1、本章提要本章提要：渗透检测（渗透检测（PT）属于表面检测技术，工）属于表面检测技术，工程应用广泛，行业十分重视程应用广泛，行业十分重视,有有相关的国家相关的国家标准标准。本课程简要介绍它们的本课程简要介绍它们的基本原理基本原理、操作操作要点要点及及适用性适用性。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.14.1概述概述 4.1.14.1.1渗透检测的定义、原理和作用渗透检测的定义、原理和作用 渗透检测是一种以毛细作用原理为基础的检测技渗透检测是一种以毛细作用原理为基础的检测技术，主要用于检测非疏孔性的金属或非金属零部术，主要用于检测非疏孔性的金属或非金属零部件的表面开口缺陷。件的表面开口缺陷。检
2、测时，将溶有荧光染料或着色染料的渗透液施检测时，将溶有荧光染料或着色染料的渗透液施加到零部件表面，由于毛细作用，渗透液渗人到加到零部件表面，由于毛细作用，渗透液渗人到细小的表面开口缺陷中，细小的表面开口缺陷中，清除附着在工件表面的清除附着在工件表面的多余渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷中的多余渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细现象的作用下被重新吸附到零件表渗透液在毛细现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显示，即可检测出缺面上，就形成放大了的缺陷显示，即可检测出缺陷的形貌和分布状态。陷的形貌和分布状态。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)渗透检测技术已经成为制
3、造业和维修渗透检测技术已经成为制造业和维修领域中不可缺少的重要组成部分，广领域中不可缺少的重要组成部分，广泛应用到现代工业的各个领域，是评泛应用到现代工业的各个领域，是评价工程材料、零部件和产品的完整性价工程材料、零部件和产品的完整性、连续性的重要技术方法，也是实现、连续性的重要技术方法，也是实现质量管理、节约原材料、改进工艺、质量管理、节约原材料、改进工艺、提高生产率的重要手段。提高生产率的重要手段。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.1.34.1.3渗透检测方法的分类渗透检测方法的分类 4.1 3.14.1 3.1根据渗透液的种类根据渗透液的种类(所含的染料成分所含的染料成分)分类分类
4、 根据渗透液中所含染料的成分，渗透检测可分为根据渗透液中所含染料的成分，渗透检测可分为着色法、荧光法和荧光着色法三大类。着色法、荧光法和荧光着色法三大类。着色法是渗透液中含有红色染料，在白光或日光着色法是渗透液中含有红色染料，在白光或日光下对缺陷进行观察的检测方法；下对缺陷进行观察的检测方法；荧光法是渗透液中含有荧光染料，在紫外线的照荧光法是渗透液中含有荧光染料，在紫外线的照射下观察缺陷处有黄绿色荧光显示的检测方法；射下观察缺陷处有黄绿色荧光显示的检测方法；光着色法兼备荧光和着色两种方法的特点，即缺光着色法兼备荧光和着色两种方法的特点，即缺陷的显示图像在白光下显色，而在紫外线的照射陷的显示图像
5、在白光下显色，而在紫外线的照射下又能激发出荧光。下又能激发出荧光。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.1.3.2根据表面多余渗透液的去除方法分类根据表面多余渗透液的去除方法分类 根据表面多余渗透液的去除方法，可将渗透检测根据表面多余渗透液的去除方法，可将渗透检测分为水洗型、后乳化型和溶分为水洗型、后乳化型和溶 剂清洗型兰大类。剂清洗型兰大类。渗透液中含有一定量的乳化剂，工件表面多余的渗透液中含有一定量的乳化剂，工件表面多余的渗透液可直渗透液可直 接用水清洗掉，这种渗透检测方法称接用水清洗掉，这种渗透检测方法称为水洗型渗透检测法。为水洗型渗透检测法。后乳化型渗透检测法的渗透液中不含乳化剂，不
6、后乳化型渗透检测法的渗透液中不含乳化剂，不能直接用水从工件表面清洗掉，必须有一道专门能直接用水从工件表面清洗掉，必须有一道专门的乳化工序，使工件表面多余的渗透液的乳化工序，使工件表面多余的渗透液乳化乳化，之后才能用水清洗掉。之后才能用水清洗掉。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.1.3.3根据渗透液的种类和去除方法分类根据渗透液的种类和去除方法分类 根据渗透液的种类和表面多余渗透液的去除方法，渗透检根据渗透液的种类和表面多余渗透液的去除方法，渗透检测方法主要分为测方法主要分为:本洗型荧光渗透检测、本洗型荧光渗透检测、亲油性后乳化型荧光渗透检测、亲油性后乳化型荧光渗透检测、洛剂去除型荧光渗透
