磁粉探伤中的磁路分析.pdf

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第26卷第10期
无损检泗
Vol 26 No 10
2004年10月
NDT
t,2004
试验研究
磁粉探伤中的磁路分析
叶代平
(成都一六七厂,成都610110
摘要;从磁路的角度分析了磁粉探伤中影响工作磁路的主要参数,结合便携式磁轭设备及复
杂零件在旋转磁场中的磁化情况,具体讨论了影响试件磁化的因素及对这些因素的控制。
关键词:磁粉探伤;磁路;有效磁化;灵敏度
中图分类号:TG115.28文献标识码:A文章编号:10006662004)10~0514-03
ANALYSE OF MAGNETIC PATH IN MAGNETIC PARTICLE INSPECTION
YE Da-ping
Chengdu 167 Factory, Chengdu 610110, China
Abstract In the aspect of magnetic path, parameters affecting working magnetic path in magnetic particle
inspection were analyzed. Combining te equipment of portable magnetic yoke with magnetizing situation in rotating
magnetic field of complex part, factors affecting magnetizing effect for pieces and the controlling methods were
discussed in detail
Keywords: Magnetic particle inspection; Magnetic path; Effective magnetizing; Sensitivity
磁粉探伤效果与试件磁化时参数的选择有着重
H
要关系。选择磁化参数实质就是在探伤试件上建立
合适的工作磁场,它由磁路及磁场强度组成。
1工作磁路的建立
图1中心导体法磁化
根据有关物理学定律得到试件上某点处的磁感
磁化时,主磁通经过的路径即为工作磁路。待
应强度B为り
测试件的主磁通应集中通过试件并与需发现的缺陷
方向垂直。为此,发展了各种不同的磁化方法,如检
B
查纵向缺陷的周向磁化法,检査横向缺陷的纵向磁式中A一铁磁工件的磁导率
化法以及检査任意方向缺陷的多向(复合)磁化法
l一电流强度
等。结合具体试件,磁化方法分为通电法、中心导体
一管上任一点距中心轴线的距离
法、线圈法、磁轭法、旋转磁场法及摆动磁场法等。
同一个试件所用磁化方法不同,其磁路的表现
当r=2D(D为试件直径)时,磁感应强度B为
形式和所发现的缺陷方向和大小也不会相同。以管
B
(2
形试件为例,当采用两端直接通电或中心导体通电
时,其磁场方向为绕管件轴向的圆周方向,试件上的
当把同样的管形试件置人螺管线闔中进行纵向
主磁通与磁化场方向一致,为环绕轴线的闭合圆
磁化时,尽管试件材料均匀,但其磁场却非常不均
若管形材料均勺而且闭合,其磁路在同一圆周上也
匀,并且受整个磁路结构的影响。以开口线圈纵向
将是均匀而且闭合的(图1)。
磁化为例(图2),管形试件在线閤的纵向磁场中被
感应磁化,也得到一个纵向磁场。但由于螺管线圏
收稿日期:2003-04-24
产生的磁场不均匀,试件上得到的磁场也不均匀,并
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叶代平:磁粉探伤中的磁路分析
或
>H: L, =F
式中Hl一磁路上任一段上的磁压
总磁势
上式也可以按磁路定理改写为
N=F
92 pso
图2管件的纵向磁化
或
且在沿磁场方向上的试件不闭合处形成磁极。该磁
A、S=Fa
极形成与磁化磁场方向相反的反磁场(退磁场),削式中S磁路上某一段上的磁阻
弱了磁化场的磁化力,其大小与试件的材料性质(磁
A一一空气中的磁导率
导率)有关,更与试件的形状(退磁因子)有关。在分
从磁阻定义可知,在一段均匀的磁路中,磁通
析磁路时,必须考虑反磁场对磁化的影响。
除与磁通勢Fm成正比外,还与磁阻R成反比。或
2影响磁路的因素
者说,与磁路材料的磁导率κ及横截面积S成正
比,与磁路长度成反比
如上所述,同一试件在不同磁化方式下磁路的
在串联磁路中,各段磁路上磁阻R之和称为总
表现形式不同,分析试件在磁路中的作用及磁路中磁阻,用Rn表示,即
各参数的影响,对探伤结果分析大有益处。
Rm=R1+R2+R3+…+R
2.1磁路分析
2.2磁路的影响因素及改进方法
设磁路截面均匀,有
般来说,试件磁路只是总磁路极其重要的
B=uh
(3)段。当磁路中磁通势确定以后,为了保证试件上获
(4)
得必要的磁感应强度B,试件上必须有足够的磁压
式中H一磁场强度
降。在试件确定以后,试件上的磁阻为定值,此时只
重一磁通
有通过增大磁路上的磁通,即降低磁路上非试件部
S一横截面积
分的磁阻才能获得足够的磁压降。对于固定式磁粉
根据磁路定理,有
探伤机极间磁化的磁路,需要降低磁轭及空气隙段
上的磁阻。其中最有效的降低磁轭段上磁阻的办法
一RR
是采用导磁性良好的软磁材料(μ值大)作磁轭,并
且在保证探伤机结构性能的条件下尽可能地增大磁
式中F一磁通势,用安匝数表示
轭截面积。与此同时,试件与轭铁连接处的空气隙
F=IN
应尽可能减小,因为气隙处的磁导率与真空磁导
一磁路长度
率相近,远低于钢铁中的磁导率,气隙长度稍有增
R一磁阻
加,将大大增加整个磁路磁阻,从而降低磁路上的磁
实际上,多数磁路并非均匀和单一材料组成的,以固通,减少试件上的磁感应强度,导致试件磁化不足。
定式磁粉探伤机极间磁化为例(图3),其磁路由试
另一个影响试件上磁场大小的因素是试件在磁
件、磁轭和空气隙组成,各分段上的磁压之和与线圈路中的联结方式。一般情况下,磁粉探伤试件在整
中电流产生的磁勢相等,即有
个磁路中多以串联方式进行磁化,以获得较多的磁
Hl+H2l2 +2holo=N
(6)通。但有时由于磁化设备(多为自制设备)结构的不
磁试件
空气隙
合理或试件形状较为复杂形成的磁分路现象,可能
磁力线
导致试件探伤面上磁化的不足(图4)。这时就应该
排除影响磁化的因素,或重新选择磁化参数,使得试
件上的检测部位能得到足够的磁化り。
3几种典型磁路分析
图3固定式磁粉探伤机的极间磁化
磁粉探伤中主要从磁化装置和试件两方面分析
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