Капілярні явища.

Під впливом поверхневого натягу плоска поверхня рідини прагне скорочення. Якщо поверхня не плоска, то це приводить до виникнення в об’ємі рідини додаткового тиску. У випадку опуклої поверхні згаданий додатковий тиск направлений всередину рідини (тиск позитивний). У разі увігнутої поверхні рідини тиск негативний.

Величину додаткового тиску р визначають за формулою Лапласа:

(3.3)

де  - поверхневий натяг на межі розділу „рідина – повітря”; R₁, R₂ - радіуси кривизни поверхні рідини в двох взаємно перпендикулярних площинах.

Додатковий тиск обумовлює зміну рівня рідини у вузьких трубках (капілярях), тому іноді його називають капілярним. Капілярний тиск визначається за формулою:

(3.4)

Порожнини тріщин частіше за все мають форму вузького клина, вершина якого обернута в глибину матеріалу. При попаданні в тріщину змочуюча рідина продовжує проникати в глибину порожнини навіть при видаленні її надлишку з поверхні. Рідина в порожнині тріщини утворює два меніска, що приводить до появи двох капілярних тисків (рис. 3.3). Їх рівнодіюча направлена в глибину порожнини і дорівнює:

(3.5)

де R₁ і R₂ відповідно радіуси кривизни першого і другого менісків, причому R₂ > R₁.

Рідина, що заповнює порожнину тріщини утримуватиметься в ній капілярними силами, навіть якщо видалити її надлишок з поверхні деталі. Проте, якщо на меніск, розташований в гирлі тріщини, накласти пористу речовину, він зникне. Замість меніска утворюється система малих менісків різної форми і великої кривизни. Кожний меніск створюватиме капілярний тиск Р_n, котрий істотно перевищує тиск Р₁ і діє в протилежному напрямі. Під дією суми тиску Р_, набагато більшій ніж Р₁, рідина покидає порожнину тріщини і утворює індикаторний рисунок.

Рис. 3.3. – Схема проникнення рідини в порожнину тріщини.

Сорбційні явища.

Сорбційні процеси чинять істотний вплив на прояв дефектів при капілярній дефектоскопії. При використанні в якості проявника сухих порошків, на поверхні кожної частинки проявника адсорбуються молекули рідини, мігруючої з порожнин дефектів. При цьому може відбуватися як фізична (із збереженням первинної будови молекул рідини), так і хімічна (з утворенням хімічних з’єднань) адсорбція. Швидкість адсорбційних процесів в проявнику залежить, головним чином, від швидкості дифузії рідини і розчинених в ній речовин (фарбників) в шар проявника.

Як відомо, чутливість методу - здатність надійно (із заданою вірогідністю) знаходити (візуально або інструментально) в даних умовах мінімальний за розмірами (наприклад, ширині, довжині, глибині) поверхневий дефект по його індикаторному сліду.

Як кількісна оцінка граничної чутливості повинна бути узята вірогідність отримання наперед заданої виявності. Виявність даного дефекту може бути охарактеризована за індикаторним слідом і відносним контрастом останнього.

Діапазон чутливості капілярної дефектоскопії обмежений верхньою і нижньою межами розмірів дефектів, що виявляються. Верхня межа чутливості визначається величиною розкриття протяжного дефекту, що обмежує його виявність даними дефектоскопічними матеріалами і технологією. Нижня межа чутливості визначається мінімальною величиною розкриття протяжного дефекту, що обмежує його виявність даними дефектоскопічними матеріалами і відповідною технологією.

Залежно від розмірів дефектів, що виявляються, встановлено чотири умовні рівні чутливості (табл. 3.1).

Таблиця 3.1. – Характеристика умовних рівнів чутливості методу капілярної дефектоскопії.

Умовний рівень чутливості	Розміри дефектів
	Ширина, мкм	Глибина, мкм	Довжина, мм
I	До 1	До 10	До 0.1
II	До 10	До 100	До 1
III	До 100	До 1000	До 10
IV	Понад 100	Понад 1000	Понад 10

Поняття „чутливість методу” конкретизовано на підставі кількісної оцінки виявності даного дефекту з урахуванням геометричних і оптичних особливостей його індикаторного рисунка. Чисельно кількісна оцінка може бути дана із застосуванням коефіцієнта чутливості методу К_:

(3.6)

де [К_] = [відн. од.]; К_Г - геометрична складова коефіцієнта чутливості (відносне розширення сліду дефекту), відн. од.; К₀ - оптична складова коефіцієнта чутливості (відносна яскравість сліду дефекту), відн. од.

У свою чергу,

, (3.7)

, (3.8)

де С - ширина гирла капілярної порожнини дефекту; Х - ширина індикаторного сліду дефекту; В_ - яскравість фону поблизу дефекту; В_Д - яскравість індикаторного сліду дефекту.

Величина Х знаходиться як Х_ср.= S/L, де S – площа планарного сліду; L – довжина капілярної порожнини.

Тоді:

. (3.9)

Яскравості свічення індикаторного сліду В_Д і фону В_ визначають фотометричним методом. Негативи, отримані від зйомки досліджуваних слідів, фотометрирують за допомогою мікрофотометрії.