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

9 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

72492. Раны. Кровотечения 101.5 KB
  Рана – механическое нарушение целостности кожи, слизистых оболочек с повреждением глубинных тканей. Основные признаки раны: боль – наиболее выражена в местах с наибольшим количеством нервных окончаний (кончиках пальцев, надкостница, плевра). кровотечение – абсолютный признак раны.
72493. Первая медицинская помощь при травмах 79 KB
  Травма (от греч. trаuma — рана) — повреждение тканей организма человека с нарушением их целостности и функций, вызванное механическими или иными воздействиями (например, вывихи, растяжения, переломы). Травматология – наука о травмах и их лечении.
72494. Упражнение в свободе 69 KB
  Это не расхожая мораль: поблудил покайся вернись; или слезная история возвращения неузнанного сына столь любезная чувствительным сирийцам дар слезный в противовес египетской памяти смертной а что-то совершенно поразительное: поражающее как молния аз есмь Этот опыт себя в истории философии и в жизни...
72495. Філософсько-теоретичні основи історії української культури 56.5 KB
  У середні віки набуває поширення комплекс значень згаданого слова, згідно з яким культура стала асоціюватися з міським укладом життя, а пізніше, в епоху Відродження, — з досконалістю людини. Нарешті, у XVIII ст. слово культура набуло самостійного наукового значення.
72496. Історичні умови виникнення та джерела формування української культури 58.5 KB
  Жоден фактор, що визначає нації сучасного світу, не може пояснити самобутність кожної національної культури. Тільки у неповторному комплексі природних, расово-етнічних, мовних та геополітичних факторів, що діяли в конкретному історичному часі, й формувалися народи теперішнього світу...
72497. Понятие, предмет и задачи социально-экономической статистики 508 KB
  Статистика населения Статистика населения решает задачи по изучению численности населения движения населения уровня доходов и расходов населения и уровня неравенства населения в разрезе различных территорий. Данные о численности населения берутся по данным переписи населения.
72498. Предмет, метод, задачи статистики 789.5 KB
  Статистика – это наука, которая присущими ей методами изучает количественную сторону массовых общественных явлений в неразрывной связи с их качественной стороной и дает числовые выражения закономерностей общественного развития в конкретных условиях места и времени.
72499. Содержание ощущений Б.М. Шуранов 43.76 KB
  Примеры ощущений: зелёный цвет, горький вкус, звук «си», гладкая поверхность, горячее. Помимо двух капитальных общефилософских проблем, связанных с нематериальным миром, к которому принадлежат ощущения – психофизической и психофизиологической – есть ещё 2 важнейших подхода к рассмотрению природы нематериального...
72500. СОВЕТСКОЕ ОБЩЕСТВО В 1920-1930-е гг.: ДОСТИЖЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ 159.5 KB
  В 1922 г. в руководстве РКП (б) возникло два проекта объединения. И.Сталин, В.Куйбышев и Ф.Дзержинский отстаивали план автономизации. Согласно ему все республики входили в состав РСФСР на правах автономных образований. В.Ленин выступал за равноправный союз республик, где РСФСР имела бы такой же статус, как и другие государства.