- •Магнитные методы структуроскопии и дефектоскопии ферромагнитных изделий
- •Екатеринбург
- •3. 1. Магнитные характеристики ферромагнетиков
- •3. 1. 1. Поведение ферромагнетиков и ферритов во внешних магнитных полях
- •3. 2. Cтруктурная чувствительность магнитных свойств
- •3. 3. Измерение магнитных свойств
- •3. 3. 1. Коэффициент размагничивания. Магнитные свойства вещества и тела
- •3. 3. 2. Методы создания и измерения магнитного поля
- •3. 3. 3. Измерение кривой намагничивания и петли гистерезиса
- •4. Методические указания
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2
- •3. Основные положения
- •3. 2. Влияние структуры
- •3. 3. Контроль качества поверхностного упрочнения стальных изделий
- •4. Методические указания
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 эффект баркгаузена и его использование в структуроскопии
- •1. Цель работы
- •2. Программа работы
- •3. Основные сведения об эффекте баркгаузена
- •4. Методические указания
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 магнитографический метод дефектоскопии изделий
- •1. Цель работы
- •2. Содержание работы
- •3. Основные положения
- •3. 1. Дефекты сплошности металлов
- •3. 2. Магнитные поля рассеяния вблизи дефектов
- •3. 3. Магнитографическая дефектоскопия
- •4. Методические указания
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Устройство и принцип действия дефектоскопа мгк-1
- •1. Назначение
- •2. Технические характеристики
- •3. Комплектность прибора
- •4. Устройство и принцип работы прибора
- •5. Методика контроля
- •6. Основные измеряемые характеристики выявляемого дефекта
- •1. 2. Характеристика контролируемых изделий
- •2. Технические характеристики
- •3. Устройство и принцип работы дефектоскопа
- •1. Общие сведения о конструкции дефектоскопа
- •2. Принцип действия дефектоскопа и особенности
- •3. Особенности записи полей дефектов на магнитную ленту
- •4. Меры безопасности при работе с дефектоскопом
- •5. Порядок работы с дефектоскопом
- •Учебное электронное текстовое издание
3. 3. Измерение магнитных свойств
3. 3. 1. Коэффициент размагничивания. Магнитные свойства вещества и тела
Для образцов незамкнутой формы (например, цилиндр конечной длины) намагниченность зависит не только от напряженности приложенного магнитного поля , но и от формы образца. Если ферромагнетик (или феррит) разомкнутой формы находится в магнитном поле, то на его поверхности в направлении магнитного поля возникнут магнитные заряды, которые создадут дополнительное (размагничивающее) магнитное поле, направленное внутри образца противоположно внешнему полю и намагниченности. Тогда истинное магнитное поле внутри образца будет равно:
. (1.9)
Размагничивающее поле пропорционально намагниченности образца:
, (1.10)
где N – коэффициент размагничивания. Таким образом, магнитное поле внутри ферромагнетика разомкнутой формы всегда меньше внешнего поля:
. (1.11)
Величина коэффициента размагничивания N в сильной степени зависит от относительной длины образца (т.е. от отношения длины образца к его поперечным размерам). Величина N уменьшается при увеличении длины образца. Из выражений (1) и (11) можно получить зависимость между внутренним и внешниммагнитными полями:
, (1.12)
где – магнитная восприимчивость вещества, которая определяется только физической природой материала и не зависит от его формы.
Величина магнитной восприимчивости тела связана с магнитной восприимчивостью вещества следующим выражением:
. (1.13)
Зная величину коэффициента размагничивания N, с помощью приведенных выше выражений можно по характеристикам тела определять характеристики вещества.
3. 3. 2. Методы создания и измерения магнитного поля
Образцы замкнутой формы (тороиды, рамки) намагничиваются с помощью обмотки, витки которой равномерно распределены по периметру образца. В случае тороида напряженность намагничивающего поля можно определять по приближенной формуле:
, (1.14)
где – число витков намагничивающей обмотки;
–ток в намагничивающей обмотке [A];
–средний радиус тороида [м], который рассчитывается по формуле:
, (1.15)
где и– соответственно внешний и внутренний радиусы тороида.
Для намагничивания образцов незамкнутой формы используются электромагниты разнообразных систем и, наиболее часто, соленоиды (длинные катушки). Напряженность магнитного поля в бесконечно длинном однослойном соленоиде рассчитывается по формуле:
, (1.16)
где – число витков соленоида на единицу длины [1/м];
–ток в соленоиде [A].
Для соленоидов конечных размеров и многослойных соленоидов постоянная определяется, как правило, экспериментально. Обмотка соленоидов выполняется таким образом, чтобы создавать однородное магнитное поле необходимой величины в заданном объеме.
При измерениях магнитных свойств в замкнутой цепи (электромагниты, пермеаметры и т. д.) внутреннее магнитное поле определяют путем измерения магнитного поля на поверхности намагничиваемого образца с помощью малогабаритных датчиков (датчики Холла, феррозонды, катушки поля). Эта возможность является следствием непрерывности тангенциальной составляющей магнитного поля при переходе через границу ферромагнетика.