Физические основы намагничивания материала
Для намагничивания деталей при МП контроле используются магнитные поля, возникающие между полюсами электромагнита, в соленоидах, вокруг проводника с током или при пропускании тока непосредственно по детали. Рассмотрим основные величины, применяемые при расчете режимов намагничивания и размагничивания.
4) Магнитная индукция В — векторная величина, характеризующая интенсивность и направление магнитного поля в каждой его точке. Магнитная индукция зависит от магнитных свойств материала контролируемой детали; измеряется в теслах (Т); 1 Т-104 Гс.
2) Магнитный поток Ф — величина, равная в однородном Мдгнитном поле произведению магнитной индукции на площадь поперечного сечения магнитопровода: Ф = Вз измеряется в веберах (Вб).
|
^Напряженность магнитного поля Я —векторная Величина, характеризующая интенсивность и направление магнитного поля в каждой точке без учета — магнитных свойств среды; измеряется в амперах на метр (А/м); 1 А}и—Э (эрстед). 4) Магнитная проницаемость р — величина, характеризующая способность материалов намагничиваться; измеряется в генри на метр (Гн/м). О Относ и тельная магнитная проницаемость рг=* ^где jjt0 = 4it ■ 10~7^ —магнитная проницаемость вакуума — |
у ферромагнитных материалов достигает десятков тысяч. К таким материалам относятся железо, никель, кобальт и некоторые сплавы металлов.
Ферромагнитные свойства металлов обусловлены внутренними молекулярными токами, в основном вращением электронов вокруг собственной оси. В ферромагнитных телах в пределах малых областей, так называемых доменов, магнитные моменты молекулярных токов имеют одинаковое направление, поэтому домены оказываются самопроизвольно намагниченными. Объем домена составляет около 10-3 см3. £ При отсутствии внешнего магнитного поля в детали магнитные поля доменов направлены произвольно и компенсируют одно другое. Суммарное магнитное поле доменов и намагниченность детали I в этом случае равны нулю» (fine, —
Если на деталь действует внешнее поле напряженностью Я, то под его влиянием направление полей отдельных доменов устанавливается по направлению внешнего поля; одновременно изменяются границы между доменами. В результате образуется суммарное магнитное поле доменов, и в детали устанавливается максимальная намагниченность Jm (рис, 4.2,6). При снятии поля
 |
(77 = 0) происходит частичная дезориентация магнитных полей доменов. В результате намагниченность детали уменьшается до остаточной намагниченности Jr (рис. 4.2, а).
 |
Намагниченность материала характеризует степень согласованной ориентировки доменов. Магнитное поле доменов накладывается на внешнее магнитное поле, образуя результирующее магнитное поле в детали. Индукция результирующего поля равна сумме индукций внешнего поля и индукции молекулярных токов.
L-При увеличении от нуля напряженности Н индукция В в материале изменяется по кривой 1 (рис. 4.3, а), которая на участке Оа растет интенсивно. Затем скорость нарастания индукции падает. На участке Ьс намагниченность материала практически не увеличивается, так как при этом векторы намагниченности всех доменов материала уже ориентированы в одном направлении по внешнему полю; наступает насыщение. В сталях ЗОХГСНА, ЗОХГСА, ЭИ-643 насыщение достигается при 8000—10 000 А/м.
Индукция в материале при достижении им магнитного насыщения называется индукцией насыщения Вш.
При циклическом изменении напряженности внешнего магнитного поля от —И до +Н и от +И до —Н индукция в образце изменяется по замкнутой кривой, симметричной относительно начала координат — гистерезисному циклу. Перемагничи — вание может происходить по предельной петле 1 или частным петлям гистерезиса 2, 3, 4 (рис. 4.3,6) в зависимости от амплитуды Н.
При снятии внешнего поля (рис. 4.3, а) индукция в детали уменьшается от индукции насыщения Вт до остаточной индукции Вг вследствие частичной дезориентации магнитных полей доменов. Чтобы снять остаточную индукцию, нужно к детали приложить поле некоторого значения Нс обратного направления. Напряженность Ис называется коэрцитивной силой.
Материалы, которые после снятия поля оказываются слабо намагниченными (у них //с<800—960 А/м), называются магії нтно-мягким и. Материалы, которые остаются сильно намагниченными после снятия поля, называются магнитно-твердыми (На >800-960 А/м) Г|
§ 4.3. Способы магнитопорошкового контроля
Магнитопорошковый (МП) контроль может проводиться способами остаточной намагниченности или приложенного магнитного поля. Последовательность выполнения техно-
|
|
а
 |
6
логических операций при контроле на остаточной намагниченности приведена на рис, 4.4, а, а в приложенном поле — на рис. 4.4, 6.
При проверке способом приложенного поля операции намагничивания, нанесения суспензии и осмотр выполняют одновременно.
Контроль 6 приложенном поле проводят в следующих случаях:
— деталь выполнена из магнитно-мягкого материала (ст. 3; ст. 10; ст. 20; легированные незакаленные стали и др.);
— деталь имеет малое удлинение X (X — отношение длины детали / к ее диаметру d) Х<3—5;
— при необходимости проверки небольших участков крупногабаритных деталей (стоек шасси, балок крыла, узлов подвески двигателей и т. д.) с помощью электромагнита.
В остальных случаях применяют способ остаточной намагниченности, при котором легче расшифровать результаты контроля, так как в этом случае порошок в меньшей степени оседает по рискам, наклепу, местам грубой обработки поверхности и но так называемым мнимым (ложным) дефектам. Обеспечивается лучший доступ к деталям в конструкции для осмотра, так как после намагничивания намагничивающие устройства снимают с детали.