76365

Магнитная дефектоскопия

Лекция

Физика

По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля: магнитопорошковый МП основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качествеиндикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии; магнитографический МГ основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки; феррозондовый ФЗ основанный на измерении напряженности магнитного поля феррозондами; эффекта Холла ЭХ основанный на...

Русский

2015-01-30

301.42 KB

7 чел.

Лекция 6. Магнитная дефектоскопия

   План лекции. Физическая сущность магнитных методов НК: магнетики, ферромагнетизм, внешнее намагничивающее силовое поле, магнитная индукция, явление магнитного гистерезиса. Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД), индикация дефектов, чувствительность.

Для обнаружения в изделиях из ферромагнитных материалов различных дефектов: нарушений сплошности, отклонений от заданных геометрических размеров, несоответствия структурного состояния техническим условиям, а также для физического анализа при исследовании фазовых превращений в сплавах применяются магнитные методы.

Магнитные методы контроля основаны на измерении различных магнитных характеристик, являющихся достаточно чувствительными индикаторами для обнаружения указанных выше дефектов. Магнитные методы высокопроизводительны, не требуют нарушения целостности изделия и с успехом применяются в промышленной и эффективно заменяя контроль по механическим свойствам или проверку химического состава и т. п.

           Магнитный вид неразрушающего контроля применяют в основном для изделий из ферромагнитных материалов. Магнитные характеристики таких материалов являются информативными параметрами, так как зависят от их физико-механических свойств, химического состава, вида механической и термической обработки, а также от размеров и сплошности изделий.
         К числу информативных параметров, используемых в магнитном неразрушающем контроле (НК), относятся: коэрцитивная сила 
Нс,намагниченность М, остаточная магнитная индукция Вr начальная или максимальная магнитная проницаемость (I, параметры петли гистерезиса В(Н), параметры скачков Баркгаузена, параметры магнитооптического эффекта .
       По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля:

  1.  магнитопорошковый (МП), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве
    индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии;
  2.  магнитографический (МГ), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки;
  3.  феррозондовый (ФЗ), основанный на измерении напряженности магнитного поля феррозондами;
  4.  эффекта Холла (ЭХ), основанный на регистрации магнитных полей датчиками Холла;
  5.  индукционный (И), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния по

        величине или фазе индуктируемой ЭДС;

  1.  пондеромоторный (ПМ), основанный на регистрации силы отрыва (притяжения) постоянного магнита или сердечника электромагнита от контролируемого объекта;
  2.  магниторезисторный (МР), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния магниторезисторами;
  3.  магнитооптический (МП), основанный на визуализации доменной структуры материала с помощью феррит-гранатовой пленки с зеркальной подложкой.

Ферромагнитные материалы относятся к веществам, которые под воздействием внешнего (намагничивающего) магнитного поля способны намагничиваться. При этом они сами в окружающем пространстве создают магнитное поле. Степень намагниченностиопределяется вектором намагниченности М, который пропорционален вектору напряженности H поля, создаваемого ферромагнетиком. Количественно намагниченность, А/м, определяется из выражения

где V — объем вещества; т — элементарный магнитный момент.

 Степень намагниченности М различных материалов под воздействием одного и того же намагничивающего поля напряженностью Я неодинакова. Она зависит от вида материала и его состояния (температура, наличие структурных повреждений и т.д.). Для количественной оценки способности вещества намагничиваться в магнитном поле вводят безразмерную характеристику — магнитную восприимчивость Для изотропного вещества, свойства которого одинаковы во всех направлениях, связь между намагниченностью М и напряженностью магнитного поля Н устанавливается соотношением
                                                                         

          
Напряженностью магнитного поля Н (векторная величина) называется сила, с которой единичный полюс в данной точке пространства отталкивается или притягивается. Напряженность магнитного Поля равна силе, отнесенной к единичному полюсу, Н =F/т; в системе СИ она измеряется в А/м. Поле, созданное в веществе, ориентирует его элементарные магниты, и в окружающем пространстве возникает магнитная индукция (влияние) В.
           
