，產(chǎn)生良好的反差。著色液中的染料應(yīng)滿足：色澤鮮艷，易溶解、易清洗、雜質(zhì)少、無腐蝕、對人體無害等。染料類型有：油溶型、醇溶型和油醇混合型等。一般著色液中多使用油溶型偶氮染料。常用的染料有蘇丹紅、128燭紅、223號燭紅、熒光桃紅、剛果紅和丙基紅等。其中以蘇丹IV使用最為廣泛，它的化學(xué)名稱為偶氮苯。熒光染料：是熒光液的關(guān)鍵材料之一。熒光染料應(yīng)具有很強(qiáng)的熒光，發(fā)出的熒光應(yīng)為黃綠色。同時應(yīng)耐黑光、耐熱和對金屬無腐蝕等。熒光染料的熒光強(qiáng)度和波長：與所用的溶劑及其濃度有關(guān)。熒光液的熒光強(qiáng)度隨著濃度的增加而增加，但濃度到達(dá)某一數(shù)值后，就不再繼續(xù)增加，甚至?xí)p弱。2〕熒光染料與“串激〞“串激〞現(xiàn)象：第二種染料發(fā)出的熒光波長與第一種染料吸收光譜的波長相同，即第二種染料的熒光譜與第一種染料的吸收譜一致。這時，第一種染料在溶劑中吸收第二種染料的熒光得到激發(fā)，增強(qiáng)了自身發(fā)出的熒光強(qiáng)度。“串激〞的應(yīng)用：利用“串激〞的方法可以增強(qiáng)熒光亮度。即在熒光液中參加兩種或兩種以上的熒光染料，組成激活系統(tǒng)，起到“串激〞作用。3〕溶劑溶劑有兩個主要作用：一溶解染料；二起到滲透作用。因此，滲透液中所用溶劑應(yīng)具有：滲透能力強(qiáng)——對染料溶解性能好——揮發(fā)性小——毒性小——對金屬無腐蝕等性能，且經(jīng)濟(jì)易得。多數(shù)情況下，滲透液都是幾種溶劑的組合，使各成分的特性到達(dá)平衡溶劑可分為：根本溶劑和起稀釋作用的溶劑兩類。根本溶劑：應(yīng)充分溶解染料，使?jié)B透液著色〔熒光〕強(qiáng)度大。稀釋劑：除具有適當(dāng)調(diào)節(jié)粘度與流動性目的，還有降低材料費(fèi)用的作用。根本溶劑與稀釋溶劑能否平衡地配合，就直接影響滲透液特性〔粘度、外表張力、潤濕性能等〕，是決定滲透性能好壞的重要因素。最常用的溶劑——煤油：它具有外表張力小，潤濕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但它對染料的溶解度小。參加鄰苯二甲酸二丁酯不僅提高了對染料的溶解度，又可在較低溫度下，使染料不致沉淀出來。此外還可調(diào)整滲透液的粘度和沸點(diǎn)，減少溶劑的揮發(fā)，使?jié)B透液具有優(yōu)良的綜合性能。偶合溶劑：乙二醇單丁醚、二乙二酸丁醚常用作偶合溶劑。使?jié)B透液具有較好的乳化性、清洗性和互溶性。穩(wěn)定劑：染料在溶劑中的溶解度與溫度有關(guān)，為使染料在低溫下不從溶劑中別離出來，還需在滲透液中參加一定量的穩(wěn)定劑。A、滲透劑揮發(fā)性不高洗滌性能好溶解性能好滲透性能好共性要求滲透探傷的顯象作用是依靠呈現(xiàn)顏色的染料和能發(fā)熒光的物質(zhì),這些物質(zhì)應(yīng)能充分溶解于溶劑中。這是對滲透劑的最根本要求。如苯、煤油、甲笨、乙醇、松節(jié)油、乙酸乙酯等。外表總會殘留多余的滲透劑,必須在清洗處理中很容易清洗掉,否那么殘留的滲透劑在顯象后判讀偽缺陷困難。滲透劑中的溶劑多為低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，易于揮發(fā)，降低了探傷靈敏度，因此在滲透劑成分調(diào)配中應(yīng)適度考慮一些沸點(diǎn)相對較高的組成。B、乳化劑1.定義：油性物質(zhì)是不能溶解于水的，當(dāng)參加乳化劑后，使油能變成極微小的顆粒而均勻地分布在水中，形成了“水包油〞的勻質(zhì)狀態(tài)，即使在靜止?fàn)顟B(tài)下，油也不會聚在一起而造成油水分層的情況，這一現(xiàn)象稱為乳化現(xiàn)象，而具有這一現(xiàn)象的物質(zhì)稱為乳化劑。在滲透劑中加有乳化劑，使非水溶性的滲透劑發(fā)生乳化作用而具有水溶性。2.乳化劑的分類分為親水和親油兩大類。假設(shè)乳化劑的濃度高，乳化能力強(qiáng)，乳化速度快，乳化時間難以控制且乳化劑拖帶損耗大；假設(shè)濃度低，乳化能力弱，乳化速度慢，乳化時間長。應(yīng)根據(jù)被檢零件的大小、數(shù)量、外表光潔度等情況，通過試驗(yàn)來選擇最正確濃度和時間。3.乳化劑的性能1〕綜合性能外觀能與滲透液明顯區(qū)別；受少量水或滲透液污染不降低性能；乳化性能適中，乳化時間合理，容易操作；存儲保管中，溫度穩(wěn)定性好，性能不變；對操作者的健康無害，無毒及無不良?xì)馕?；閃點(diǎn)高，揮發(fā)性低，廢液及去除污水的處理簡便等。乳化劑的性能2〕物理性能粘度：影響乳化時間，最短的乳化時間大于等于30s。閃點(diǎn)：不低于50°C?！部扇夹砸后w在溫度上升過程中，液面上方揮發(fā)出大量可燃性蒸氣，這些可燃性蒸氣和空氣混合，接觸火焰時，會出現(xiàn)爆炸閃光現(xiàn)象。剛剛出現(xiàn)閃光現(xiàn)象時，液體的最低溫度稱為閃點(diǎn)?！硴]發(fā)性：應(yīng)低。3〕化學(xué)性能毒性：無毒。容水性：應(yīng)能允許混入5%的水含量。與滲透液的相容性：應(yīng)允許混入20%的滲透液而不變質(zhì)。