7、检测、洛剂去除型荧光渗透检测、亲水性后乳化型荧光渗透检测、亲水性后乳化型荧光渗透检测、水洗型着色渗透检测、水洗型着色渗透检测、后乳化型着色渗透检测、后乳化型着色渗透检测、溶剂去除型着色渗透检测等，溶剂去除型着色渗透检测等，表表4-l(p142)。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.1.3.4根据显像方法分类根据显像方法分类 根据显像方法，渗透检测技术主要可分为根据显像方法，渗透检测技术主要可分为:干式显像法、干式显像法、水基湿显像法、水基湿显像法、非水至湿显像法、非水至湿显像法、特殊显像法特殊显像法,自显像法等，自显像法等，如表如表4-2(p142)。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4
8、.1.4渗透检测技术的优点和局限性渗透检测技术的优点和局限性 4.1.4.1渗透检测技术的优点渗透检测技术的优点 渗透检测方法可检查各种非疏孔性材料的渗透检测方法可检查各种非疏孔性材料的表面开口缺陷，如裂纹、气孔、折叠、表面开口缺陷，如裂纹、气孔、折叠、疏疏松、冷隔等。松、冷隔等。渗透检测技术不受材料组织结构和化学成渗透检测技术不受材料组织结构和化学成分的限制，不仅可以检查有色金属和黑色分的限制，不仅可以检查有色金属和黑色金属，还可以检查塑料、陶瓷及玻璃等。金属，还可以检查塑料、陶瓷及玻璃等。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)渗透检测具有较高的检测灵敏度，超高灵敏度的渗透检测具有较高的检测灵
9、敏度，超高灵敏度的渗透检测材料可清晰地显示宽渗透检测材料可清晰地显示宽0.5m、深、深1m、长长1mm左右的细微裂纹。左右的细微裂纹。而且，渗透检测的显示直观，容易判断，操作也而且，渗透检测的显示直观，容易判断，操作也非常快速、简便，一次操作即可检出一个平面上非常快速、简便，一次操作即可检出一个平面上各个方向的缺陷。各个方向的缺陷。此外，渗透检测还具有设备简单、携带方便、检此外，渗透检测还具有设备简单、携带方便、检测费用低、适应于野外工作等优点。测费用低、适应于野外工作等优点。正是由于以上优点，渗透检测技术在工业领域得正是由于以上优点，渗透检测技术在工业领域得到了广泛的应用。到了广泛的应用。第
10、第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.1.4.24.1.4.2渗透检测技术的局限性渗透检测技术的局限性 首先是渗透检测不适于检查多孔性或疏松材料制首先是渗透检测不适于检查多孔性或疏松材料制成的工件或表面粗糙的工件，因为检测多孔性材成的工件或表面粗糙的工件，因为检测多孔性材料时，会使整个表面呈现强的荧光背景，以致掩料时，会使整个表面呈现强的荧光背景，以致掩盖缺陷显示；而工件表面太粗糙时，易造成假象盖缺陷显示；而工件表面太粗糙时，易造成假象，降低检测效果。，降低检测效果。其次是渗透检测只能检出零部件的表面开口缺陷其次是渗透检测只能检出零部件的表面开口缺陷，被污染物堵塞或经机械处理，被污染物堵塞或经
11、机械处理(如喷丸、抛光和研如喷丸、抛光和研磨等磨等)后开口被封闭的缺陷则不能被有效检出。后开口被封闭的缺陷则不能被有效检出。另外，渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以另外，渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价。评价。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.24.2渗透检测物理基础渗透检测物理基础 4.2.14.2.1表面张刀和表面张刀系数表面张刀和表面张刀系数 4.2.1.14.2.1.1表面张力表面张力 由于表面层分子受到内部分子的吸引，都趋向于由于表面层分子受到内部分子的吸引，都趋向于挤入液体内部，以使
12、溶体表面层尽量缩小，结果挤入液体内部，以使溶体表面层尽量缩小，结果在表面的切线方向上便有一种缩小表面积的力。在表面的切线方向上便有一种缩小表面积的力。可以做一个实验可以做一个实验:把棉线挽成一个圈系在金属丝把棉线挽成一个圈系在金属丝做成的环上，然后使环布满肥皂薄膜，此时薄膜做成的环上，然后使环布满肥皂薄膜，此时薄膜上的线圈是松的，线两边受到大小相等方向相反上的线圈是松的，线两边受到大小相等方向相反的力作用，处于平衡状态，图的力作用，处于平衡状态，图4-1(a)4-1(a)所示。所示。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)如果用针刺破环内的薄膜，棉线两边的作用力将不再平衡，环便被拉成圆形，如图4-
