《無(wú)損檢測(cè)（第2版）》 課件第五章 滲透檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)（第2版）

第五章滲透檢測(cè)第一節(jié)滲透檢測(cè)的物理基礎(chǔ)2滲透檢測(cè)特點(diǎn)：（一）、優(yōu)勢(shì)不受被檢部件的形狀、大小、組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和缺陷方位的限制。廣泛適用于各種加工工藝及材料的質(zhì)量檢驗(yàn)。滲透檢測(cè)不需要特別復(fù)雜的設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)費(fèi)用低。缺陷顯示直觀，檢測(cè)靈敏度高，對(duì)復(fù)雜零件可一次檢測(cè)出各個(gè)方向的缺陷。（二）、劣勢(shì)受被檢物體表面粗糙度的影響較大，只能檢出表面開(kāi)口的缺陷，對(duì)內(nèi)部缺陷無(wú)能為力。不適于檢查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件。難以確定缺陷的實(shí)際深度，難以定量評(píng)價(jià)缺陷，檢出結(jié)果受操作者影響大。一、滲透檢測(cè)的基本原理3液體滲透檢測(cè)的基本原理是利用滲透液的潤(rùn)濕作用和毛細(xì)現(xiàn)象而進(jìn)入表面開(kāi)口的缺陷，隨后被吸附和顯像。滲透作用的深度和速度與滲透液的表面張力、粘附力、內(nèi)聚力、滲透時(shí)間、材料的表面狀況、缺陷的大小及類(lèi)型等因素有關(guān)。（一）表面張力液體的表面張力是兩個(gè)共存相之間出現(xiàn)的一種界面現(xiàn)象，是液體表面層收縮趨勢(shì)的表現(xiàn)。液體表面層中的分子一方面受到液體內(nèi)部的吸引力，稱(chēng)為內(nèi)聚力；另一方面受到其相鄰氣體分子的吸引力。由于后一種力比內(nèi)聚力小，因而液體表面層中的分子有被拉進(jìn)液體內(nèi)部的趨勢(shì)。一、滲透檢測(cè)的基本原理4（二）液體的潤(rùn)濕作用固體被液體潤(rùn)濕的程度可以用液體對(duì)固體表面的接觸角來(lái)表示。接觸角θ是液面在接觸點(diǎn)的切線與包括該液體的固體表面之間的夾角。接觸角愈小，說(shuō)明液體對(duì)固體表面的潤(rùn)濕能力愈好。潤(rùn)濕作用與液體的表面張力有關(guān)系。內(nèi)聚力大的液體，其表面張力系數(shù)也大，對(duì)固體的接觸角也大。（三）液體的毛細(xì)現(xiàn)象將一根很細(xì)的管子插入盛有液體的容器中，如果液體不能潤(rùn)濕管子，管內(nèi)的液面就會(huì)低于容器的液面，通常將這種潤(rùn)濕管壁的液體在細(xì)管中上升，而不潤(rùn)濕管壁的液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象稱(chēng)為毛細(xì)現(xiàn)象。圖5-1毛細(xì)現(xiàn)象一、滲透檢測(cè)的基本原理5（四）液體滲透檢測(cè)的基本原理將零件表面的開(kāi)口缺陷看作是毛細(xì)管或毛細(xì)縫隙。由于所采用的滲透液都是能潤(rùn)濕零件的，因此滲透液在毛細(xì)作用下能滲入表面缺陷中去，使用顯像劑進(jìn)行顯像，放大的缺陷顯示，大大提高靈敏度。顯像過(guò)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(rùn)濕。圖5-2留在裂紋中的滲透液逸出表面及粉末顯像劑的作用原理6滲透劑的分類(lèi)：按顯示方式可分為熒光滲透劑和著色滲透劑兩種；按清洗方法可分為水洗型滲透劑、后乳化型滲透劑和溶劑去除型滲透劑三種。滲透劑的性能：滲透性能好，容易滲入缺陷中去。易被清洗，容易從零件表面清洗干凈。對(duì)于熒光滲透液，要求其熒光輝度高；對(duì)于著色滲透劑，則要求其色彩艷麗。其酸堿度應(yīng)呈中性，這樣可對(duì)被檢部件無(wú)腐蝕，毒性小，對(duì)人無(wú)傷害，對(duì)環(huán)境污染亦小。閃點(diǎn)高，不易著火。制造原料來(lái)源方便，價(jià)格低廉。