特殊性能：水洗性，熒光，槽液壽命，溫度穩(wěn)定性，停留時間。C、顯象劑〔1〕定義及功能：1〕定義：用以顯示缺陷的探傷劑。顯象劑中的白色粉末的顆粒應(yīng)細(xì)小，作為白色粉末的載體應(yīng)易于揮發(fā)，載體通常是各種低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，如乙醇﹑丙酮﹑苯等。2〕顯象劑通常有兩個根本功能：①吸附足量的從缺陷中回滲到零件外表的滲透液；②通過毛細(xì)作用將滲透液在零件外表橫向擴(kuò)展，使缺陷的顯示放大到可見1)干式顯象劑——干粉顯象劑適用于螺紋及粗糙外表零件的熒光檢驗(yàn)。干粉顯象劑為白色無機(jī)粉末，如氧化鎂、氧化鋅、碳酸鈣、氧化鈦粉末等。一般與熒光液配合使用。2)濕式顯象劑濕式顯象劑包括：水溶式，水懸浮式，溶劑懸浮式〔速干式〕，塑料薄膜式〔干粉懸浮于樹脂清漆中〕。①水懸浮式顯象劑：干粉懸浮于水中，參加潤濕劑、分散劑、限制劑和防銹劑。呈弱堿性，長時間停留會腐蝕鋁鎂合金。要求零件外表有較高的光潔度。②水溶性濕式顯象劑顯象粉溶解在水中，也加有潤濕劑、分散劑、防銹劑和限制劑等。③溶劑懸浮式濕式顯象劑顯象劑粉末加在揮發(fā)性的有機(jī)溶劑中配制而成。常用丙酮、煤油等，該類顯象劑中也加有限制劑和稀釋劑等；通常裝在噴罐中使用，并且常與著色液配合使用。單就顯象方法而言，該類顯象劑靈敏度較高，因?yàn)轱@象劑中的有機(jī)溶劑有較強(qiáng)的滲透能力，能滲入到缺陷中，揮發(fā)過程中把缺陷中的滲透液帶回到零件外表，故顯象靈敏度高?！?〕顯象劑的種類：干式顯象劑、濕式顯象劑(3)顯象劑的性能1)綜合性能吸濕能力強(qiáng)，吸濕速度快，容易被缺陷處的滲透液所潤濕并吸出足量滲透液。顯象劑粉末顆粒細(xì)微，對零件外表有一定的粘附力，能在零件外表形成均勻的薄覆蓋層，將缺陷顯示的寬度擴(kuò)展到足以用肉眼看到2)物理性能顆粒度：應(yīng)足夠細(xì)，不大于3μm干粉密度：松散時<0.075kg/l，包裝狀態(tài)<0.130kg/l。懸浮性：足夠3)化學(xué)性能毒性、腐蝕性〔F、Cl、S等〕、溫度穩(wěn)定性、污染。4.熒光滲透探傷的探傷劑熒光滲透劑必須有熒光物質(zhì)，對熒光物質(zhì)的要求是熒光強(qiáng)度要高，熒光物質(zhì)產(chǎn)生的熒光顏色要易于識別。熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光顏色取決于它受激發(fā)后的波長，這是熒光物質(zhì)的一種物理屬性，是選擇熒光物質(zhì)時應(yīng)予考慮的因素。熒光物質(zhì)也是以各種有機(jī)溶劑或水作為載體，為改善滲透劑性能，同樣也可參加外表活性質(zhì)以提高滲透性參加助溶劑以增加熒光物質(zhì)在溶劑中的溶解度等等。5.滲透液的性能〔1〕滲透液的綜合性能a滲透力強(qiáng)，容易滲入零件的外表缺陷中。b熒光液應(yīng)具有鮮明的熒光，著色液應(yīng)具有鮮艷的色澤。c清洗性好，容易從零件外表清洗掉。d潤濕顯象劑的性能好，易從缺陷中被吸附到顯象劑外表，而將缺陷顯示出來。e無腐蝕，對零件和設(shè)備無腐蝕性。f穩(wěn)定性好，在光與熱的作用下，材料成份和熒光亮度或色澤能維持較長時間。g毒性小，或無毒。h其它：檢查鈦合金與奧氏體不銹鋼材料時，要求滲透液低氟低氯，檢查鎳合金材料時，要求滲透液低硫；檢查與氧、液氧接觸的工件時，要求滲透液與氧不發(fā)生反響?！?〕滲透液的物理性能粘度外表張力和接觸角密度揮發(fā)性閃點(diǎn)和燃點(diǎn)電導(dǎo)性燃點(diǎn)：指液體加熱到能被接觸的火焰點(diǎn)燃并能繼續(xù)燃燒時的液體的最低溫度。對同一液體而言，燃點(diǎn)高于閃點(diǎn)。閃點(diǎn)低，燃點(diǎn)也低，著火的危險(xiǎn)性大?！?〕滲透液的化學(xué)性能a化學(xué)惰性要求滲透液對被檢材料和盛裝容器不腐蝕，呈化學(xué)惰性。注意：水洗型滲透液中乳化劑可能呈假設(shè)堿性，可能腐蝕鋁鎂合金。滲透液中硫、鈉等元素的存在，在高溫下會對鎳基合金零件產(chǎn)生熱腐蝕〔熱脆〕，滲透液中的鹵族元素很容易與鈦合金及奧氏體不銹鋼材料作用，在應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。b清洗性c含水量和容水量滲透液總的水含量與滲透液總量之比的百分?jǐn)?shù)稱含水量。滲透液中含水量超過某一極限時，滲透液出現(xiàn)別離、混濁、凝膠或靈敏度下降等現(xiàn)象，這一極限值稱為滲透液的容水量。滲透液含水量越小越好，滲透液容水量指標(biāo)越高，抗水污染能力越強(qiáng)。d毒性e溶解性f腐蝕性能綜上所述：粘度、外表張力、接觸角與清洗性能等影響滲透液的靈敏度；閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、電導(dǎo)性與化學(xué)惰性，毒性等涉及操作者的平安及零件和設(shè)備的腐蝕。任何一種滲透液，不可能具備一切優(yōu)良性，也不能只用某一項(xiàng)性能來評價(jià)滲透液的優(yōu)劣第三節(jié)滲透探傷的常用方法1根本方法與步驟操作步驟第三節(jié)滲透探傷的常用方法1.著色滲透探傷法