 Магнитной индукцией называется силовая (векторная) характеристика магнитного поля, складывающаяся из индукции внешнего намагничивающего поля и индукции поля, создаваемого ферромагнетиком:
                                                           
,
  где 
 Гн/м – магнитная постоянная (магнитная проницаемость пустоты).
        Магнитная индукция 
В является основной характеристикой магнитного поля, определяющей его величину и направление. В международной системе единиц СИ магнитная индукция измеряется в теслах (Тл). Являясь по определению плотностью магнитного потока, она описывается также уравнением
                                                             
В = Ф/S,
  где Ф — магнитный поток, измеряемый в веберах (Вб), проходящий через контур; 
S –   площадь контура, м2, в направлении, перпендикулярном Ф   Приняв  получим

                                          .
           Величина 
 называется относительной магнитной проницаемостью, она является безразмерной физической величиной, характеризующей магнитные свойства ферромагнетиков. Чем больше проницаемость, тем меньше магнитное сопротивление R, которое обратно пропорционально магнитной проницаемости, т.е. R=1/.
            Ферромагнетики отличаются от парамагнетиков рядом свойств:

  1.  кривая намагничивания, выражающая зависимость между H и В, для парамагнетиков будет прямой, для ферромагнетиков из-за непостоянства она имеет сложный характер;
  2.  магнитная восприимчивость ферромагнетиков при некоторойтемпературе, называемой температурой Кюри (точкой Кюри), исчезает: ферромагнетик размагничивается и превращается в парамагнетик;
  3.  кривые намагничивания и перемагничивания ферромагнетика  не совпадают —  

     происходит своеобразное отставание изменения индукции от изменений напряженности  

     намагничивающего поля. Это явление называют гистерезисом, а замкнутая кривая,  

     изображающая  зависимость ^ В от H при перемагничивании, называется петлей гис-
      терезиса (рис. 6.1).На зависимости 
В от H выделяют ряд характерных точек, имеющих     

    соответствующие названия.
    
 Магнитной индукцией насыщения Вs называют индукцию, соответствующую максимуму М. Дальнейшее увеличение В с ростом Но существляется только за счет роста R, так  как  В =  (H+ М).
       В зависимости от достигнутой величины индукции при перемагничивании различают предельную и частную петли гистерезиса. Предельная петля соответствует намагничиваниюматериала до насыщения 
Вs.

Коэрцитивная сила Нс (от латинского соеrcitio — удерживание) — напряженность магнитного поля, необходимая для полного размагничивания предварительно

               
                                     Рисунок 6.1. Петля магнитного гистерезиса:
намагниченного до насыщения ферромагнетика (получения 
В = 0 по предельной петле гистерезиса). Магнитные свойства ферромагнетиков (в первую очередь сталей) определяются их химическим составом. Введение никеля, марганца, углерода, азота и меди уменьшает начальную магнитную проницаемость  и повышает коэрцитивную силу Нс  

       Одновременное введение кремния, хрома, молибдена, ниобия, вольфрама и ванадия увеличивает ц и уменьшает НсМежду начальной магнитной проницаемостью  и коэрцитивной силой Нс для сталей существует обратно пропорциональная зависимость.

     В  качестве первичных информативных параметров при магнитном неразрушающем контроле чаще всего используют Вs, Вr и Нс.
  
 Магнитные порошки. Магнитные порошки используют для визуализации магнитных полей рассеяния на поверхности контролируемого объекта в зоне дефектов. На частицу ферромагнит-ного порошка, помещенного в такое поле, будет действовать сила, удерживающая его в зоне дефекта. Эта сила прямо пропорциональна градиенту напряженности dH/dx магнитного поля рассеяния:
                                                 

