1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАГНИТОПОРОШКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ.
Магнитное поле и его характеристики.
В основу магнитного метода положено использование магнитных явлений. Магнетизм – это универсальное свойство материи, так как все вещества в природе в итоге состоят из элементарных частиц, обладающих магнитными свойствами. Поэтому магнитные явления обнаруживаются во всем окружающем нас мире от микрочастиц до космических объектов.
Магнитное поле в магнитном методе неразрушающего контроля используется для намагничивания и размагничивания проверяемых объектов. Для этой цели оно создается электрическим током или постоянными магнитами. Магнитные силовые линии проводят с большей плотностью для обозначения большей интенсивности магнитного ноля и реже - при изображении полей меньшей интенсивности.
Известно, что одноименные магнитные полюсы притягиваются, а разноименные — отталкиваются. Поэтому тот полюс магнита, к которому стрелки обращены южными концами, назвали северным (С или N), а противоположный - южным (Ю или S) (рис. 1.1). Считают, что магнитные силовые линии выходят из северного магнитного полюса и входят в южный.
Рис. 1.1. Магнитное поле цилиндрического образца 2-3 (сталь ЗОХГСНА): картина поля, полученная магнитным порошком (а) и схема поля (б), 1 — магнитная стрелка компаса.
Магнитные поля. которые изображаются магнитными силовыми линиями, имеющими в различных точках разное направление, проведенными с различной густотой, называются неоднородными.
Магнитные поля, которые изображают прямыми параллельными линиями, проведенными с одинаковой густотой, называются однородными. Примером однородного поля является поле в средней части межполюсного пространства электромагнита с плоскопараллельными полюсными наконечниками (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Схема однородного магнитного поля между полюсами электромагнита: В - вектор магнитной индукции.
Характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция: магнитный поток, напряженность поля.
Магнитная индукция.
Магнитная индукция B - основная характеристика магнитного поля. Магнитная индукция B является векторной величиной. Это значит, что она характеризуется в каждой точке поля численным значением и направлением в пространстве. Направление магнитной индукции B в каждой точке магнитного поля совпадает с касательной к силовой линии, проходящей через эту точку.
Рис. 1.3. Схема разложения векторов магнитной индукции B и напряженности поля H на нормальные и тангенциальные составляющие.
BH, HH — нормальные и BT, HT - тангенциальные составляющие соответственно магнитной индукции B и напряженности поля Н. 1 — контролируемая деталь.
При магнитном контроле иногда возникает необходимость разложения вектора B на две составляющие:
- нормальную составляющую BH, перпендикулярную к поверхности проверяемой детали;
- тангенциальную BT, параллельную поверхности детали. Магнитная индукция определяется по механическому действию магнитного поля на проводник с током.
Рис. 1.4. Схема действия на проводник 1 с током силы I в магнитное поле индукцией B: 1 - проводник; 2 - медные шины; I - сила тока.
На цилиндрический проводник 1 с током I, уложенный на шины 2, расстояние между которыми равно L, действует поле индукцией B (рис. 1.4). В результате возникает сила F, действующая на проводник 1, направление которой определяют по правилу "левой руки": если ладонь левой руки поместить в магнитное поле так, чтобы она была направлена навстречу вектору магнитной индукции (магнитным линиям) и четыре вытянутых пальца ее указывали направление тока в проводнике, то отставленный большой палец покажет направление действия механической силы на проводник с током.
Сила F, действующая на проводник 1 с током I:
F = BLI,
где: F - сила, действующая на проводник 1, Н;
L - длина проводника, м;
I - сила тока, А.
При магнитном контроле используются поля в основном 10-20 мТ, реже при намагничивании деталей в соленоидах — до 100-150 мТ. При специальных видах магнитного контроля применяют поля до 200 мТ и более, например, при выявлении прижогов, коррозии, макроструктуры металла, трещин под покрытием хрома более 0,1-0,2 мм. Магнитная индукция в ферромагнитных материалах может достигать 2-2,5 Т.
Магнитный поток.
Если воспользоваться представлением о линиях магнитной индукции, то магнитный поток можно определить как общее число магнитных линий, проходящих сквозь рассматриваемую поверхность.
В однородном поле магнитный поток Ф, пронизывающий плоскость S, расположенную под углом α к магнитным линиям:
Ф = B·S·Соsα.
Если магнитные линии пересекают плоскость под прямым углом, то (рис. 1.5)
Ф = B·S, Вб.
Рис. 1.5. Магнитный поток Ф через площадку S: N, S - магнитные полюсы; В - магнитная индукция; S - площадь плоскости, м2.
Магнитный поток измеряют в "Веберах". Вебер (Вб) — магнитный поток, создаваемый однородным магнитным полем с индукцией 1 Т через площадку в 1 м2, нормальную к направлению поля.
Если поместить в магнитное поле соленоид, состоящий из нескольких витков, то каждый из витков будет пронизываться магнитным потоком.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