2.熒光滲透探傷法3.水洗型滲透探傷法4.溶劑去除滲透探傷法5.干式顯象滲透探傷法6.濕式顯象滲透探傷法這種探傷方法使用的滲透液主要是顏色深的著色物質(zhì)，通常由紅色染料及溶解著色劑的溶劑所組成。這種探傷方法是使用含有熒光物質(zhì)的滲透劑，經(jīng)清洗后保存在缺陷中的滲透液被顯象劑吸附出來。用紫外光源照射，使熒光物質(zhì)產(chǎn)生波長較長的可見光，在暗室中對照射后的工件外表進(jìn)行觀察，通過顯現(xiàn)的熒光圖象來判斷缺陷的大小、位置及形態(tài)。

這種探傷方法以水為清洗劑，滲透劑以水為溶劑，或者在滲透劑中加有乳化劑，使非水溶性的滲透劑發(fā)生乳化作用而具有水溶性。

由于清洗使用的溶劑主要是各種有機(jī)物，它們具有較小的外表張力系數(shù)，對固體外表有很好的潤濕作用，因此有很強(qiáng)的滲透能力。這種探傷法主要用于熒光滲透劑，用經(jīng)枯燥后的細(xì)顆粒干粉可獲得很薄的粉膜，對熒光顯象有利，可提高探傷靈敏度。濕式顯象劑是在具有高揮發(fā)性的有機(jī)溶劑中參加起吸附作用的白色粉末配制而成，這些白色粉末并不溶解于有機(jī)溶劑中，而是呈懸浮狀態(tài)，使用時必須搖晃均勻。為改善顯象劑的性能，還要參加一些增加粘度的成分.常常采用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱風(fēng)烘吹以加快枯燥。2幾種常用方法〔1〕水洗型滲透探傷法包括水洗型著色和水洗型熒光，廣泛應(yīng)用的是水洗型熒光法。使用場合：a靈敏度要求不高；b檢驗(yàn)大體積或大面積零件；c檢驗(yàn)開口窄而深的缺陷；d檢驗(yàn)螺紋和帶有鍵槽的零件；e檢驗(yàn)外表很粗糙的零件。滲透時間和顯象時間確實(shí)定：a根據(jù)零件的狀態(tài)和缺陷的種類以及環(huán)境溫度確定滲透時間；b根據(jù)零件材料的種類，外表狀態(tài)，滲透液類型確定顯象時間。顯象方式的選擇：著色液，任何外表狀態(tài)都選用溶劑懸浮式顯象劑；熒光液，光潔外表，選用溶劑懸浮式顯象劑，粗糙外表選用干式顯象。2幾種常用方法〔2〕后乳化型滲透探傷法后乳化型熒光法是廣泛應(yīng)用的一種方法。使用場合：a外表陽極化工件，鍍鉻工件及復(fù)查工件；b檢驗(yàn)要求比水洗型靈敏度高的零件；c被酸或其它化學(xué)試劑污染的零件，d檢驗(yàn)開口淺而寬的缺陷；e被檢零件的缺陷可能被臟物污染；f檢驗(yàn)應(yīng)力裂紋、晶間腐蝕裂紋和磨削裂紋；g靈敏度可以改變主要應(yīng)用在：經(jīng)機(jī)加工的光潔零件的檢驗(yàn)，如發(fā)動機(jī)的渦輪葉片，氣輪機(jī)葉片，渦輪盤等零件的檢驗(yàn)。去除時首先是預(yù)水洗，然后乳化，再最后水洗。乳化時間是最關(guān)鍵的控制因素：根據(jù)零件外表光潔度，乳化劑濃度，乳化劑溫度，被污染的程度和滲透液來確定，一般用試驗(yàn)的方法確定。〔3〕溶劑去除型滲透探傷法溶劑去除型著色法是廣泛應(yīng)用的一種方法。溶劑去除型滲透探傷法適用于：焊接件和外表光潔零件的檢驗(yàn)，特別適用于大零件的局部檢驗(yàn)，也適用于非批量零件的檢驗(yàn)和現(xiàn)場檢驗(yàn)〔著色法〕。該方法多配用溶劑懸浮式顯象法

3滲透檢測方法的選用選擇滲透探傷方法，首先考慮檢測缺陷類型和靈敏度的要求，其次考慮零件批量大小、外表狀況及幾何形狀，還應(yīng)考慮檢驗(yàn)場所的水源、電源、氣源及檢驗(yàn)費(fèi)用等。細(xì)小裂紋、寬而淺的裂紋，外表光潔度高的零件，選用后乳化型熒光或著色法；疲勞裂紋、磨削裂紋及其它微小裂紋的檢驗(yàn)，選用后乳化型熒光或溶劑去除型熒光法。小零件批量生產(chǎn)時，選用水洗型熒光法。大零件的局部檢驗(yàn)，選用溶劑去除型熒光或著色法。粗糙外表的零件，選用水洗型熒光或著色。檢驗(yàn)場所無電源及暗室時，選用著色法。4各種滲透探傷方法的優(yōu)缺點(diǎn)著色法:只需在白光或日光下進(jìn)行，在沒有電源的場合下也能工作，熒光法需要配備黑光燈和暗室，無法在沒電的場合下工作。水洗型滲透:適于檢查外表較粗糙的零件〔鑄造件、螺拴、齒輪、鍵槽等〕，操作簡便，本錢較低，特別適合批量零件的滲透檢測。而對于水基滲透液可以檢查不能接觸油類的特殊零件〔液氧容器〕后乳化型滲透:適于外表光潔，靈敏度要求高的零件，例如發(fā)動機(jī)渦輪片，渦輪盤等，特別是后乳化型熒光法配合速干式顯象被認(rèn)為是靈敏度最高的一種滲透方法。溶劑去除型著色法:由于可以使用在沒有水和電的場合，因而應(yīng)用非常廣泛，特別是噴罐使用，可簡化操作，適用于大型零件的局部檢測〔如鍋爐、壓力容器的焊縫檢測等〕，該法本錢較高，不適于大批量零件的滲透檢測。5滲透探傷法在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域中要求作滲透探傷的場合有以下幾種情況(1)材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度σb>540MPa的鋼制壓力容器上的C類和D類焊縫。(2)名義厚度δn>16mm的12CrMo及15CrMo鋼制容器，其他任意厚度的Cr-Mo低合金鋼制容器上的C類和D類焊縫。(3)堆焊外表。(4)復(fù)合鋼板的復(fù)合層焊縫。

5滲透探傷法在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域中要求作滲透探傷的場合有以下幾種情況〔5〕上述1﹑2條中所指材料經(jīng)火焰切割的坡口外表?！?〕上述1﹑2條中所指材料，焊后經(jīng)缺陷修磨或補(bǔ)焊處的外表?！?〕上述1﹑2條中所指材料，在組裝對接時臨時焊在工件外表上的卡具﹑拉肋等，組焊完成后撤除處的焊痕外表。5滲透探傷法在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用

要求作滲透探傷的主要是高強(qiáng)度級別的鋼材這類鋼材焊接工藝性不好，易于在焊縫外表及加工外表產(chǎn)生缺陷，而使用中不允許有任何裂紋和分層存在，所以，必須經(jīng)滲透探傷檢驗(yàn)。第四節(jié)滲透探傷設(shè)備1便攜式設(shè)備及壓力噴罐滲透探傷劑〔包括滲透液、去除劑和顯象劑〕，通常裝在密閉的噴罐內(nèi)使用。噴罐一般由探傷劑的盛裝容器和探傷劑的噴射機(jī)構(gòu)兩局部組成。典型結(jié)構(gòu)見圖1。罐內(nèi)裝有探傷劑和氣霧劑，40°C左右可產(chǎn)生0.29~0.49Mpa的壓力。顯象劑噴罐內(nèi)還裝有玻璃彈子，起攪拌作用。2固定式設(shè)備預(yù)清洗裝置、滲透裝置、乳化裝置、水洗裝置、枯燥裝置、顯象裝置、后清洗裝置等。3檢測光源1〕白光燈80W日光燈在1米處的照度為500勒克斯。2〕黑光燈工作原理與鎮(zhèn)流器的串接使用主要事項(xiàng)〔開關(guān)、電壓〕3〕黑光強(qiáng)度檢測儀4〕白光照度計(jì)5〕熒光亮度計(jì)

