5.Магнитная дефектоскопия.

Среди разнообразных методов дефектоскопии, используемых в промышленности, магнитный метод получил наибольшее распространение. Этот метод основан на анализе характера взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. Физической основой магнитного контроля является использование магнитных характеристик ферромагнитных материалов (Fe, Ni, Co и их сплавов), в частности, магнитной проницаемости, магнитного сопротивления, коэрцитивной силы и направления магнитных силовых линий.

5.1.Характеристика магнитных свойств металлически материалов.

Рассмотрим процесс намагничивания ферромагнетика во внешнем магнитном поле . Как известно из курса физики, величина магнитной индукции В и намагниченности I являются нелинейными функциями напряженности магнитного поля Н. Кривые В = f (Н) и I = f (H) характеризуют основные свойства ферромагнитного материала (рис. 29, 30).

Основная кривая намагниченности (рис. 30) ферромагнетика не имеет точного аналитического выражения, обычно она определяется экспериментально.

Е сли рассмотреть кривую намагничивания определенного материала, например, какой-либо конструкционной стали, то здесь можно выделить несколько областей (рис. 30), отличающихся механизмом процессов намагничивания . Так, на участке 1 - области начального намагничивания, магнитна проницаемость постоянна, т.е. μ = const, что объясняется смещением стенок Блоха.

Рис. 30

На 2 –ом участке (области Рэлея) и 3-ем участке (области наибольшей проницаемости) намагничивание идет за счет разворота векторов намагниченности в направлении внешнего поля. На 4 - ом участке магнитная проницаемость убывает, а на 5 – ом (область парапроцесса) наступает магнитное насыщение I = const. Процесс намагничивания материала является необратимым, поэтому, если начать снижение напряженности внешнего поля после достижения насыщения (5 – ый участок), то изменение намагниченности будет происходить по кривой (рис. 31), отличающейся от основной кривой намагничивания. Намагниченность будет как бы отставать от соответствующих значений напряженности поля на кривой первоначального намагничивания. Это явление называется магнитным гистерезисом .

Рис.31

При снижении напряженности магнитного поля до нуля, образец сохраняет некоторую часть намагниченности. Эта намагниченность называется остаточной и обозначается Вг – остаточная индукция материала. Если продолжить размагничивание образца полем обратной направленности, то при некоторой напряженности, мы получим полное размагничивание образца, а величина такой напряженности поля полного размагничивания будет называться коэрцитивной силой Нс

Дальнейшее намагничивание образца приведет к получению кривой петли гистерезиса, площадь которой характеризует так называемые ваттные потери при перемагничивании ферромагнетика.

Приведенные выше характеристики свойств ферромагнетика и сама кривая перемагничивания справедлива только для замкнутых магнитных цепей. В разомкнутой магнитной цепи, на концах испытуемого образца образуются свободные полюсы, которые приводят к тому, что силовые линии, находящиеся вне магнитного поля в образце Но, направлены в противоположном направлении по отношению к внешнему полю На. Происходит заметное размагничивание: Нр = На – Но, при этом размагничивающее поле Нр действует против внешнего На. Если Нр меньше 0.7 I, то Нр = N I, где N – размагничивающий фактор. Этот коэффициент N зависит от геометрической формы изделия и его магнитной проницаемости.

Все перечисленные характеристики магнитных свойств материала оказываются чувствительными к его структуре и дефектности изделия, что позволяет производить диагностику деталей магнитным методом.