13、1(b)所示。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)这个现象说明，这种作用力是沿着液面和这个现象说明，这种作用力是沿着液面和液面相切、使液面缩小的一种力。液面相切、使液面缩小的一种力。如果液面是水平的，这种作用力也是水平如果液面是水平的，这种作用力也是水平的；的；如果液面是弯曲的，作用力的方向就是曲如果液面是弯曲的，作用力的方向就是曲面的切线方向。面的切线方向。液体表面的这种作用力称做表面张力。液体表面的这种作用力称做表面张力。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.2.1.2表面张力系数表面张力系数 1.表面张力系数表面张力系数 通过图通过图4-2的实验可以求出表面张力的表达式。的实验可以求出
14、表面张力的表达式。把一肥皂膜铺在铁丝框上，把一肥皂膜铺在铁丝框上，若铁丝若铁丝A可以移动，可以移动，则必须有一个外力则必须有一个外力f作用，才能保持液体表面不向作用，才能保持液体表面不向内收缩。内收缩。外力外力f的存在，说明液体本身有一个与的存在，说明液体本身有一个与f方向相反方向相反且沿着液体表面切线方向的力，这个力就是表面且沿着液体表面切线方向的力，这个力就是表面张力。张力。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)实验指出，力实验指出，力f的大小与的大小与AB的长度的长度l成正比，但与成正比，但与肥皂膜肥皂膜ABCD的大小无关的大小无关;第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)由此可知由此可知:表
15、面张力是施于液体表面单位长度上的力表面张力是施于液体表面单位长度上的力。沿着液体表面任一分界面上，这个力恰。沿着液体表面任一分界面上，这个力恰好使紧张的好使紧张的“表面膜表面膜”保持平衡。保持平衡。表面张力的方向是与液体表面相切，表面张力的方向是与液体表面相切，其单位是其单位是Nm-1第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)2.2.表面张力与比表面自由能表面张力与比表面自由能 在等温等压下，若将图在等温等压下，若将图4-2中的中的AB可逆地移动一可逆地移动一个距离个距离(图图4-3)，这时膜的表面积增加了，这时膜的表面积增加了s，同时环境消耗了功，这时由液面增加引起的表面同时环境消耗了功，这时由液
16、面增加引起的表面自由能的增量自由能的增量E就等于外力所做的功就等于外力所做的功w，(p144)由此可知，表面张力的另一物理意义是单位表面由此可知，表面张力的另一物理意义是单位表面所具有的表面自由能。所具有的表面自由能。所以又称所以又称为比表面自由能为比表面自由能(比表面能比表面能)，单位是单位是J.m-1。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)3.3.影响表面张力的因素影响表面张力的因素 表面张力系数与液体的种类和温度有关，一定成分的液体表面张力系数与液体的种类和温度有关，一定成分的液体，在一定的温度和压力下有一定的，在一定的温度和压力下有一定的值；不同液体的值；不同液体的值值也不同。也不同。同
17、一液体，表面张力系数同一液体，表面张力系数随温度的上升而下降随温度的上升而下降;但有少数熔融液体的表面张力系数但有少数熔融液体的表面张力系数随温度的上升而增高随温度的上升而增高，例如铜、镉等金属的熔融液体，例如铜、镉等金属的熔融液体;含有杂质的液体比纯净的液体的表面张力系数要小。含有杂质的液体比纯净的液体的表面张力系数要小。液体表面张力系数越小，液体表面能越小，液体越容易挥液体表面张力系数越小，液体表面能越小，液体越容易挥发。发。部分液体的表面张力系数如表部分液体的表面张力系数如表4-3。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.2.2润湿现象润湿现象 4.2.2.1润湿和不润湿润湿和不润湿 在
18、干净的玻璃上滴一滴水，这滴水会很快沿着玻在干净的玻璃上滴一滴水，这滴水会很快沿着玻璃表面展开，成为凸镜的形璃表面展开，成为凸镜的形 状，图状，图4-4(b)所示。所示。若将水滴在一块石蜡上，则不能展开，基本上保若将水滴在一块石蜡上，则不能展开，基本上保持球状，但由于重力的影响，会形成一扁球形，持球状，但由于重力的影响，会形成一扁球形，图图4-4(a)所示。所示。液体在固体表面上铺展的现象，称为润湿。液体在固体表面上铺展的现象，称为润湿。上面两种情况，通常说上面两种情况，通常说:水能润湿玻璃，但不能润湿石蜡。水能润湿玻璃，但不能润湿石蜡。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)水润湿的物质叫亲水物质