第五節(jié)滲透檢測靈敏度一滲透檢測靈敏度試塊1鋁合金淬火試塊〔A型試塊〕作用：a用于兩種不同滲透液靈敏度比照b一種滲透液不同操作工序的靈敏度比照清洗和保存：按JB4730標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行制作：在試塊中心用氣體燈加熱到426°C左右，再放入冷水中淬火，再在110°C下枯燥15分鐘，冷卻至室溫保存3836.52102不銹鋼鍍鉻輻射狀裂紋試塊〔B型試塊〕作用：主要用于校驗(yàn)操作方法和工藝系統(tǒng)靈敏度。通常與塑料復(fù)制品或照片對照使用。清理和保存：按標(biāo)準(zhǔn)要求或參照黃銅試塊。黃銅板鍍鉻裂紋試塊〔C型試塊〕主要用于：鑒別各類滲透探傷劑性能和確定靈敏度等級4其他試塊美國PSM-5試塊吹砂鋼試塊陶器試塊缺陷試件二影響檢測靈敏度的主要因素1.滲透液性能的影響：〔1〕滲透能力〔2〕著色強(qiáng)度和熒光強(qiáng)度〔3〕在缺陷中的保存性能2.乳化劑的乳化效果3.顯像劑性能4.操作方法5.缺陷本身性質(zhì)定義缺陷寬深比：K=b/d滲透深度：σ—液體外表張力系數(shù)，θ—液體與缺陷接觸角，p0—外界壓強(qiáng)第六節(jié)滲透檢測工藝六大根本步驟：外表準(zhǔn)備和預(yù)清洗、滲透、去除、枯燥、顯象、觀察〔檢驗(yàn)〕。1外表準(zhǔn)備和預(yù)清洗〔1〕污物類別固體污物：外表清理；液體污物：預(yù)清洗?！?〕去除污物的方法機(jī)械法，化學(xué)方法，溶劑去除方法，其它方法。2施加滲透劑〔1〕滲透液施加方法應(yīng)根據(jù)零件大小、形狀、數(shù)量和檢查部位來選擇。所選方法應(yīng)保證被檢部位完全被滲透液覆蓋，并在整個滲透時間內(nèi)保持潤濕。主要有：噴涂，刷涂，澆涂，浸涂?！玻病碀B透時間及溫度一般不少于10min，溫度在15~50°C。具體按標(biāo)準(zhǔn)要求去除方法與缺陷中滲透液保存程度的關(guān)系3去除多余的滲透液要求從零件外表去除所有的滲透液，又不將滲入缺陷中的滲透液清洗出來；水洗型:滲透液用水去除，水噴法的水壓不超過0.35Mpa，水溫不超過40°C；水洗時間在得到合格背景的前提下，越短越好；可以用黑光燈控制熒光液的去除程度。3去除多余的滲透液要求后乳化型滲透液去除時：先用水預(yù)清洗，然后乳化，最后再用水清洗。施加乳化劑時，只能用浸涂、澆涂或噴涂，不能用刷涂。要防止過乳化，控制好乳化時間。去除方法與缺陷中滲透液保存程度的關(guān)系溶劑去除型滲透液的去除方法：先用干布〔紙〕擦然后再用沾有有機(jī)溶劑的布擦，不允許直接用有機(jī)溶劑沖洗。4枯燥溶劑去除法滲透探傷時，不必進(jìn)行專門枯燥處理，應(yīng)自然枯燥，不得加熱枯燥。用水清洗的零件，采用干式或非水基濕式顯象時，零件在顯象前必須進(jìn)行枯燥；采用水基濕式顯象，水洗后直接顯象，然后進(jìn)行枯燥處理。枯燥一般使用熱空氣循環(huán)烘干裝置，枯燥溫度不能太高，時間不能太長。顯象時間干式顯象：指從施加顯象劑起到開始觀察的時間。濕式顯象：指從枯燥起到開始觀察的時間，即枯燥時間。速干式顯象：施加顯象劑后，到觀察完成的時間。水基濕式顯象：多采用浸涂。涂復(fù)后進(jìn)行滴落，然后再干燥。干燥過程就是顯象過程，顯象時要不斷攪拌，以防顯象劑沉淀。顯象時間不能太長，顯象劑不能太厚。一般規(guī)定：顯象時間一般不少于7min，顯象劑厚度為0.05~0.07mm。5顯象

顯象過程是用顯象劑將缺陷處的滲透液吸附到零件表面，產(chǎn)生清晰可見的缺陷圖像。干式顯象：主要用于熒光法，干燥后立即進(jìn)行顯象，最好用噴粉柜進(jìn)行噴粉顯象。非水基濕式顯象：主要采用壓力噴罐噴涂。噴涂前應(yīng)搖動噴罐中的彈子，使顯象劑均勻。邊噴邊形成顯象劑薄膜。6觀察和評定觀察的光線要求

著色觀察時，被檢零件上白光的照度要不小于500lx。

熒光觀察時，黑光燈強(qiáng)度為：在距黑光燈380mm處，強(qiáng)度不低于1000μw/cm2。熒光觀察時：a進(jìn)入暗室時，黑暗適應(yīng)。b真?zhèn)稳毕莸呐卸╟缺陷性質(zhì)的判定，作出合格與否的判定。d缺陷的表示和記錄重復(fù)檢查的規(guī)定：

a一般不進(jìn)行重復(fù)檢查，滲透探傷的重復(fù)性不好；b著色法不允許復(fù)查；c熒光法檢查的不允許用著色法復(fù)查。

第七節(jié)顯示的解釋與缺陷評定1顯示的解釋和分類顯示的分類：相關(guān)顯示、非相關(guān)顯示和虛假顯示相關(guān)顯示：真實(shí)缺陷形成的；非相關(guān)顯示：零件加工工藝和結(jié)構(gòu)外形及劃傷、刻痕、毛刺等;虛假顯示：零件外表滲透液的污染產(chǎn)生。2缺陷的評定缺陷顯示的分類：線狀、圓形、密集形、縱〔橫〕向顯示缺陷的分類：原材料缺陷、工藝缺陷和使用缺陷滲透檢測能發(fā)現(xiàn)的常見缺陷：氣孔、裂紋3標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于顯示的分類和評定要求4滲透檢測記錄和報(bào)告

缺陷記錄方式：

草圖法、可剝性塑料薄膜顯象劑、照相法檢驗(yàn)的原始記錄

檢驗(yàn)的見證、執(zhí)行工藝卡的見證、報(bào)告的來源滲透探傷報(bào)告

按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求JB/T4730.5-2005報(bào)告格式和原始記錄格式都是受控文件，不能隨便更改第五章光學(xué)全息無損檢測一全息照相的概念二全息照相根本原理三激光全息檢測根本原理四激光全息檢測方法

五激光全息檢測的應(yīng)用

一全息照相的概念全息照相術(shù)是一種新型的照相技術(shù)，其成像過程是：利用光的干預(yù)和衍射現(xiàn)象，在照相干板或膠片上以干預(yù)條紋的形式把圖像記錄下來，然后用光照射這種干板〔稱作全息干板〕，就能以立體形式再現(xiàn)出原來的物體像。全息照相有一些突出的特點(diǎn)：比方它的像有三維立體性、其干板具有可分割性、可屢次記錄性等等。普通照相在膠片上記錄的僅是物光的振幅信息〔即光強(qiáng)分布〕，而全息照相記錄了物光的振幅及相位信息，“全息〞也因此而得名。全息照相術(shù)的起源全息術(shù)最初是由英國科學(xué)家丹尼斯·伽柏〔DennisGabor〕于1948年提出來的，伽柏并因此在1971年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。當(dāng)初的目的是想利用全息術(shù)提高電子顯微鏡的分辨率，伽柏當(dāng)初使用汞燈作為光源，但是汞燈作為光源還不是很理想，這種技術(shù)由于要求高度相干性及高強(qiáng)度的光源而一度開展緩慢1960年，梅曼〔Maiman〕研制成功了紅寶石激光器。1961年，賈范〔Javan〕等制成了氦氖激光器一種前所未有的優(yōu)質(zhì)相干光源誕生了。1962年，美國科學(xué)家E.N.利思和J.烏帕特尼克斯用激光器對伽柏的技術(shù)做了劃時代的改進(jìn)，全息術(shù)的研究從此獲得了突飛猛進(jìn)的開展。近40年來，全息技術(shù)的研究日趨廣泛深入，逐漸開辟了全息應(yīng)用的新領(lǐng)域，成為近代光學(xué)的一個重用分支。全息照相術(shù)的開展如圖1，使從點(diǎn)光源〔可以認(rèn)為是從物體上的一點(diǎn)反射出來的光，也可考慮為有一個針孔〕發(fā)出的相干激光束A與另一方向射來的激光束B在照相干板上疊加而產(chǎn)生干預(yù)。形成如圖2所示的那樣的干預(yù)條紋。如果將這種干板沖洗后那么可變成一種衍射光柵如圖3，即全息照片〔或全息圖〕.圖1圖2圖2圖2圖3二全息照相根本原理如果將全息照片置于原來的位置，并在與記錄干預(yù)條紋的參考光照射的方向相同的方向上用相干光照射，那么此照射光在沖洗后的干板〔衍射光柵〕上被衍射。由圖4可知，在衍射光柵的柵格間距小的地方，光的衍射角大；在衍射光柵的柵格間距大的地方，光的衍射角小。結(jié)果，整個衍射光就好似從原來點(diǎn)光源所在位置傳播過來的方向上被衍射。圖4二全息照相根本原理同樣，如果放置兩個點(diǎn)光源，通過與另外的相干光形成干預(yù)條紋，并記錄在干板上，那么自然會有兩種不同的干預(yù)條紋相重疊地被記錄下來。并且，每種干預(yù)條紋都具有與各自的點(diǎn)光源的光強(qiáng)相應(yīng)的反差，從而起衍射光柵的作用，使得衍射光象是從原來兩個點(diǎn)光源所在位置傳播過來似的被衍射。在類似的點(diǎn)光源極多的情況下，也可按這種方式處理。二全息照相根本原理激光全息照相檢測的光路圖

