- •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
5.6. Устройства магнитного контроля структуры, состава и механических свойств материалов и изделий
К настоящему времени создано громадное множество различных приборов магнитного контроля состава и механических свойств изделий. Невозможно не только описать устройство, но даже упомянуть большинство из них. Вследствие этого рассмотрим только те устройства и приборы контроля, которые получили наибольшее распространение и в различных модификациях используются до настоящего времени.
Коэрцитиметр с приставным преобразователем. При контроле крупногабаритных изделий использование соленоидов для намагничивания не представляется возможным, поэтому созданы приборы с намагничивающими и регистрирующими устройствами локального типа – коэрцитиметры с приставными электромагнитами. При локальном контроле показания регистрирующего прибора пропорциональны коэрцитивной силе, однако при этом на показания прибора могут оказывать влияние состояние поверхности контролируемого участка изделия (шероховатость, окалина, обезуглероженный слой), толщина изделий в месте контроля, наличие зазора между поверхностью изделия и преобразователем, кривизна поверхности, а также соотношение магнитных свойств ярма и изделия.
В качестве преобразователей в таких коэрцитиметрах чаще всего используют приставные П-образные электромагниты со встроенными в их магнитную цепь индикаторами магнитного потока (нуль-индикаторы). В первых коэрцитиметрах в межполюсную перемычку была вмонтирована подвижная рамка с током - по типу рамки в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы (коэрцитиметр Михеева М.Н., рис. 2.59а). В последующих моделях коэрцитиметров в качестве нуль-индикатора по предложению Януса Р.И. был использован рамочный феррозонд (рис. 2.59б), позволивший существенно повысить точность измерений. В современных моделях коэрцитиметров магнитный поток в составной цепи “преобразователь-объект” определяется с помощью одного или нескольких малогабаритных датчиков поля (датчик Холла, магниторезистор и т.д.).
Рис. 2.59. Конструкции приставных преобразователей коэрцитиметров
Рамочный феррозонд (рис.2.59б) изготовлен из пластин трансформаторного железа в виде прямоугольной рамки (2). На двух противоположных плечах сердечника размещены обмотки возбуждения (5) феррозонда, которые соединены между собой последовательно. Поверх обмоток возбуждения намотана измерительная обмотка (6).
При нулевом показании феррозондового индикатора величина тока размагничивания определяется следующим выражением:
, (2.116)
где – суммарное количество витков намагничивающих обмоток электромагнита; и – падение магнитного потенциала на изделия и на электромагните при магнитных потоках, равных нулю; ,и– соответственно магнитные сопротивления магнитному потоку через воздух между полюсами электромагнита, воздушного зазора между полюсами и изделием и сопротивление самого изделия. Из приведённого выражения видно, что величина пропорциональна и, учитывая, что~ ( - средняя длина магнитной силовой линии в изделии), получаем пропорциональность тока размагничивания коэрцитивной силе изделия.
При контроле полюса (4) приставного электромагнита приводят в соприкосновение с контролируемым участком (1) массивного изделия: в намагничивающие катушки (3) подают импульс намагничивающего тока, затем направление тока в катушках меняют на противоположное и плавно увеличивают его пока индикатор (стрелка или сигнал рамочного феррозонда) не покажет нулевое значение магнитного потока. По величине тока в катушках определяют относительную величину коэрцитивной силы участка изделия.
На основании опыта разработки и применения коэрцитиметров были сформулированы требования к размерам и характеристикам их приставных электромагнитов.
1. Высота полюсов электромагнита должна быть минимальной, позволяющей обеспечить размещение намагничивающих катушек и индикаторов размагниченного состояния (рамка с током, феррозонд или датчик Холла).
2. Чувствительность коэрцитиметра к изменению структуры и механических свойств контролируемых изделий будет тем выше, чем сильнее выражено неравенство , гдеи- значения коэрцитивной силы испытуемого участка изделия и материала сердечников электромагнита, аи- средние длины магнитных силовых линий в испытуемом изделии и сердечнике электромагнита соответственно. Нарушение этого условия может привести к преобладанию магнитных свойств сердечника над свойствами контролируемого изделия. Отсюда вытекает необходимость изготовления магнитопровода электромагнита из ферромагнитных материалов с малой (не более 1 А/см) коэрцитивной силой.
3. Расстояние между полюсами должно быть по возможности меньшим (определятся размерами намагничивающих обмоток и может быть уменьшено за счет встречно направленных наконечников на полюсах электромагнита).
Рис. 2.60. К определению коэрцитивной силы по величине остаточной