19、，如玻璃、石英水润湿的物质叫亲水物质，如玻璃、石英、方解石、长石等、方解石、长石等;不能被水润湿的物质叫不能被水润湿的物质叫 疏水物质，如石蜡疏水物质，如石蜡石墨、硅黄等。石墨、硅黄等。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.2.2.2接触角和润湿方程接触角和润湿方程 润湿和不润湿不是截然分开的，因此必须进行定润湿和不润湿不是截然分开的，因此必须进行定量描述量描述.在定量描述时常用到在定量描述时常用到 接触角接触角的概念。的概念。接触角接触角是指固、液、气三相接触达到平衡时，是指固、液、气三相接触达到平衡时，从三相接触的公共点沿液一气界面作切线，此切从三相接触的公共点沿液一气界面作切线，此切线
20、与固一液界面的夹角，常用线与固一液界面的夹角，常用表示，图表示，图4-4 所示所示。液体在固体的平面上有三种界面液体在固体的平面上有三种界面:液液-气、固气、固-气、气、固固-液界面液界面:与三种界面对应存在三种界面张力与三种界面对应存在三种界面张力(图图4-4):第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)液液-气界面上的液体表面张力，它使液滴表面收缩气界面上的液体表面张力，它使液滴表面收缩，用，用表示；表示；固固-气界面上存在的固体与气体的界面张力，它力气界面上存在的固体与气体的界面张力，它力图使液滴表面铺开，用图使液滴表面铺开，用fs表示；表示；固固-液界面上存在固体与液体的界面张力，它也力液界
21、面上存在固体与液体的界面张力，它也力图使液滴表面收缩，用图使液滴表面收缩，用fsl表示。表示。气、液、固三相的公共点气、液、固三相的公共点A处，同时存在上述三处，同时存在上述三种界面张力，当液滴停留在固体平面并处于平衡种界面张力，当液滴停留在固体平面并处于平衡状态时，三种界面张力相平衡，存在下列关系式状态时，三种界面张力相平衡，存在下列关系式:（4-2)p146第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)式式(4-3)得到润湿的基本公式，即润湿方程得到润湿的基本公式，即润湿方程 接触角接触角可用于表示液体的润湿性能可用于表示液体的润湿性能,即可用于判即可用于判定润湿以何种方式进行。定润湿以何种方式进行
22、。习惯上将习惯上将等于等于90。时。时作为判定润湿与否的标准。作为判定润湿与否的标准。当当90。时称为不润湿，。时称为不润湿，角越大，润湿性越不角越大，润湿性越不好，液体越不容易在固体表面展开，越容易收缩好，液体越不容易在固体表面展开，越容易收缩至接近呈圆球状。至接近呈圆球状。当当=90。或。或180。时，分别称为完全润湿和完全。时，分别称为完全润湿和完全不润湿。不润湿。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)应当说明的是，以上只是习惯上的区分。应当说明的是，以上只是习惯上的区分。其实只是润湿程度有所不同而已。其实只是润湿程度有所不同而已。常见润湿形式图常见润湿形式图4-5。第第4章章 渗透检测渗
23、透检测(PT)液体的表面张力系数液体的表面张力系数对润湿性能的好坏对润湿性能的好坏有较大的影响，表面张力系数有较大的影响，表面张力系数越越 大，大，fl越越大，大，cos越小，越小，越大，则润湿效果差越大，则润湿效果差;反之，表面张力系数反之，表面张力系数越小，越小，fl越小，越小，cos越大，越大，越小，润湿效果越好。越小，润湿效果越好。某些固体与液体接触时，其接触角某些固体与液体接触时，其接触角的实测的实测数据如表数据如表4-4所列。所列。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)固体表面的粗糙度也会导致接触角固体表面的粗糙度也会导致接触角发生变化，当发生变化，当90.时，表面粗糙度变小将使接触
24、角增大。时，表面粗糙度变小将使接触角增大。渗透检测中，渗透液对工件表面的良好润湿是进渗透检测中，渗透液对工件表面的良好润湿是进行渗透检测的先决条件。行渗透检测的先决条件。只有当渗透液能充分润湿工件表面时，渗透液才只有当渗透液能充分润湿工件表面时，渗透液才能向狭窄的缝隙内渗透。能向狭窄的缝隙内渗透。此外，渗透液还必须能润湿显像剂，以便将缺陷此外，渗透液还必须能润湿显像剂，以便将缺陷内的渗透液吸出，显示缺陷。内的渗透液吸出，显示缺陷。因此渗透液的润湿性能是衡量渗透液的重要指标因此渗透液的润湿性能是衡量渗透液的重要指标。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.2.3毛细现象毛细现象 4.2.3.1毛