被光照射的物體可以看作是無數(shù)點(diǎn)光源的集合體。在這種情況下，非常復(fù)雜的干預(yù)條紋被記錄下來，當(dāng)用相干光照射干板時，光在與原物體存在時相同的方向上被衍射。換言之，在物體原來所在的位置上將再現(xiàn)它的像，這就是全息照相的原理。

干預(yù)條紋間距：如圖5，用分束鏡將一束相干光分為兩束，它們再以某一角度θ在干板上疊加，那么會形成大致一樣的干預(yù)條紋。這些干預(yù)條紋的間距為Δx的大小由波長λ和兩束光的夾角θ決定

圖5二全息照相根本原理空間頻率或空間載波：這樣產(chǎn)生的干預(yù)條紋如圖6所示，是黑白相間周期性重復(fù)的排列。每一毫米內(nèi)存在的干預(yù)條紋數(shù)稱作空間頻率或空間載波，這樣產(chǎn)生的空間載波未受任何調(diào)制。圖6如圖7所示，如果在一個方向上的光束中途放置一塊幻燈片之類的透射體，利用從透射體透射出來的光，或者是利用照射物體時產(chǎn)生的反射光，與另一方向上的相干光〔即參考光〕疊加而形成干預(yù)條紋，那么這樣形成的干預(yù)條紋不再是規(guī)那么排列的清晰條紋，而是變成了復(fù)雜的干預(yù)條紋。這種情況，可以認(rèn)為是空間載波被物體所調(diào)制。圖7二全息照相根本原理這樣記錄下來的受到物體光波調(diào)制了的干預(yù)條紋，就是全息圖。圖8是全息圖實(shí)際記錄過程的圖解，如果要由全息圖再現(xiàn)原物的形狀和位置，那么如圖9那樣，用同一波長的相干光照射全息圖，被調(diào)制的空間頻率就像一種衍射光柵一樣把光波衍射。由于被衍射的光是沿著與透過物體的光或被物體反射的光相同的方向行進(jìn)，所以再現(xiàn)的像在空間也有景深，從而可觀測到三維的立體象。相對而言，一般照相技術(shù)僅僅是個記錄過程，而全息照相術(shù)具有記錄和再現(xiàn)過程兩個階段，再現(xiàn)出來的像恰是來自物體的光的波面本身二全息照相根本原理三激光全息檢測根本原理1激光全息檢測的原理〔1〕激光全息檢測的原理激光全息檢測：是利用激光全息照相來檢測物體外表和內(nèi)部缺陷的。因?yàn)槲矬w在受到外界載荷作用下會變形，這種變形與物體是否含有缺陷直接相關(guān)。在不同的外界載荷作用下，物體外表變形的程度是不相同的。激光全息照相是將物體外表和內(nèi)部的缺陷通過外界加載的方法，使其在相應(yīng)的物體外表造成局部的變形，用全息照相來觀察和比較這種變形，并記錄下不同外界載荷作用下的物體外表的變形情況，進(jìn)行觀察分析，然后判斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。P為了了解這種檢測方法的原理，首先簡單介紹光的干涉現(xiàn)象根據(jù)電磁波理論，表示光波中電場的波動方程為

其中：A0為光波的振幅；ω為角頻率；t為時間。相干光1〕兩束光頻率相同，且有相同的振動方向和固定的相位差2〕兩束光波在相遇處所產(chǎn)生的振幅差不應(yīng)太大，否那么與單一光波在該處的振幅沒有多大的差異，因此也沒有明顯的干預(yù)現(xiàn)象3〕兩束光波在相遇處的光程差不能太大，即兩束光波傳播到該處的距離差值不能太大〔1〕激光全息檢測的原理相干振動合成分別引起

P點(diǎn)的振動y1

A1coswt+(j1)y2

A2coswt+(j22pr1l2pr2l)合振動

y

y1+y2

Acos(wt+j)AA12A22A1A2cos2j2j12p++()r2r1ljarctanj12pr1l)(A1sin+j22pr2l)(A2sinj12pr1l)(A1cos+j22pr2l)(A2cosA2()A1()A()Pr1r2y10