一、滲透檢測(cè)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劑，如加入肥皂或洗滌劑，再經(jīng)攪拌混合后，可形成穩(wěn)定的乳濁液，這種使不相容的液體混合成穩(wěn)定乳化液的表面活性劑叫作乳化劑。液體滲透檢測(cè)中，使用的乳化劑將零件表面的后乳化型滲透劑與水形成乳化液，以便能用水洗去。要求乳化劑具有良好的洗滌作用，高閃點(diǎn)和低的蒸發(fā)速率，無(wú)毒、無(wú)腐蝕作用、抗污染能力強(qiáng)。第二節(jié)滲透檢測(cè)技術(shù)8一、滲透檢測(cè)材料滲透檢測(cè)材料是滲透劑、清洗劑和顯像劑等材料的總稱(chēng)。滲透檢測(cè)材料的選擇決定了滲透檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度。使用靈敏度等級(jí)合適的滲透劑，對(duì)檢測(cè)出需要控制的不連續(xù)至關(guān)重要。同時(shí)，還要控制好檢測(cè)工藝，最大限度地顯示工件上的不連續(xù)。決定使用哪個(gè)靈敏度等級(jí)的滲透劑由被檢工件的檢測(cè)要求決定，通常檢測(cè)要求會(huì)對(duì)滲透劑的靈敏度有明確規(guī)定。同時(shí)，滲透檢測(cè)材料也必須是同族組的，即完成一個(gè)特定的滲透檢測(cè)過(guò)程須使用特定的滲透材料組合系統(tǒng)。二、滲透檢測(cè)的基本步驟9（一）預(yù)清洗零件在使用滲透液之前必須進(jìn)行預(yù)清洗，用來(lái)去除零件表面的油脂、鐵屑、鐵銹，以及各種涂料、氧化皮等，防止這些污物堵塞缺陷，阻塞滲透液的滲入，也防止油污污染滲透液，以便使?jié)B透液容易滲入缺陷中去，同時(shí)還可防止?jié)B透液存留在這些污物上產(chǎn)生虛假顯示。去除方法可分為：（1）機(jī)械方法，包括吹砂、拋光、鋼刷及超聲波清洗等。（2）化學(xué)方法，包括酸洗和堿洗等。（3）溶劑去除法，利用三氯乙烯、酒精、丙酮等化學(xué)溶劑進(jìn)行液體清洗。但預(yù)清洗后的零件必須進(jìn)行充分的干燥。（二）滲透滲透是將滲透液覆蓋被測(cè)零件的表面，覆蓋的方法有噴涂、刷涂、流涂、靜電噴涂或浸涂等多種方法。對(duì)于有些零件在滲透的同時(shí)可給零件加載荷，使細(xì)小的裂縫張開(kāi)，有利于滲透劑的滲入，以便可檢測(cè)到細(xì)微的裂紋。二、滲透檢測(cè)的基本步驟10（三）清洗多余的滲透劑在涂覆滲透劑并經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間保持之后，則應(yīng)從零件表面去除多余的滲透劑，但又不能將已滲入缺陷中的滲透劑清洗出來(lái)，以保證取得最高的檢驗(yàn)靈敏度。水洗型滲透劑可用水直接去除；后乳化型滲透劑在乳化后，用水去除，但要注意乳化的時(shí)間應(yīng)根據(jù)乳化劑和滲透劑的性能以及零件的表面粗糙度來(lái)決定。溶劑去除型滲透劑用溶劑予以擦除。（四）干燥干燥的目的是去除零件表面的水分。干燥的方法分別有：干凈的布擦干、壓縮空氣吹干、熱風(fēng)吹干、熱空氣循環(huán)烘干等方法。干燥的溫度不能太高，以防止將缺陷中的滲透劑也同時(shí)烘干，致使在顯像時(shí)滲透劑不能被吸附到零件表面上來(lái)，并且應(yīng)盡量縮短干燥時(shí)間。在干燥過(guò)程中，防止零件表面被污染，而產(chǎn)生虛假的缺陷顯示。二、滲透檢測(cè)的基本步驟11（五）顯像顯像就是用顯像劑將零件表面缺陷內(nèi)的滲透劑吸附至零件表面，形成清晰可見(jiàn)的缺陷圖像，也增加缺陷顯示和背景之間的對(duì)比度，同時(shí)減小工件表面光的反射。根據(jù)顯像劑的不同，顯像方式可分為干式、水型和非水型，也有不加顯像劑的自顯法。（六）觀察在著色檢驗(yàn)時(shí)，顯像后的零件可在自然光或白光下觀察，不需要特別的觀察裝置。在熒光檢驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)將顯像后的零件放在暗室內(nèi)，在紫外線燈的照射下進(jìn)行觀察。