где 
 - магнитная восприимчивость материала порошка; V — объем частицы порошка.
Во внешнем намагничивающем поле частицы порошка существуют не изолированно, а коагулируются и образуют цепочки, что соответственно увеличивает удерживающую силу 
F. Длина цепочки определяется рядом факторов: вязкостью порошка и размером его частиц, напряженностью магнитного поля, шероховатостью поверхности объекта контроля и др.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22777. Українське питання на завершальному етапі Другої світової війни 42 KB
  Засади та основні напрямки зовнішньої політики України. Під кінець війни міжнародний авторитет України зріс збільшувалась увага в світі до життя й долі українського народу. Правда дещо несподіваною виявилася кандидатура наркома закордонних справ України. Засади та основні напрямки зовнішньої політики України З погляду концептуальної визначеності зовнішньополітичного курсу України особливо велике значення мав документ схвалений Верховною Радою України 2 липня 1993 р.
22778. УРСР на міжнародній арені 1944-1949 рр 56 KB
  Національні інтереси України зовнішній аспект. Співробітництво України в Чорноморському регіоні. Про значний міжнародний авторитет України свідчило обрання Д. Національні інтереси України зовнішній аспект.
22779. Зовнішньополітична діяльність закордонних українських громадсько-політичних організацій в повоєнній добі 45 KB
  Концепція стратегічного партнерства в зовнішній політиці України. Розбудова відносин України з країнами Африки. Концепції стратегічного партнерства€ в зовнішній політиці України Стратегічне партнерство являє собою стан відносин що характеризуються наявністю комплексних стратегічних інтересів в сіх сферах діяльності двох сторін з огляду на певну політичну взаємозалежність та готовність до застосування компромісних механізмів узгодження спільних інтересів. Але у випадку з нашою державою така взаємозалежність є асиметричною і як правило...
22780. Двосторонні договори та угоди УРСР 1944-1949 рр.: зміст, значення, наслідки 51 KB
  Проте дослідники звертали увагу на три справжні причини такого ставлення приховану надію на повернення західноукраїнських земель очікування можливої війни між союзниками СРСР та Великою Британією й США невдоволення поляків характером і діяльністю ПКНВ. Україну як незалежну державу США визнали 26 грудня 1991р. Кравчука до США. В ході візиту було підписано низку документів зокрема політичну декларацію та меморандум про взаєморозуміння між урядами України та США.
22781. Проблема множинного представництва на завершальному етапі II світової війни 83.5 KB
  Етапи відносин України та Російської Федерації. Передбачалося що на початку роботи конференції делегати Великобританії й США підтримають пропозицію про допуск до первісного членства двох радянських республік України та Білорусії. Етапи відносин України та Російської Федерації. розстрілу Білого дому та зміцнення позицій реформаторів у Кремлі курс щодо України став жорсткішим що виявилось у намаганнях на дострокових виборах 1994 р.
22782. Участь делегації УРСР в роботі Паризької мирної конференції 67.5 KB
  Відносини ЄССШАУ країна. міністри закордонних справ Англії США Франції й СРСР опублікували Декларацію про колишні італійські колоніальні володіння в Африці яка стала основою для Спільної декларації з цього питання і була підписана разом із мирними угодами. Відносини ЄС – Україна – США. Геополітичний простір України передбачає визначення таких пріоритетних зовнішньополітичних напрямків як ЄС перспективна мета на інтеграцію до європейського політичного економічного правового простору РФ найбільший впливовий сусід відносини з...
22783. Зовнішньополітична діяльність УРСР у 1950-1980-х рр. 47 KB
  ГУУАМ: мета та основні напрямки співробітництва. ГУУАМ: мета основні напрямки і перспективи діяльності. Розширене об’єднання держав отримало назву ГУУАМ. ГУУАМ має органічно доповнювати механізми співробітництва в регіоні.
22784. Встановлення Радянської влади в У у 1920 р. підсумки та наслідки громадянської війни 34 KB
  Влада в У; 2 розширити межа Польщі за рахунок частини Литви Білорусії й У; 3 збити розжарення социальною невдоволення польських робітників і селян переключивши їхню увагу від внутрішніх проблем на патріотичну хвилю; 4 скористатися спілкою з Петлюрою на дуже вигідних для Польщі умовах по Варшавській угоді квіт. Петлюра обіцяв Польщі В. У результаті швидкого Радянського настання було порушене співвідношення сил на користь Польщі тому що: а вторгнення на пол. територію викликала потужне національновизвольне прямування в Польщі що...
22785. Коренізація 29 KB
  Перші кроки впровадження укр. У серпні 1923 року прийнята спеціальна постанова за якої всі урядовці повинні були пройти курси вивчення укр. вийшла постанова €œПро використання укр. З 1922 р вся партійна документація велась укр.