Физические основы метода

Важнейшими физическими явлениями, лежащими основе капиллярного контроля, являются поверхностное натяжение и смачивание, капиллярное впитывание, сорбция, растворение, люминесценция, цветовой и яркостный контрасты.

Явление смачивания вызывается притяжением атомов или молекул жидкости либо твердого тела (в газах тепловое движение частиц преодолевает это притяжение), в результате минимум свободной энергии достигается в жидкости или твердом теле, когда поверхность их минимальна. Таким образом, поверхность стремится сократиться, и возникают силы поверхностного натяжения

Рассмотрим каплю жидкости, лежащую на поверхности твердого тела

Выделим элементарный цилиндр в тройной точке А , где соприкасаются твердое тело, жидкость и окружающая газ. На единицу длины этого цилиндра действуют три силы поверхностного натяжения: твердое тело - газ F тг , твердое тело - жидкость F тж, и жидкость - газ F жг . Когда капля находится в состоянии покоя, равнодействующая проекция этих сил на поверхность твердого тела равна нулю: F жг cos q + F тж - F тг =0

Если F тг > F тж , то угол q острый. Это значит, жидкость смачивает твердое тело

Если F тж > F жг , то угол q тупой . Это означает, что жидкость не смачивает твердое тело

Движение жидкости по капилляру обеспечивается за счет капиллярных сил. Отметим, что чем меньше радиус капилляра, тем больше капиллярное давление

На рис. 2 показана смачивающая жидкость - пенентрант, попавшая в трещину, размер трещины в месте, где расположен нижний мениск жидкости, обозначим r 2 , а вблизи устью - r 1 . Разность давлений, вызываемая различием r 1 и r 2 , составляет

Р 2 - Р 1 = 2 F жг cos q (1/ r 2 - 1/ r 1 ). ( \ )

Она уравновешивается давлением воздуха в замкнутом объеме, собравшегося вблизи вершины трещины. Из ( \ ) следует, что лучше будут выявляться глубокие, расширяющиеся к устью дефекты

Если на поверхность пенентранта поместить пористое вещество (порошкообразный проявитель), то образуется система из мелких капилляров с менисками малой кривизны. Возникнет добавочное давление в направлении Р 1 , жидкость выйдет из трещины и смочит частицы проявителя. Здесь действует явление сорбции, т. е. собирания. Иногда применяют не порошкообразный, а пленочный или красящий проявитель. Принцип его действия другой - диффузионный

Видимая в результате проявления идентификация дефекта больше его реальных размеров

Технология капиллярного контроля в общем виде состоит из процессов: подготовительного, обработки объекта дефектоскопическими материалами, собственно контроля и окончательной очистки объекта.

Подготовительный процесс представляет собой сочетание технологических приемов удаления покрытий, загрязнений, обезжиривания и сушки контролируемой поверхности с целью очистки от возможных загрязнений, а также следов обезжиривающих и моющих составов.

Контролируемую поверхность шва очищают с помощью легколетучнх жидких растворителей, ультразвука, травильных составов, паров органических раствори телей, абразивных материалов и т. п.

Полости дефектов заполняются при смачивании контролируемой поверхности или погружении детали в пенетрант, распылением пенетранта с помощью воздуха, инертного газа, ультразвука, путем понижения или повышения давления при нанесении пенетранта, воздействия на объект контроля упругих колебаний частоты звука. Пенетрант удаляют протиркой, промывкой или обдувом контролируемой поверхности. Далее наносят проявитель с помощью струи воздуха или инертного газа, кистью или щеткой, погружением детали, припудриванием или прижатием ленты пленочного проявителя.

Процесс проявления может быть исключен в случае применения специальных индикаторных ненетрантов (самопроявляющихся, гелеообразующих и др.), не предусматривающих нанесение проявителя.

Дефекты выявляются при внешнем осмотре или осмотре с помощью инструмента; затем регистрируют индикаторный след.

При обнаружении дефекта с помощью инструментов используют фотографическое фотоэлектрическое, радиографическое, электроиндуктивное, магнитите, электростатическое и другие взаимодействия соответствующих излучении и полей со специальными индикаторными пенетрантами.