25、细管和毛细现象毛细管和毛细现象 如果把内径小于如果把内径小于Imm的玻璃管的玻璃管(毛细管毛细管)插入插入盛有水的容器中，由于水能润湿玻璃，水盛有水的容器中，由于水能润湿玻璃，水在管内形成凹液面，对内部液体产生拉应在管内形成凹液面，对内部液体产生拉应力，故水会沿着管内壁自动上升，使玻璃力，故水会沿着管内壁自动上升，使玻璃管内的液面高出容器的液面。管内的液面高出容器的液面。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)管子的内径越小，里面上升的水面也越高管子的内径越小，里面上升的水面也越高，如图，如图4-6(a)所示。所示。如果把细玻璃管插入装有水银的容器里，如果把细玻璃管插入装有水银的容器里，所发生的现
26、象正好相反。由于水银不能润所发生的现象正好相反。由于水银不能润湿玻璃，管内的水银面形成凸液面，对内湿玻璃，管内的水银面形成凸液面，对内部液体产生压应力，使玻璃管内的水银液部液体产生压应力，使玻璃管内的水银液面低于容器里的液面。面低于容器里的液面。管子的内径越小，里面的水银面就越低。管子的内径越小，里面的水银面就越低。图图4-6所示。所示。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)润湿的液体在毛细管中凹面且上升，不润润湿的液体在毛细管中凹面且上升，不润湿的液体在毛细管中凸面且下降的现象，湿的液体在毛细管中凸面且下降的现象，称毛细现象称毛细现象。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.2.3.2毛细现象
27、的液面高度毛细现象的液面高度第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)由上式可知由上式可知:液体在毛细管中上升的高度与表面张力系液体在毛细管中上升的高度与表面张力系数和接触角的余弦的乘积成正比，与毛细数和接触角的余弦的乘积成正比，与毛细管的内径和液体的密度成反比。管的内径和液体的密度成反比。应当注意应当注意:与与cos是密切相关的，是密切相关的，表征表面张力的表征表面张力的大小，而大小，而则表征表面张力的方向，则表征表面张力的方向，cos表征表面张力在表征表面张力在角方向上的分力的大小，角方向上的分力的大小，两者是密不可分的。两者是密不可分的。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)实际上，对某一液体而
28、言，实际上，对某一液体而言，增大，润湿效增大，润湿效果差，接触角果差，接触角变大，变大，cos减小减小;反之，反之，减小，减小，cos增大增大;可见两者是矛盾的，因此不能将两者分开可见两者是矛盾的，因此不能将两者分开讨论，误认为讨论，误认为h与与成正比，成正比，第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)实际渗透检测中，渗透液的实际渗透检测中，渗透液的要适当，太大或太要适当，太大或太小都是不利的。小都是不利的。若液体能完全润湿管壁，即属于铺展润湿，此时若液体能完全润湿管壁，即属于铺展润湿，此时cos=1，则式则式(4-4)可简化为（可简化为（4-5）如液体不能润湿管壁，则液体在管内形成下降的如液体不能
29、润湿管壁，则液体在管内形成下降的球形凸液面，液面下降的高度也可以用式球形凸液面，液面下降的高度也可以用式(4-4)进行计算。进行计算。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)2.两平行平板间的液面高度两平行平板间的液面高度 润湿的液体在间距很小的两平行板间也会润湿的液体在间距很小的两平行板间也会 产生毛细现象，图产生毛细现象，图4-8所示，该润湿液体的所示，该润湿液体的 液面为柱形凹液面，产生拉应力，管内液液面为柱形凹液面，产生拉应力，管内液面上升。面上升。若两平行极间的间距为若两平行极间的间距为2r，用与上述相同，用与上述相同 方法，可推导出板内液面升高的公式为方法，可推导出板内液面升高的公式为
30、 (4-6)第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)如果液体不润湿平板，则两平行板间的液如果液体不润湿平板，则两平行板间的液面为柱形凸液面，产生压应力，使版内液面为柱形凸液面，产生压应力，使版内液面降低，其液面降低的高度同样可用式面降低，其液面降低的高度同样可用式(4-6)进行计算。进行计算。比较式比较式(4-4)和式和式(4-6)可知，在相同的条件可知，在相同的条件下，毛细现象中柱形液面上的高度仅为球下，毛细现象中柱形液面上的高度仅为球形液面的形液面的1/2。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.2.3.3缺陆内液面高度缺陆内液面高度 上面的计算公式只适用于