A10cos(wt+j1)y20

A20cos(wt+j2)兩相干波源的振動方程21ss〔1〕激光全息檢測的原理AA12A22A1A2cos2++(j2j12p)r2r1lr2r12pl+2pkjr（0,1,2,)k...當(dāng)時則合成振動的振幅最大maxA12A+A即d12rr+kl光程差為零或?yàn)椴ㄩL的整數(shù)倍時，各質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，干涉相長。r2r12pl+pjr（0,1,2,)k...當(dāng)時則合成振動的振幅最小即2k()+12d12rr+l2k()+1minA12AA光程差為半波長的奇數(shù)倍時，各質(zhì)點(diǎn)的振幅最小，干涉相消。〔1〕激光全息檢測的原理全息照相的拍攝原理拍攝全息照片的根本光路大致如圖一激光光源〔波長為λ〕的光分成兩局部：直接照射到底片上的叫參考光；另一局部經(jīng)物體外表散射的光也照射到照相底片，稱為物光。參考光和物光在底片上各處相遇時將發(fā)生干預(yù)，底片記錄的即是各干預(yù)條紋疊加后的圖像。關(guān)于強(qiáng)度：顯然參考光各處的強(qiáng)度是一樣的，但由于物體外表的反射率不同，所以物光的強(qiáng)度各處不同。因此，參考光和物光疊加干預(yù)時形成的干預(yù)條紋各處濃淡也就不同。全息照相的拍攝原理關(guān)于相位:如圖,設(shè)O為物體上某一發(fā)光點(diǎn)．設(shè)參考光在a處的波動方程為:全息照相的拍攝原理設(shè)a、b為相鄰的兩暗紋,由干預(yù)知：a、b兩處的物光與參考光必須都反相.因?yàn)閍b兩處的參考光相同,所以其物光的波程差為λ.由幾何關(guān)系知:由此可知:當(dāng)θ不同時----物光與參考光形成的干預(yù)條紋的間距也不同----而θ的大小----反映出物光光波的相位.再根據(jù)條紋的方向----可確定出物體的前后,上下,左右的位置.全息照相的觀察原理觀察全息照片的光路圖如下：全息照片不同于普通照片,其底片不顯示物體的形象,而是干預(yù)條紋疊加后的圖像。沖洗時只是改變了不同局部的透光性，觀察時,需利用與拍照時同頻率的光的衍射原理。仍考慮相鄰的兩條紋a和b,此時二者為兩透光縫。由惠更斯-菲涅耳原理知:處于同一波陣面上的a、b可以當(dāng)成子波波源,其強(qiáng)度皆為激光光源的強(qiáng)度。沿原來從物體上O點(diǎn)發(fā)來的物光的方向的兩束衍射光,由幾何知識知其光程差恰為λ。由發(fā)光點(diǎn)O在底片上各處造成的透光縫透過的光形成的衍射條紋會使人眼感到原來的O點(diǎn)處有一發(fā)光點(diǎn)O’。所有發(fā)光點(diǎn)的對應(yīng)的衍射條紋會使人眼看到一個處于原來位置的完整的立體虛像。全息照相的特點(diǎn)1.全息照片衍射形成的立體虛像是一個真正立體的,當(dāng)人眼換一個位置時,便可以看到物體的側(cè)面像,即物體上原來被擋住的局部也可以看到。2.即使是全息照片的一塊殘片,也可以看到整個物體的立體象.因?yàn)榕臄z照片時,物體上的點(diǎn)發(fā)出的物光在整個底片上處處與參考光發(fā)生干預(yù),也就是說,在底片上處處都有某一點(diǎn)的記錄。3.在用光照射底片時,在與原來物光對稱方向的兩束光,其光程差也為λ,光線會聚將會在O〞處形成一實(shí)像。2．激光全息檢測的特點(diǎn)〔1〕由于激光全息檢測是一種干預(yù)計(jì)量技術(shù)，其干預(yù)計(jì)量的精度與波長同數(shù)量級，因此，極微小的變形都能檢驗(yàn)出來，檢測的靈敏度高。〔2〕由于激光的相干長度很大，因此，可檢驗(yàn)大尺寸物體，只要激光能夠充分照射到的物體外表，都能一次檢驗(yàn)完畢〔3〕激光全息檢測對被檢對象沒有特殊要求，可以對任何材料、任意粗糙的外表進(jìn)行檢測?！?〕可借助于干預(yù)條紋的數(shù)量和分布狀態(tài)來確定缺陷的大小、部位和深度，便于對缺陷進(jìn)行定量分析。該檢測方法：還具有非接觸、直觀、檢測結(jié)果便于保存等特點(diǎn)。但是，物體內(nèi)部缺陷的檢測靈敏度取決于物體內(nèi)部缺陷在外力作用下能否造成物體外表相應(yīng)變形。四激光全息檢測方法1．物體外表微差位移的觀察方法〔1〕實(shí)時法先拍攝物體在不受力時的全息圖，沖洗處理后，把全息圖精確地放回到原來拍攝的位置上，并用與拍攝全息圖時同樣的參考光照射，那么全息圖就會再現(xiàn)出物體三維立體像(物體的虛像)，再現(xiàn)的虛像完全重合在物體上。這時對物體加載，物體的外表會產(chǎn)生變形，受載后的物體外表光波和再現(xiàn)的物體虛像之間就形成了微量的光程差。由于兩個光波都是相干光波(來自同一個激光源)，并幾乎存在于空間的同一位置，因此，這兩個光波疊加就會產(chǎn)生干預(yù)條紋。由于物體的初始狀態(tài)(再現(xiàn)的虛像)和物體加載狀態(tài)之間的干預(yù)度量比較是在觀察時完成的，因此稱這種方法為實(shí)時法。實(shí)時法的優(yōu)點(diǎn)是：只需要用兩張全息圖就能觀察到各種不同加載情況下的物體外表狀態(tài)，從而判斷出物體內(nèi)部是否含有缺陷。因此，這種方法既經(jīng)濟(jì)，又能迅速而確切地確定出物體所需加載量的大小。其缺點(diǎn)是：1〕為將全息圖精確地放回到原來的位置，就需要有一套附加機(jī)構(gòu)，以便使全息圖位置的移動不超過幾個光波的波長。2〕由于全息干版在沖洗過程中乳膠層不可防止地要產(chǎn)生一些收縮，當(dāng)全息圖放回原位時，雖然物體沒有變形，但仍有少量的位移干預(yù)條紋出現(xiàn)。3〕顯示的干預(yù)條紋圖樣不能長久保存。〔2〕兩次曝光法將物體在兩種不同受載情況下物體外表光波攝制在同一張全息圖上，然后再現(xiàn)這兩個光波，而這兩個再現(xiàn)光波疊加時仍然能夠產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象。這時所看到的再現(xiàn)圖像，除了顯示出原來物體的全息像外，還產(chǎn)生較為粗大的干預(yù)條紋圖樣。這種條紋表現(xiàn)在觀察方向上的等位移線，兩條相鄰條紋之間的位移差相當(dāng)于再現(xiàn)光波的半個波長，假設(shè)用氦—氖激光器作光源，那么每條條紋代表大約0.316μm的外表位移?？梢詮倪@種干預(yù)條紋圖樣的形狀和分布來判斷物體內(nèi)部是否有缺陷。兩次曝光法干預(yù)原理：設(shè)被攝物光波為：變形后的物光波為：參考光波為：設(shè)兩次曝光時間分別為：在線性記錄條件下全息圖的振幅透過率與曝光量成正比：如果用參考光再現(xiàn)，那么再現(xiàn)光場為：式中1、4項(xiàng)為直射項(xiàng)；2、5項(xiàng)為原始像項(xiàng)，對應(yīng)物體的兩種狀態(tài)；3、6項(xiàng)為共軛項(xiàng)。