- •Оглавление
- •Часть I. Физические основы электромагнитного 22
- •Часть II. Магнитный контроль 146
- •Часть III. Вихретоковый контроль 281
- •Часть I. Физические основы электромагнитного 6
- •Часть II. Магнитный контроль 96
- •Часть III. Вихретоковый контроль 213
- •От автора
- •Часть I. Физические основы электромагнитного контроля
- •1. Металлы – объекты электромагнитного контроля
- •Плоскость сдвига (с)
- •2. Электрические и магнитные поля в вакууме и веществе
- •2.1. Электрическое поле
- •2.2. Магнитное поле
- •Проводникам
- •2.3. Закон электромагнитной индукции
- •2.4. Система уравнений Максвелла
- •3. Ферромагнетизм
- •3.1. Поведение ферромагнетиков во внешних магнитных полях
- •Намагничивания
- •Коэрцитивной силы по индукции
- •И кобальта от температуры
- •3.2. Энергии ферромагнитного кристалла
- •Намагничивания вдоль кристаллографических осей.
- •3.3. Доменная структура ферромагнетиков
- •3.4. Процессы намагничивания
- •(Скачок Баркгаузена)
- •3.5. Зависимость магнитных свойств ферромагнетика от дефектов структуры
- •Рекордсмены магнитных материалов
- •3.6. Намагничивание магнетиков конечных размеров
- •3.7. Магнитные свойства тела и вещества
- •3.8. Магнитные цепи
- •(Для участка цепи) , (1.130) (для узла цепи) , (1.131)
- •Часть II. Магнитный контроль
- •4. Магнитная дефектоскопия
- •4.1. Граничные условия
- •4.2. Рассеяние магнитного потока дефектом сплошности
- •4.3. Намагничивание изделий
- •Полюсное намагничивание
- •Циркулярное намагничивание
- •Комбинированное намагничивание
- •Намагничивание переменными полями
- •Схемы размагничивания
- •4.4. Расчеты полей дефектов
- •Поля трещины
- •4.5. Mагнитопорошковая дефектоскопия
- •На высоте и
- •4.6. Индукционная дефектоскопия
- •4.7. Феррозондовый метод дефектоскопии
- •4.8. Магнитографическая дефектоскопия
- •Намагниченности ленты от поля (2)
- •4.9. Холловские и другие методы магнитной дефектоскопии
- •4.10. Магнитная толщинометрия
- •5. Магнитный структурно-фазовый анализ металлов и сплавов
- •5.1. Структурная чувствительность физико-механических свойств
- •Структурная чувствительность физико-механических свойств металлов
- •5.2. Контроль механических свойств изделий, упрочняемых холодной пластической деформацией
- •0,07 % От степени холодной пластической деформации
- •Деформированной феррито-перлитной стали с содержанием углерода 0,08 % от температуры отжига
- •5.3. Контроль качества термической обработки стальных изделий
- •От температуры закалки
- •От температуры отпуска
- •5.4. Контроль качества поверхностного упрочнения стальных изделий
- •Коэрцитиметра от относительных значений глубины закаленного слоя
- •5.5. Фазовый магнитный анализ
- •5.6. Устройства магнитного контроля структуры, состава и механических свойств материалов и изделий
- •Индукции деталей с большим коэффициентом размагничивания
- •Часть III. Вихретоковый контроль
- •6. Возбуждение вихревых токов. Скин-эффект.
- •7. Вихретоковый контроль. Вихретоковые преобразователи.
- •8. Сигнал втп. Обобщенный параметр контроля.
- •Сопротивлений витка с переменным током на проводящем полупространстве
- •9. Контроль цилиндрических объектов наружным проходным втп с однородным полем. Выбор наилучших условий контроля.