31、贯穿型缺陷，但实际工上面的计算公式只适用于贯穿型缺陷，但实际工件中的贯穿型缺陷是不常见的，常见的是非贯穿件中的贯穿型缺陷是不常见的，常见的是非贯穿型缺陷，而非贯穿型缺陷的端是封闭的，因此，型缺陷，而非贯穿型缺陷的端是封闭的，因此，缺陷内液面高度的计算公式需另行讨论。缺陷内液面高度的计算公式需另行讨论。工件中的缺陷类型不同，缺陷形状也不同，缺陷工件中的缺陷类型不同，缺陷形状也不同，缺陷内液体形成的弯曲液面也同。内液体形成的弯曲液面也同。如气孔为圆柱形，则其液面为球形液面，裂纹可如气孔为圆柱形，则其液面为球形液面，裂纹可以认为是两平行板间的毛细象，故形成柱形液面以认为是两平行板间的毛细象，故形成柱
32、形液面。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)现以柱形液面为例，讨论非贯穿型缺陷内液面高度的计方现以柱形液面为例，讨论非贯穿型缺陷内液面高度的计方法。法。如图如图4-9所示，工件表面有一下端封闭的槽形开口缺陷，所示，工件表面有一下端封闭的槽形开口缺陷，当渗透液润湿工件缺陷表面时，就会形成柱形液面，产生当渗透液润湿工件缺陷表面时，就会形成柱形液面，产生附加压强，使渗透液渗入缺陷内附加压强，使渗透液渗入缺陷内。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)当渗透液达到一定深度时，缺陷内的气体当渗透液达到一定深度时，缺陷内的气体和渗透液所产生的蒸气被压缩将产生反向和渗透液所产生的蒸气被压缩将产生反向的压力，使液
33、面的渗入深度受到限制，当的压力，使液面的渗入深度受到限制，当达到平衡时，若不计液体的自重，则缺陷达到平衡时，若不计液体的自重，则缺陷内受压的气体产生的反压强内受压的气体产生的反压强Pg等于大气压等于大气压强强Po与柱形液面所引起的附加压强与柱形液面所引起的附加压强p之和之和，即，即:(4-7a)，（4-7b）,(4-7c),第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)整理后可得渗透液渗入缺陷深度整理后可得渗透液渗入缺陷深度h为为 （4-7）对于非贯穿型缺陷，渗透液渗入缺陷的深对于非贯穿型缺陷，渗透液渗入缺陷的深度度h与缺陷自身的深度与缺陷自身的深度b成正比，与大气压成正比，与大气压强强Po和缺陷宽度和
34、缺陷宽度d成反比，与成反比，与cos成正比成正比。真空渗透检测就是通过减小大气压。真空渗透检测就是通过减小大气压Po来来增加增加h，从而提高检测灵敏度。，从而提高检测灵敏度。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)以上的平衡是不稳定的，一旦外界稍有扰以上的平衡是不稳定的，一旦外界稍有扰动，如振动，缺陷内的气体就会外逸。动，如振动，缺陷内的气体就会外逸。对于细长的缺陷，渗透液往往难以同时将对于细长的缺陷，渗透液往往难以同时将缺陷开口完全封住，在渗透液渗入缺陷的缺陷开口完全封住，在渗透液渗入缺陷的 同时，气体就会趁隙排出。同时，气体就会趁隙排出。超声波渗透检测就是利用超声振动来产生超声波渗透检测就是利
35、用超声振动来产生扰动，使缺陷扰动，使缺陷 内的气体不断外逸，从而使内的气体不断外逸，从而使Pg下降，下降，h增加，达到提高检测灵敏度目增加，达到提高检测灵敏度目的。的。第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)第第4章章 渗透检测渗透检测(PT)4.1 检测原理检测原理 首先，利用材料或工件首先，利用材料或工件表面开口型缺陷表面开口型缺陷与具有较强与具有较强渗透力的渗透力的渗透剂渗透剂所产生的所产生的润湿现象润湿现象和和毛细现象毛细现象，使，使渗透剂渗入开口型缺陷中。渗透剂渗入开口型缺陷中。然后然后，清除清除工件表面工件表面多余的渗透剂多余的渗透剂，但不能使已经，但不能使已经渗入开口型缺陷中的渗入开
36、口型缺陷中的渗透剂被清洗出来渗透剂被清洗出来，即，即防止防止过过清洗清洗！最后，喷洒最后，喷洒显象剂显象剂，仍利用，仍利用毛细现象毛细现象使保存在开口使保存在开口型缺陷中的渗透剂型缺陷中的渗透剂被被吸附出来吸附出来，从而形成具有鲜明，从而形成具有鲜明色彩（色彩（粉红颜色粉红颜色）的痕迹，达到）的痕迹，达到显示缺陷显示缺陷的目的。的目的。渗透检测图示渗透检测图示渗透与显象渗透与显象显象剂渗透剂缺陷痕迹工件工件4.2 检测方法检测方法 着色着色渗透检测渗透检测的基本步骤是：的基本步骤是：预清洗预清洗 渗透渗透 中间清洗中间清洗 显象显象 干燥干燥 观察记录观察记录 预清洗预清洗清除工件表面的油污、
