- •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
3.8. Магнитные цепи
Совокупность магнетиков, по которым проходит поток магнитной индукции, называют магнитной цепью. В магнитной дефектоскопии магнитной цепью может являться собственно изделие (например, коленчатый вал, намагничиваемый соленоидом) либо изделие совместно с приставным электромагнитом. Обычной является задача определения величины ампер-витков для получения заданного значения индукции в данном сечении изделия по заданному току.
Для расчёта магнитных цепей используют закон полного тока
, (1.129)
а также законы, аналогичные законам Ома и Кирхгофа для электрической цепи:
(Для участка цепи) , (1.130) (для узла цепи) , (1.131)
. (1.132)
В приведенных выше выражениях использованы следующие обозначения: - длинаi-го участка магнитной цепи; - число витков намагничивающей катушки; - намагничивающий ток;- намагничивающая сила;- разность магнитных потенциалов между концами участка цепи;- магнитное сопротивление. При этом
, и, (1.133)
причем – площадь поперечного сечения магнитопровода.
Рис. 1.41. К расчёту магнитной цепи с тороидом
Примеры расчетов магнитных цепей. 1. Цепь, содержащая замкнутый ферромагнитный сердечник постоянного сечения. Необходимо в сердечнике получить заданную индукцию. По закону полного тока. Как видно из рис. 1.41а в этом случае (считаем, что внутренний и внешний диаметры отличаются мало). Полеопределяется по кривой(рис. 1.41в). Пусть = 1,5 Тл,= 0,01 м. Находим= 2000 А/м. Тогда= 125,6 А.
2. Цепь, содержащая ферромагнитный сердечник переменного сечения (рис. 1.41б). Пренебрежём потоками рассеяния, то есть, , следовательно,. Закон полного тока. Пусть необходимо в сеченииполучить индукцию= 1,5 Тл, что, как показано выше, соответствует полю = 2000 А/м. Средний радиус сердечника = 0,01 м. Пусть также= 0,005 м, а. Тогда индукция в сечениибудет равна = 0,5.= 0,75 Тл. По рис. 1.41в находим = 1200 А/м. Тогда,= 2000.+ 1200.= (2000.0,005 + 1200.0,0623) = 84,8 А. Эта величина существенно меньше, чем в предыдущем примере, т.е. для намагничивания участка меньшего сечения требуется меньшая величина ампер-витков (имеет место концентрация магнитного потока).
Часть II. Магнитный контроль
4. Магнитная дефектоскопия
4.1. Граничные условия
При намагничивании реальных изделий приходится иметь дело с двумя средами - металл (чаще всего - ферромагнитный) и окружающая среда (чаще всего - воздух). Согласно (1.60) при переходе из среды 1 в среду 2 (рис. 2.1) выполняется
и , (2.1)
где значки n и t означают нормальную и тангенциальную (касательную) составляющие. Кроме того
, (2.2)
. (2.3)
Рис. 2.1. Поле и индукция на границе раздела двух сред ()
Рис. 2.2. Преломление линии индукции ()
Для дальнейшего рассмотрения полезно ввести понятие линии магнитной индукции, под которой будем понимать линию, касательная к которой в каждой точке совпадает с вектором . Из (2.1) и (2.2) легко показать, что при переходеиз одной среды в другую линии индукции (обозначения на рис. 2.2) будут преломляться по закону:
. (2.4)
Поскольку , то из железа в воздух линии индукции будут выходить почти перпендикулярно. Число линий индукции через нормальную к ним площадку определяет поток индукции через эту площадку: . Полный поток индукции через произвольную поверхность , где- проекция вектора магнитной индукции на нормаль к поверхности. Если поверхность замкнута, то(число входящих и выходящих линий одинаково).