- •10. Вихретоковый контроль с помощью накладных преобразователей
- •11. Способы ослабления влияния мешающих параметров
- •12. Приборы вихретокового контроля
- •Заключение
- •Список литературы
- •Дополнительная литература
Рекордсмены магнитных материалов
Предельные свойства |
Материал | ||
мах индукция насыщения,10-4 Тл
|
24500 |
Пермендюр 50 Co + 50 Fe | |
мах проницаемость,
мах начальная проницаемость,
min коэрцитивная сила, А/м |
1 000 000
100 000
0.16 |
Супермаллой 5 Mo, 79Ni, 16 Fe | |
мах коэрцитивная сила, кА/м
значение (ВН)мах/2, кДж/м3 |
720
80 |
SmCo5 33,7 Sm 66,3 Co
| |
мах значение магнитострикции
|
10-3
-3510-6 |
Сплавы на основе РЗМ ТbxDy1-xFe2
Чистые металлы Ni |
Изменения состава, структуры и дефектности материалов приводят к очень большим вариациям магнитных свойств. В табл. 1.3. приведены рекордные к настоящему времени значения магнитных свойств материалов.
3.6. Намагничивание магнетиков конечных размеров
Коэффициент размагничивания. Ранееуже упоминались понятия размагничивающего поля и коэффициента размагничивания. Ввиду важности вопроса рассмотрим его подробнее.
На границе магнетика конечных размеров меняется намагниченность, например на границе с воздухом намагниченность меняется от значения (в ферромагнетике) до нуля (в воздухе). Если вектор намагниченностипараллелен границе, томагнитный поток (как указывалось, магнитный поток через площадку пропорционален произведению нормальной к поверхности площадки составляющей магнитной индукции на площадь площадки) не выходит за пределы магнетика. Если намагниченность перпендикулярна границе, то на границе будут иметься полюса (величиной, где- площадь границы), являющиеся источником поля в воздухе. Но если есть полюс, то поле от него направлено во все стороны, в том числе и внутрь магнетика, так что внутри магнетика
, (1.107)
где - поле внутри магнетика;- внешнее поле (поле, создаваемое источником, например, соленоидом);- поле, обусловленное полюсами на границах образца (размагничивающее поле).
Очевидно, что величина полюсов на нормальных к намагниченности границах магнетика будет тем больше, чем больше намагниченность и, следовательно:
, (1.108)
где - коэффициент размагничивания (иногда называемый размагничивающим фактором), зависящий при однородном намагничивании только от формы магнетика. Однородно намагничиваются только эллипсоиды, для которых величина может быть точно определена. В большинстве же случаев тело намагничивается неоднородно, и будут в разных точках различны, поэтому пользуются некоторыми усреднёнными значениями. Для проволоки диаметром , длиной, намагничиваемой в направлении, значения приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4
/ |
0 |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
50 |
500 |
1 |
0,27 |
0,14 |
0,04 |
0,017 |
0,006 |
0,0013 |
13.10-6 |
Детальные расчёты размагничивающих коэффициентов однородных тел, ограниченных поверхностями второго порядка, то есть эллипсоидов, провёл И. Осборн. Формулы для коэффициентов , , (соответствующих намагничиванию эллипсоида вдоль осей ,,) имеют достаточно сложный характер, но всегда выполняется
. (1.109)
Таким образом, для некоторых случаев величину можно определить очень просто. Очевидно, что для шара. Для бесконечно длинного цилиндра круглого сечения при его поперечном намагничивании.
Условимся, что . Пусть теперьи(т.е. очень тонкий вытянутый сфероид, почти проволока), тогда коэффициенты размагничивания можно рассчитать по формулам:
, (1.110)
. (1.111)
Значения рассчитанные по (1.110) и приведённые в табл. 1.4 совпадают, начиная примерно с(в соответствии с условием).
Для эллиптического цилиндра ,, следовательно
; (1.112)
для другой оси
. (1.113)
Для этого случая так же, как и в (1.111), если , то(очень длинная проволока, намагничиваемая поперёк).
Приведём пример простого расчёта коэффициента . Рассмотрим (рис. 1.39) прямоугольный параллелепипед (полосу), намагничиваемый полемперпендикулярно грани сечения наибольшего размера. Если величина заряда на единицу длины грани есть, то напряжённость поля, создаваемого одной гранью на расстоянии (, где- толщина полосы),
.
Поскольку плотность поверхностных зарядов , то.
Рис. 1.39. Пластина в поперечном магнитном поле
Для центрального сечения полосы шириной расстояние от края, а
полное поле создаётся двумя гранями и равно:
.
Поскольку , то
. (1.114)
Таким образом, коэффициент размагничивания определен.