37、氧化皮等；清除工件表面的油污、氧化皮等；渗透渗透在工件表面喷洒在工件表面喷洒着色渗透剂，保持着色渗透剂，保持20分钟左右；分钟左右；让让渗透剂充分渗入渗透剂充分渗入开口的缺陷之中。开口的缺陷之中。中间清洗中间清洗去除工件表面去除工件表面多余的多余的渗透剂渗透剂。显象显象在工件表面喷洒在工件表面喷洒白色显象剂，以吸附渗白色显象剂，以吸附渗入开口缺陷中的粉红色的入开口缺陷中的粉红色的渗透剂渗透剂。待显象剂待显象剂干燥后干燥后，缺陷的，缺陷的痕迹十分明显痕迹十分明显！4.3 适用范围适用范围 适用适用任何材料任何材料的表面的表面开口型缺陷开口型缺陷的检测。的检测。不适用于不适用于多孔性材料多孔性材料
38、的检测。的检测。4.4 渗透剂的种类渗透剂的种类 荧光渗透剂荧光渗透剂需要紫外线灯照射！缺陷处需要紫外线灯照射！缺陷处显示显示绿色光痕绿色光痕。着色渗透剂着色渗透剂采用色泽鲜艳的采用色泽鲜艳的粉红色粉红色。白白底红道底红道，特别分明。，特别分明。4.5 渗透剂的性能要求渗透剂的性能要求 渗透剂是渗透检测中渗透剂是渗透检测中最关键的要素最关键的要素,直直接影响检测精度接影响检测精度.应具有以下性能应具有以下性能:良好的良好的渗透性渗透性;易清洗易清洗;着色剂应着色剂应色彩艳丽色彩艳丽;无腐蚀无腐蚀,毒性小毒性小,污染小污染小;闪点高闪点高,不易燃不易燃,安全性好安全性好;资源丰富资源丰富,价格便
39、宜。价格便宜。4.6 缺陷的显示缺陷的显示 真实的缺陷显示有真实的缺陷显示有四种基本图像四种基本图像：（1）连续线条连续线条 一般为一般为裂纹裂纹、冷隔冷隔、折叠折叠等缺陷的显象；等缺陷的显象；（2）断续线条断续线条 可能是相邻缺陷的显象；可能是相邻缺陷的显象；也可能是线形缺陷的局部被堵住的表象；例也可能是线形缺陷的局部被堵住的表象；例如零件经过如零件经过磨削磨削、喷丸喷丸、喷砂喷砂、锻造锻造等加工。等加工。（3）圆形显象圆形显象 通常为表面通常为表面气孔气孔、针孔针孔、疏松等缺陷的显象；疏松等缺陷的显象；（4）小点状显象小点状显象 一般为一般为针孔针孔、显微疏松、显微疏松产生的显象。产生的显
40、象。4.7 区别虚假显象区别虚假显象 虚假显象虚假显象指在着色检测中，由于零件表面受指在着色检测中，由于零件表面受到到渗透剂的污染渗透剂的污染或或清洗不利清洗不利而产生的而产生的干扰显象干扰显象，称为称为虚假显象虚假显象。产生产生虚假显象的原因虚假显象的原因（途径）有：（途径）有：操作者手上沾污的渗透剂操作者手上沾污的渗透剂，对零件被检部位，对零件被检部位造成的污染；造成的污染；检验检验工作台上的渗透剂工作台上的渗透剂，对零件被检部位造，对零件被检部位造成的污染；成的污染；清洗时清洗时擦布本身不洁净擦布本身不洁净或刮落的或刮落的棉纱纤维棉纱纤维上上沾污了渗透剂，使零件被检部位造成的污染；沾污了
41、渗透剂，使零件被检部位造成的污染；零件吊具或盛具中残存的渗透剂，与清零件吊具或盛具中残存的渗透剂，与清 洁零件接触而造成的污染；洁零件接触而造成的污染；处理后的零件中又有处理后的零件中又有残留的渗透剂渗残留的渗透剂渗 出出，污染了相邻的零件表面；，污染了相邻的零件表面；显象剂受到渗透剂的污染。显象剂受到渗透剂的污染。总之，总之，杜绝一切污染源杜绝一切污染源，是，是消除虚假显象的消除虚假显象的 根本途径根本途径!因此，如何避免虚假显象的方法，就不言因此，如何避免虚假显象的方法，就不言 而喻了！而喻了！4.8 渗透检测注意事项渗透检测注意事项 (1)(1)显象剂是一种显象剂是一种悬浊液悬浊液,长时
42、间不用会长时间不用会沉淀，因此，沉淀，因此，用前应摇匀用前应摇匀再使用！再使用！（2 2）渗透剂的渗透剂的渗透时间渗透时间应随应随环境温度环境温度的的不同不同有所改变有所改变，环境温度升高，渗透时间，环境温度升高，渗透时间可适当减小。可适当减小。（3 3）显象剂、清洗剂、渗透剂为市售罐）显象剂、清洗剂、渗透剂为市售罐装的装的配套使用配套使用的产品。应用时，要注意选的产品。应用时，要注意选择择同一品牌同一品牌、同一批号同一批号的产品。它们的颜的产品。它们的颜色是严格区分的。色是严格区分的。分别为白色、分别为白色、蓝色蓝色和和红色红色。（4）注意环境卫生和污染）注意环境卫生和污染 着色着色检测最容
43、易造成周边检测最容易造成周边环境的污染环境的污染；同时，也最容易造成操作者同时，也最容易造成操作者自身的污染自身的污染。因此，检测时要对工作台或车间、实验因此，检测时要对工作台或车间、实验室的地面等周边环境预先进行保护。比如室的地面等周边环境预先进行保护。比如用用塑料布做好铺垫塑料布做好铺垫等等。等等。用后的擦布用后的擦布也要也要及时处理及时处理。否则，会污染环境，弄得其它。否则，会污染环境，弄得其它同事不开心，甚至出现矛盾。同事不开心，甚至出现矛盾。本章思考题本章思考题 1 1、试述渗透检测的基本原理。、试述渗透检测的基本原理。2 2、渗透剂分几类，对其性能有何要求？、渗透剂分几类，对其性能
