表面检测——磁粉、渗透与涡流 教学课件 作者 李丽茹 第三章.pptVIP

第三单元 渗透检测 模块一 渗透检测的物理基础 模块二 渗透检测的设备与材料 模块三 渗透检测技术 模块四 典型工件的渗透检测 模块五 渗透检测的工艺文件及编制 模块一 渗透检测的物理基础 一、表面张力 二、润湿现象 三、毛细现象 四、表面活性和表面活性剂 五、乳化作用 六、渗透检测的光学基础知识 一、表面张力 1、表面张力的定义：在液体表面存在一种力，它作用于液体表面使液体表面收缩，并趋于使表面积达到最小，这种存在于液体表面，使液体表面收缩的力称为液体的表面张力。 2、表面张力的产生机理：在气液界面上，存在一个液体表面层，是由一个距液面距离小于分子作用球半径的分子所组成的。所有液体表面层上的分子都受到内聚力的作用，这种作用力就是表面层对整个液体施加的压力，该压力在单位面积上的平均值称为分子压强。分子压强的方向总是与液面垂直，指向液体内部，在分子压强的作用下，好象在液体表面形成一层紧缩的弹性薄膜，这层弹性薄膜总是使液面自由收缩，有使其表面积减小的趋势，这就是表面张力产生的机理。如下图所示。 2、表面张力的产生机理 A代表内部分子，B代表近表面层分子，C代表表面层分子。 3．表面张力系数 （1）定义：表面张力系数可定义为任一单位长度上的表面张力。它的作用方向与液体表面相切。通常以牛顿/米（N/m）为单位。 （2）表示方法：?=αL 一般来说，一定成分的液体，在一定的温度和压力下有一定的α值；不同液体α值不同；同一液体，表面张力系数α值随温度上升而下降；含有杂质的液体比纯净的液体的表面张力系数要小。 二、润湿现象 1．润湿现象的定义：润湿现象是固体表面上的气体被液体取代的表面及界面现象，有时也是一种液体被另一液体所取代的表面及界面过程。 润湿现象实例：如果我们把水滴滴在光洁的玻璃板上，水滴会沿着玻璃板慢慢散开，即液体在与固体接触时表面有扩散的趋势，且能相互附着，形成玻璃表面的气体（空气）被液体（水）所取代的现象，这种现象我们称为水润湿了玻璃。 非润湿现象实例：如果将水银滴在光洁的玻璃板上，水银在固体表面不能扩散，而是收缩成球形，且相互不能附着，称为不润湿现象。 2．接触角 （1）定义：将一滴液体滴在固体表面上，我们把在液—固界面与界面处液体表面的切线所夹的角，称为接触角，常用θ表示。 （2）接触角的表示示意图 3.润湿方程 固体表面上的液滴可有三种界面：即液—气、固—气及固—液界面。与三种界面一一对应，存在三种界面张力，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，各界面张力与接触角的关系 称为润湿方程，表示为： 3.润湿方程 用接触角判定润湿性能： （1）θ大于90°时，液体呈球形，产生不润湿现象； （2）当θ角小于90°时，液体不呈球形，且能覆盖固体表面，产生不润湿现象； （3）当接触角小于5°时，cosθ≈1，此时产生完全润湿现象, 习惯上将这种现象称为铺展润湿现象。 三、毛细现象 1、毛细现象的定义： 润湿液体在毛细管中 呈凹面并上升，不润 湿液体在毛细管中呈 凸面并下降的现象， 称为毛细现象。 2、毛细现象在渗透检测中的应用 工件上有一个下端封闭的槽形开口缺 陷，当渗透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 剂渗入缺陷内。当渗透剂达到一定深度 时，缺陷内的气体和渗透剂所产生的气 体被压缩将产生反向的压力，使液面的 渗入深度受到限制。要使渗透液完全占 在裂纹空间，就必须减小气体的反压强， 最好将裂纹内的气体完全排除。 在实际的检测中，我们可以采用敲击振动或超声振动等方法使气体溢出，达到提高渗透检测灵敏度的目的。 四、表面活性和表面活性剂 1、表面活性和表面活性剂的定义 表面活性的定义：将凡是能使溶液的表面张力降低的性质称为表面活性。 表面活性剂的定义：将具有表面活性的物质称为表面活性剂。 2．表面活性剂的种类和结构特点 （1）表面活性剂的种类 1）离子型表面活性剂：表面活性剂溶于水时，凡是能电离生成离子的叫离子型表面活性剂。 2）非离子型表面活性剂：表面活性剂溶于水时，凡不能电离生成离子的称为非离子型表面活性剂。 由于非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，性能稳定，所以在渗透探伤中，多采用非离子型表面活性剂达到乳化、润湿及加溶等的目的。 2．表面活性剂的种类和结构特点 （2）表面活性剂的结构特点 表面活性剂一般由非极性的亲油疏水的碳氢链部分和极性的亲水疏油的基团共同构成的，这两部分形成不对称的结构。 1）亲油基：非极性的亲油疏水的 碳氢链部分不溶于水而易溶于油， 称为亲油基； 2）亲水基：极性的亲水疏油的基 团易溶于水，称为亲水基。 3．表面活性剂的性质 （1）表面活性剂的亲水性：指表面活性剂是否溶于水的性能。