我們觀察的是原始像項(xiàng)，其復(fù)振幅為：兩束光干預(yù)時，振幅相等，那么條紋反襯度最好，故記錄時應(yīng)使：在滿足上式時，略去不重要常數(shù)項(xiàng)，可得有用干預(yù)光場強(qiáng)度2.激光全息檢測的加載方法〔1〕內(nèi)部充氣法：對于蜂窩結(jié)構(gòu)(有孔蜂窩)、輪胎、壓力容器、管道等產(chǎn)品，可以用內(nèi)部充氣法加載。蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)部充氣后，蒙皮在氣體的作用下向外鼓起。脫膠處的蒙皮在氣壓作用下向外鼓起的量比周圍大，形成脫膠處相對于周圍蒙皮有一個微小變形?！?〕外表真空法：對于無法采用內(nèi)部充氣的結(jié)構(gòu)，如不連通蜂窩、疊層結(jié)構(gòu)、鈑金膠結(jié)結(jié)構(gòu)等，可以在外外表抽真空加載，造成缺陷處表皮的內(nèi)外壓力差，從而引起缺陷處表皮變形。〔3〕熱加載法：這種方法是對物體施加一個適當(dāng)溫度的熱脈沖，物體因受熱而變形，內(nèi)部有缺陷時，由于傳熱較慢，該局部區(qū)域比缺陷周圍的溫度要高。因此，造成該處的變形量相應(yīng)也較大，從而形成缺陷處相對于周圍的外表變形有了一個微差位移。3全息檢測實(shí)例〔1〕反射式全息：是利用后照相乳膠的布拉格衍射效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖10所示。激光細(xì)光束經(jīng)擴(kuò)束鏡L擴(kuò)束后照射在全息干板H上作為參考光，透過H的光照明物體，經(jīng)物體漫反射的光成為物光，干板的乳膠面向著物體，由于乳膠感光材料的透過率為30%～50%，假設(shè)物體的反射率較高，那么光束比能滿足全息圖的記錄條件。圖10在這種記錄中，物光和參考光之間的夾角接近180°，因而在記錄介質(zhì)中能建立起駐波。所形成的干預(yù)條紋根本上平行于記錄介質(zhì)外表，條紋實(shí)際上是層狀的，其間距約為介質(zhì)中光波長的一半。對光的衍射作用與三維光柵衍射一樣。lX射線qqABCidl入射角掠射角求出相鄰晶面距離為d的兩反射光相長干涉條件sincos+dACCB2di2dq層間兩反射光的光程差sin2dqlk(),...21k,布喇格定律相長干涉得亮點(diǎn)的條件或布喇格條件布拉格條件：在再現(xiàn)過程中，根據(jù)布拉格衍射原理，再現(xiàn)光在這種三維干預(yù)面上的衍射極大值必須滿足以下條件：⑴光從衍射面上反射時，反射角等于入射角；⑵相鄰兩干預(yù)層的反射光之間的光程差必須是λ。這就是布拉格條件。反射式全息圖的角度選擇性和波長選擇性：當(dāng)照明干板的光束為單色光時，只有在某些特定的角度下才能觀察到再現(xiàn)像；當(dāng)不同波長的混合光〔例如白光〕以一確定的入射角照明干板時，只有某些特定的波長滿足布拉格條件而產(chǎn)生再現(xiàn)像，其中只有一種波長的衍射效率為最高?！?〕兩次曝光法測定金屬板的楊氏模量全息干預(yù)計(jì)量：是全息術(shù)應(yīng)用的一個重要方面。全息干預(yù)與普通干預(yù)十分相似，其干預(yù)理論和測量精度根本相同，只是獲得相干光的方法不同。全息干預(yù)的相干光是采用時間分割法而獲得的，也就是將同一束光在不同的時刻記錄在同一張全息干板上，然后使這些波前同時再現(xiàn)并產(chǎn)生干預(yù)。時間分割法的特點(diǎn)是：相干光束由同一光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生，因而可消除系統(tǒng)誤差，從而可降低對光學(xué)系統(tǒng)中各光學(xué)元件的精度要求，這也是全息干預(yù)計(jì)量的一個很重要的特點(diǎn)普通干預(yù)：只能測量外表經(jīng)過拋光的透明物體或反射面全息干預(yù)：不僅可以測量透明物體，也可以測量不透明物體，并且外表可以是散射體。全息干預(yù)還可通過外表的變化來檢測物體內(nèi)部的缺陷，這就是全息無損檢測。學(xué)習(xí)二次曝光法測定金屬板的楊氏模量：有助于加深對全息干預(yù)計(jì)量根本原理的理解，以及了解全息干預(yù)法的根本技術(shù)及其應(yīng)用。兩次曝光法測定金屬板的楊氏模量光路如圖：激光束經(jīng)擴(kuò)束鏡照射在干板上為參考光，透過干板后的光束經(jīng)鋁板反射后照射在干板上即為物光。首先在鋁板自由端未受力時作第一次曝光，干板上記錄了鋁板處于原始狀態(tài)時的全息圖；然后通過加力裝置對鋁板的自由端加力后作第二次曝光，干板上又記錄了鋁板受力變形后的全息圖。再現(xiàn)時同時復(fù)現(xiàn)鋁板兩個狀態(tài)下的物光波前，這兩個波前產(chǎn)生干預(yù)，形成一簇等光程差的干預(yù)條紋。如能測出某級亮紋或暗紋所在處沿鋁板縱軸方向的位置，即可算出其楊氏模量〔3〕透射式全息照相透射式全息的光路如圖:由激光器輸出的細(xì)激光束經(jīng)M１反射后被分束鏡Ｇ分成兩束.反射的一束經(jīng)Ｍ3再次反射并經(jīng)Ｌ2擴(kuò)束后，照在全息干板上作為參考光束；透射的一束由Ｍ2反射折轉(zhuǎn)，再經(jīng)過L１擴(kuò)束后照明物體，經(jīng)物體漫反射形成的物光也到達(dá)全息干板Ｈ上。物光與參考光在全息干板上發(fā)生干預(yù)將形成復(fù)雜的干預(yù)圖樣，干板經(jīng)沖洗吹干后即可得到一張透射式全息圖將制得的全息圖放回原位，遮住物光并取走物體，用原參光照明，那么透過全息圖可看到原來放物體處有物體的虛像，猶如物體沒取走一樣，物體的虛像具有明顯的視差效應(yīng)，人眼通過全息圖觀察物體的虛像，就像通過一個“窗口〞觀察真實(shí)物體一樣，具有強(qiáng)烈的三維真實(shí)感，當(dāng)人眼在全息圖后左右移動時，可看到物體的不同部位五激光全息檢測的應(yīng)用1.蜂窩結(jié)構(gòu)檢測蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的檢測可以采用內(nèi)部充氣、加熱以及外表真空的加載方法。例如飛機(jī)機(jī)翼，采用兩次曝光和實(shí)時檢測方法都能檢測出脫粘、失穩(wěn)等缺陷。當(dāng)蒙皮厚度為0.3mm時，可檢測出直徑為5mm的缺陷。采用激光全息照相方法檢測蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，具有良好的重復(fù)性、再現(xiàn)性和靈敏度。蜂窩結(jié)構(gòu)板脫粘區(qū)的全息再現(xiàn)干預(yù)條紋