44、有何要求？3 3、渗透检测的基本工艺过程是怎样的？、渗透检测的基本工艺过程是怎样的？4 4、防止渗透检测虚假显象产生的方法、防止渗透检测虚假显象产生的方法 是什么？是什么？第第5章章 磁粉检测磁粉检测 本章提要本章提要：磁粉检测（磁粉检测（MT）属于表面检测技术，工）属于表面检测技术，工程应用广泛，行业十分重视程应用广泛，行业十分重视,有有相关的国家相关的国家标准标准。本课程简要介绍它们的本课程简要介绍它们的基本原理基本原理、操作操作要点要点及及适用性适用性。5.1 磁粉检测（磁粉检测（MT)5.1.1 检测原理检测原理 利用利用磁化材料磁化材料或工件或工件表面的表面的漏磁场漏磁场吸引吸引磁粉
45、颗粒磁粉颗粒或磁悬液中的磁粉颗粒，使其在或磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有具有较强漏磁场的位置较强漏磁场的位置集聚集聚，从而形成，从而形成磁磁痕痕达到达到显示缺陷显示缺陷的效果。的效果。5.1.2 检测工艺检测工艺 预处理预处理 励磁励磁 喷洒磁粉颗粒或磁悬液喷洒磁粉颗粒或磁悬液 观察磁痕观察磁痕 拍照或记录拍照或记录 退磁退磁 后处理后处理5.1.3 适用范围适用范围 该方法适用于该方法适用于铁磁性材料铁磁性材料的的表面表面及及近表面近表面 缺陷的检测。缺陷的检测。铁磁性材料铁磁性材料铁、钴、镍及其合金；铁、钴、镍及其合金；非铁磁性材料非铁磁性材料铝、铬、锰、铜等；铝、铬、锰、铜等；所以，对于
46、所以，对于非铁磁性材料，非铁磁性材料，不能采用不能采用磁力检测磁力检测！例如：对于例如：对于奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢，铝合金铝合金这类这类材料，就材料，就不能选择不能选择 磁力检测。磁力检测。5.1.4 磁粉检测方法的分类磁粉检测方法的分类 (1)依据施加磁粉颗粒的方法不同依据施加磁粉颗粒的方法不同,分为分为:干法干法和和湿法湿法两类。两类。干法干法采用采用干燥磁粉干燥磁粉进行检测的方法。进行检测的方法。磁粉粒度以磁粉粒度以1060m为宜。为宜。湿法湿法采用进行检测的方法。采用进行检测的方法。磁粉粒度以磁粉粒度以110m为宜。为宜。磁悬液磁悬液磁粉磁粉或磁膏或磁膏悬浮在载液悬浮在载液(媒质媒质
47、)中中 形成的一种液体形成的一种液体.磁粉又分为：磁粉又分为：普通磁粉普通磁粉和和荧光磁粉荧光磁粉。(2)根据外加磁场的作用情况分为根据外加磁场的作用情况分为:连续法连续法在外加磁场的同时，将检验介在外加磁场的同时，将检验介 质（磁粉或磁悬液）加到试件上进行检质（磁粉或磁悬液）加到试件上进行检 测的方法。测的方法。剩磁法剩磁法先将试件磁化，待切断电源或先将试件磁化，待切断电源或 移去外加磁场后，再进行检测的方法。移去外加磁场后，再进行检测的方法。（3）根据外加磁场的方向不同，分为：）根据外加磁场的方向不同，分为：周向磁化法周向磁化法利用利用周向磁场周向磁场进行磁化。进行磁化。纵向磁化法纵向磁化
48、法利用利用纵向磁场纵向磁场进行磁化。进行磁化。组合磁化法组合磁化法利用利用合成磁场合成磁场进行磁化。进行磁化。I I磁力线磁力线磁痕磁痕A A）工件直接通电）工件直接通电B）电流通过中心导体）电流通过中心导体I I 周向磁化法 纵向磁化图例纵向磁化图例1：磁痕磁痕 利用空心线圈进行的局部利用空心线圈进行的局部 纵向磁化纵向磁化工件工件纵向磁化图例纵向磁化图例2：工件工件磁力线磁力线磁扼磁扼 磁扼法进行整体纵向磁化磁扼法进行整体纵向磁化电流电流（4）根据工件上的磁场存在范围，又分为：）根据工件上的磁场存在范围，又分为：局部磁化法局部磁化法 整体磁化法整体磁化法工件工件为防止漏检，应注意为防止漏检
49、，应注意改变磁场的方向改变磁场的方向，以便发现以便发现不同位向不同位向的缺陷！的缺陷！5.1.5 退磁退磁 在大多数情况下在大多数情况下,被检工件上带有被检工件上带有剩磁是剩磁是有害的有害的.故需退磁故需退磁!退磁退磁将被检工件内的剩磁减小到将被检工件内的剩磁减小到不不防碍使用防碍使用的程度。的程度。剩磁控制要求：剩磁控制要求：航空导航系统零件：小于航空导航系统零件：小于0.1 mT;内燃机曲轴内燃机曲轴/连杆连杆/凸轮等凸轮等:小于小于0.2 mT;压力容器压力容器:小于小于0.3 mT。退磁方法退磁方法分为：分为：（1）交流退磁交流退磁 将将被检工件被检工件从一个中通有从一个中通有交流电交流电的线圈的线圈沿轴向逐步撤出沿轴向逐步撤出到距离线圈到距离线圈1.5m以外以外,然后断电。然后断电。（2）直流退磁直流退磁 通过通过低频换向低频换向、且、且幅值逐渐递减至零幅值逐渐递减至零的的直流电，也可更为可靠的去除工件内部的直流电，也可更为可靠的去除工件内部的剩磁。剩磁。本章思考题本章思考题 1 1、试述磁粉检测的基本原理。、试述磁粉检测的基本原理。2 2、何谓周向磁化、纵向磁化？、何谓周向磁化、纵向磁化？怎样实现？怎样实现？3 3、磁化后的零件为何要退磁？、磁化后的零件为何要退磁？怎样进行退磁？怎样进行退磁？