三、常見(jiàn)缺陷的顯像特征12在滲透檢測(cè)中，檢出的缺陷種類(lèi)繁多，常見(jiàn)的缺陷有：縮裂、熱裂、冷裂、鍛造裂紋、焊接裂紋、熱影響區(qū)裂紋，弧坑裂紋、磨削裂紋、淬火裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋、疲勞裂紋、冷隔、折疊、分層、氣孔、夾雜、氧化夾雜、疏松等。（一）氣孔氣孔是零件澆鑄時(shí)，鋼液中（或鐵液、鋁液等）進(jìn)入了氣體，在鑄件凝固時(shí)，氣泡沒(méi)能排出來(lái)，而在零件內(nèi)部形成呈球形的缺陷。這種氣孔在機(jī)加工后露出表面時(shí)，利用滲透檢驗(yàn)可予以發(fā)現(xiàn)。（二）疏松疏松是鑄件在凝固結(jié)晶過(guò)程中，補(bǔ)縮不足而形成的不連續(xù)、形狀不規(guī)則的孔洞。這些孔洞多存在于零件的內(nèi)部，經(jīng)拋光或機(jī)加工后便露出零件表面。（三）非金屬夾雜根據(jù)來(lái)源的不同，非金屬夾雜又可分為鋼錠或鑄件中的非金屬夾雜、鑄件表面夾渣、鑄件表面的氧化皮夾雜。三、常見(jiàn)缺陷的顯像特征13（四）鑄造裂紋鑄造裂紋是當(dāng)金屬熔液接近凝固溫度時(shí)，如果相鄰區(qū)域由于冷卻速度不同而產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，在凝固收縮過(guò)程中，由于內(nèi)應(yīng)力的作用，便可在鑄件中產(chǎn)生裂紋。（五）鑄件的冷隔冷隔是一種線性鑄造缺陷。在澆鑄時(shí)，若兩股金屬液流到一起而沒(méi)有真正融合，當(dāng)其延伸至鑄件的表面時(shí)，則會(huì)呈現(xiàn)出緊密、斷續(xù)或連續(xù)的線狀表面缺陷。在進(jìn)行熒光檢測(cè)時(shí)，冷隔表現(xiàn)為光滑的線狀。（六）折疊折疊是在鑄造和軋制零件的過(guò)程中，由于模具太大，材料在模子中放置位置不正確，坯料太大等原因，而產(chǎn)生的一些金屬重疊在零件表面上的缺陷。（七）縫隙在輥軋、拉制棒材時(shí)，若棒材的表面上出現(xiàn)一種縱向且很直的表面缺陷，尤如棒材上有一條裂縫一樣，則稱(chēng)之為縫隙型缺陷。三、常見(jiàn)缺陷的顯像特征14（八）焊接缺陷焊縫上最常見(jiàn)的缺陷為根部未焊透（或根部未熔合）和裂紋。未焊透是指焊縫背面由于沒(méi)達(dá)到溶化溫度而殘留有未焊合的基體金屬縫隙。焊縫上的裂紋是由于焊縫處的金屬在凝固過(guò)程中，受組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用而造成的金屬開(kāi)裂。（九）磨削裂紋零件在磨削加工過(guò)程中，由于砂輪的粒度不當(dāng)或砂輪太鈍、磨削進(jìn)刀量過(guò)大、冷卻條件不好或零件上碳化物偏析等原因，可能引起表面局部過(guò)熱。在熱應(yīng)力和加工應(yīng)力的共同影響下，將產(chǎn)生磨削裂紋。（十）疲勞裂紋零件在使用過(guò)程中，若長(zhǎng)期受交變應(yīng)力的作用，可能在應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生疲勞裂紋。疲勞裂紋往往始于零件表面的劃傷、刻槽、截面突變的拐角處及表面缺陷處。四、缺陷顯像的判別15（一）真實(shí)缺陷的顯示零件表面的真實(shí)缺陷大致可分為以下四類(lèi)：連續(xù)線狀缺陷：包括裂紋、冷隔、鑄造折疊等缺陷；斷續(xù)線狀缺陷：這類(lèi)缺陷的顯像可能排列在一條直線或曲線上，或是由相近的單個(gè)曲線組成。當(dāng)零件進(jìn)行磨削、噴丸、吹砂、鍛造或機(jī)加工時(shí)，零件表面的線性缺陷有可能被部分堵住，滲透檢驗(yàn)缺陷的顯像表現(xiàn)為斷續(xù)的線狀。圓形顯像：通常為鑄件表面的氣孔、針孔、鐵豆或疏松等缺陷形成，較深的表面裂紋顯像時(shí)，由于能吸出較多的滲透劑，也可能顯示出圓形的影像。小點(diǎn)狀顯像：是由針孔、顯微疏松等產(chǎn)生的影像。四、缺陷顯像的判別16（二）虛假的顯像產(chǎn)生虛假顯像的原因1、操作者手上的滲透劑對(duì)被檢部件的污染；2、檢驗(yàn)工作臺(tái)上的滲透劑對(duì)被檢部件的污染；3、顯像劑受到滲透劑的污染；4、清洗時(shí)，滲透劑飛