2.復(fù)合材料檢測

以硼或碳高強(qiáng)度纖維本身粘接以及粘接到其他金屬基片上的復(fù)合材料，是近年來極受人們重視的一種新材料。它比目前采用的均一材料更具有強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是宇航工業(yè)中很有應(yīng)用前途的一種結(jié)構(gòu)材料。但這種材料在制造和使用過程中會出現(xiàn)纖維內(nèi)部、纖維層之間以及纖維層與基片之間脫粘或開裂，使得材料的剛度下降。當(dāng)脫粘或裂縫增加到一定量時，結(jié)構(gòu)的剛度將大大降低甚至導(dǎo)致?lián)p壞。全息照相可以檢測出材料的這種缺陷。

3.膠結(jié)結(jié)構(gòu)檢測在固體火箭發(fā)動機(jī)的外殼、絕熱層、包覆層及推進(jìn)劑藥柱各界面之間要求無脫粘缺陷。目前多采用X射線檢測產(chǎn)品的氣泡、夾雜物等缺陷，而對于脫粘檢測卻難于檢查。超聲波檢測因其探頭需要采用耦合劑，而且在曲率較大的部位或棱角處無法接觸而形成“死區(qū)〞，限制了它的應(yīng)用。利用全息照相檢測能有效地克服上述兩種檢測方法的缺點(diǎn)。4．藥柱質(zhì)量檢測激光全息照相也可以用來檢測藥柱內(nèi)部的氣孔和裂紋。通過加載使藥柱在對應(yīng)氣孔或裂紋的外表產(chǎn)生變形，當(dāng)變形量到達(dá)激光器光波波長的1/4時，就可使干預(yù)條紋圖樣發(fā)生畸變。利用全息照相檢測藥柱不但簡便、快速、經(jīng)濟(jì)，而且在檢測界面沒有粘接力的缺陷方面，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。5．印制電路板焊點(diǎn)檢測由于印制電路板焊點(diǎn)的特點(diǎn)，一般采用熱加載方法。有缺陷的焊點(diǎn)，其干預(yù)條紋與正常焊點(diǎn)有明顯的區(qū)別。為了適應(yīng)快速自動檢測的要求，可采用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對全息干預(yù)圖像進(jìn)行處理和識別，通過分析條紋的形成等判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量，由計(jì)算機(jī)控制程序完成整個檢測過程。

6．壓力容器檢測

小型壓力容器大多數(shù)采用高強(qiáng)度合金鋼制造。由于高強(qiáng)度鋼材的焊接工藝難于掌握，焊縫和母材往往容易形成裂紋，加之容器本身大都需要開孔接管和支撐，存在著應(yīng)力集中的部位，工作條件又較苛刻，如高溫高壓、低溫高壓、介質(zhì)腐蝕等都促使容器易于產(chǎn)生疲勞裂紋。疲勞裂紋在交變載荷作用下不斷擴(kuò)展，最終會使容器泄漏或破損。

傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法是采用磁粉檢驗(yàn)、射線檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)，或采用高壓破損檢驗(yàn)，但檢測速度較慢，難于取得圓滿效果。

采用激光全息照相打水壓加載法，能夠檢測出3mm厚的不銹鋼容器的環(huán)狀裂紋，裂紋的寬度為5mm、深度為1.5mm左右。后圖為一壓力容器的激光全息檢測的照片。用激光全息方法還可以評價(jià)焊接結(jié)構(gòu)中的缺陷和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不合理現(xiàn)象等。壓力容器激光全息檢測照片(a)合格產(chǎn)品；(b)不合格產(chǎn)品

激光全息無損檢測開展趨勢局限：激光全息無損測試技術(shù)經(jīng)歷了40多年的開展，真正應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際的工程并不多，而且僅局限在航空航天工業(yè)部門，造成這種局面的原因是多方面的。首先是激光全息無損測試技術(shù)本身的局限性。到目前為止，這項(xiàng)技術(shù)仍然依賴隔振平臺、銀鹽干版記錄、暗室條件下工作。而且檢測系統(tǒng)復(fù)雜，投資大，操作技術(shù)要求熟練，因而很難推廣應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中去。而只能用于軍工部門，去解決一些用常規(guī)檢測方法無法解決而又必須進(jìn)行無損測試的零部件。其次是投入不夠，由于這項(xiàng)技術(shù)本身的局限性，因而不能引起企業(yè)家的興趣和政府的關(guān)心，長期以來在資金投入方面很少，全靠科技工作者自發(fā)地進(jìn)行研究，由此而導(dǎo)致了設(shè)備陳舊。第三是與相關(guān)學(xué)科交叉結(jié)合不緊。例如銀鹽記錄介質(zhì)在實(shí)時全息干預(yù)記錄中無法記錄瞬態(tài)連續(xù)變形的問題亟待解決。第四是CCD應(yīng)用、計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理等新技術(shù)開展速度非?？?，相應(yīng)要求激光全息無損測試設(shè)備快速更新。激光全息無損檢測開展趨勢激光全息無損檢測開展趨勢前景：激光全息無損測試技術(shù)有其自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，能解決一些常規(guī)檢測方法或難以解決問題。例如對復(fù)合材料、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)、飛機(jī)輪胎的檢測就具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，是射線、超聲、磁粉、渦流、滲透等常規(guī)方法難以比較的。因此，激光全息無損測試技術(shù)經(jīng)過不斷的開展和完善，將會起到重要作用。第六章超聲波無損檢測

〔UltrasonicTesting，簡稱UT〕一超聲波概述二超聲波檢測的根本理論五超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用

三超聲波檢測設(shè)備四超聲波檢測方法

六超聲波探傷工藝流程

聲波聲波

一般意義上的聲波，是指能引起人的聽覺、在聲學(xué)中，聲波的頻率范圍包括

10

-4~1012Hz

的機(jī)械波。頻率在

20~20000Hz

的機(jī)械波。又稱聲音或聲。10

-4~16Hz次聲20~20000Hz可聽聲20000~5×108

Hz5×108~1012Hz超聲特超聲

頻率低，波長長，衰減小。用于探礦、預(yù)測風(fēng)暴、監(jiān)視地震和核爆炸等。次聲與人體器官（如心臟）的振動頻率相近，對人體有害。

除與人類生活息息相關(guān)外，該頻段在民用和軍用的聲吶（聲導(dǎo)航與定位）、水下目標(biāo)測距及識別等亦常使用。

頻率高，波長短，能量大，穿透力強(qiáng)。在檢測、加工處理、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

該頻段的超聲頻率，已高到可與電磁波的微波頻率相比擬，而具有超聲自身的許多優(yōu)越特性，在固體物理領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用。該頻段的低端，在現(xiàn)代電子技術(shù)、激光技術(shù)、信息處理和集成光學(xué)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。頻率高于1012Hz的特超聲的波長已可與晶格尺寸相比擬，是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種重要的新手段。一超聲波概述1.什么是超聲波超聲波：它是由機(jī)械振動源在彈性介質(zhì)中激發(fā)的一種機(jī)械振動波，其實(shí)質(zhì)是以應(yīng)力波的形式傳遞振動能量。其必要條件是：要有振動源和能傳遞機(jī)械振動的彈性介質(zhì)它能透入物體內(nèi)部并可以在物體中傳播。一超聲波概述2.超聲波的產(chǎn)生與接收〔1〕壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對外表上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，當(dāng)作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)：相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。2.超聲波的產(chǎn)生與接收

〔2〕超聲波換能器----超聲波的產(chǎn)生和接收器超聲波換能器主要由壓電晶體組成。利用石英、鈦酸鋇的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲披，正壓電效應(yīng)接收超聲波。壓電晶體在交變電壓作用下，在晶體厚度方向產(chǎn)生伸縮變形，產(chǎn)生與交變電壓頻率相同的機(jī)械振動，即產(chǎn)生超聲波。當(dāng)把高頻振動(超聲波)作用在晶體上，在晶體的兩個電極之間產(chǎn)生與超聲波頻率相同、強(qiáng)度與超聲波成正比的高頻電壓，即接收超聲波。3.超聲波的特點(diǎn)與應(yīng)用超聲波波長很短，這決定了超聲波具有一些重要特性，使其能廣泛應(yīng)用于無損檢測。1)方向性好超聲波具有像光波一樣定向束射的特性。2〕穿透能力強(qiáng)對于大多數(shù)介質(zhì)而言，它具有較強(qiáng)的穿透能力。例如在一些金屬材料中，其穿透能力可達(dá)數(shù)米。3〕能量高超聲檢測的工作頻率遠(yuǎn)高于聲波的頻率，超聲波的能量遠(yuǎn)大于聲波的能量。4〕遇有界面時，將產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換。利用超聲