磁粉檢測(cè)原理

1、4 磁粉檢測(cè)4-1 磁粉檢測(cè)基本原理 磁粉檢測(cè)是用于檢測(cè)鐵磁性材料(包括鐵、鎳、鉆等)表面上或近表面的裂紋以及其它缺陷。 磁粉檢測(cè)對(duì)表面缺陷最靈敏，但對(duì)表面以下的缺陷隨埋藏深度的增加檢測(cè)靈敏度迅速下降。,磁粉檢測(cè)方法檢測(cè)磁性材料的表面缺陷，比采用超聲波或射線檢測(cè)的靈敏度高，而且操作簡(jiǎn)便、結(jié)果可靠、價(jià)格便宜。 因此，被廣泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的檢測(cè)。 鐵磁性材料上存在非磁性層涂，只要其厚度不超

2、過(guò)50μm，對(duì)磁粉檢測(cè)靈敏度影響很小。 對(duì)于非磁性材料如有色金屬、奧氏體不銹鋼、非金屬材料等并不能采用磁粉檢測(cè)方法。,磁粉檢測(cè)的原理是，當(dāng)工件被磁化后，如果表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會(huì)在該處形成一漏磁場(chǎng)。施加磁粉后，漏磁場(chǎng)將吸引磁粉，而形成缺陷顯示。,磁粉檢測(cè)首先是對(duì)工件加外磁場(chǎng)進(jìn)行磁化，外加磁場(chǎng)的獲得一般有兩種方法，一種是直接給被檢工件通電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，另一種是把工件放在螺旋管線圈磁場(chǎng)中，或是放在電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中使

3、工件磁化。 工件被磁化后，在工件表面上均勻噴灑微顆粒的磁粉(磁粉平均粒度為5～10μm)，一般用四氧化三鐵或三氧化二鐵作為磁粉。,若工件沒(méi)有缺陷則磁粉在表面均勻分布。如果存在缺陷，由于缺陷(如裂紋、氣孔、非金屬夾雜物等)內(nèi)含有空氣或非金屬，其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于工件，導(dǎo)致磁阻變化，工件表面或近表面缺陷處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，形成小磁極，如圖所示,磁粉將被小磁極所吸引，缺陷處由于堆積較多的磁粉而被顯示出來(lái)，形成肉眼可以看到的缺陷圖象。,為了使磁粉圖

4、象便于觀察，可以采用與被檢工件表面有較大反襯顏色的磁粉。 常用的磁粉有黑色、紅色和白色。 為提高檢測(cè)靈敏度，可以采用熒光磁粉，在紫外線照射下更容易觀察到工件中缺陷的存在。,磁粉檢測(cè)中能否發(fā)現(xiàn)缺陷，首先決定于工件缺陷處漏磁場(chǎng)強(qiáng)度是否足夠大。要提高磁粉檢測(cè)靈敏度，就必須提高漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度。 缺陷處漏磁場(chǎng)強(qiáng)度主要與被檢工件中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B有關(guān)，工件中磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，則缺陷處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。 一般情況下，工件中磁盛

5、應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到0.8T(特)左右即可保證缺陷處的漏磁場(chǎng)能夠吸附磁粉。,磁導(dǎo)率μ是磁通量密度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的比值，不同材料工件由于磁導(dǎo)率不同，在同樣外磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不同。 鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率比非鐵磁性物質(zhì)要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，容易獲得足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 而非磁性物質(zhì)則不能獲得足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因而不能采用磁粉檢測(cè)方法采檢測(cè)。,不同鐵磁性材料的磁導(dǎo)率也有差異，為了達(dá)到足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，應(yīng)選用不同強(qiáng)度的外磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。

6、 這就是在對(duì)不同磁性材料工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)選用不同磁化規(guī)范的原因。,當(dāng)然，缺陷處漏磁場(chǎng)的大小還取決于缺陷本身的狀況 (例如缺陷的寬窄、深度與寬度之比、缺陷埋藏深度以及頓角方向等)。 因此，對(duì)于具有相同磁感應(yīng)強(qiáng)度的被檢工件，在不同缺陷處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度也有差異。,由于空氣的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比工件的磁導(dǎo)率低，因而缺陷處不容易使磁力線通過(guò)，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)原來(lái)均勻分布的磁力線的干擾。 一部分磁力線被擠到裂紋尖端的下面，一部分穿過(guò)裂紋氣隙；另一部分

7、被擠出工件表面后再進(jìn)入工件，如圖a所示，在工件表面形成漏磁場(chǎng)。,有些靠近表面的缺陷雖沒(méi)暴露到工件表面，但當(dāng)工件被磁化時(shí)，缺陷處靠近工件表面的受干擾的磁力線有可能被擠出表面，如圖b所示，這樣在工件表面上也會(huì)有漏磁場(chǎng)產(chǎn)生。 但當(dāng)缺陷離工件表面較深時(shí)，受干擾的磁力線沒(méi)有被擠出工件表面就不會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，即離工件表面比較深的缺陷用磁粉檢測(cè)檢查不出來(lái)。,同樣深度的缺陷由于形狀與位置不同，能檢出的程度也不一樣，例如當(dāng)被檢工件近表面缺陷的方向與磁

8、場(chǎng)相垂直時(shí)就容易被檢出。 所能檢出缺陷的深度與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，磁感應(yīng)強(qiáng)度愈大，愈能檢出埋藏深度大的缺陷。,對(duì)于夾雜物，如果磁導(dǎo)率與工件材料的磁導(dǎo)率相差不大時(shí)，缺陷就不易被顯示。此時(shí)在檢測(cè)某些合金鋼時(shí)有可能會(huì)遇到。 工件表面缺陷處的漏磁場(chǎng)密度與缺陷深度幾手成正比關(guān)系。缺陷深度愈長(zhǎng)，愈容易顯示。 缺陷深度與寬度之比很重要，缺陷的深度與寬度之比愈小，則引起的漏磁愈少，不容易引起磁痕。,工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)能使工件上的表

9、面缺陷充分顯示，另一方面，這種表面磁場(chǎng)強(qiáng)度最好是該工件材料的磁飽和強(qiáng)度的80% 這樣既可避免因磁化不足造成的漏檢，又可防止因過(guò)強(qiáng)磁化而帶來(lái)的雜亂顯示。,根據(jù)工件材料的磁化曲線，找出工件磁感應(yīng)強(qiáng)度為80%磁飽和強(qiáng)度時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。 如采用連續(xù)磁化法，則當(dāng)工件表面磁場(chǎng)強(qiáng)度在2400～4800(A/m)范圍時(shí)，大部分鐵磁性材料能滿(mǎn)足上述要求。 當(dāng)采用剩磁法檢測(cè)時(shí)，耍達(dá)到與連續(xù)法相同的檢測(cè)要求，就必須使工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)

10、到8000～14400(A/m)。,一般對(duì)容易磁化的材料采用電流的下限，不容易磁化的材料采用電流的上限。不同情況下，電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系如表所示H-磁場(chǎng)強(qiáng)度，I-電流，R-導(dǎo)體外表面及導(dǎo)體之外距導(dǎo)體中心距離，r-導(dǎo)體內(nèi)部距導(dǎo)體中心距離，L-線圈長(zhǎng)度，N-螺管線圈匝數(shù)，α-線圈對(duì)角線與軸線之間的夾角。,對(duì)于截面有變化的工件，所選用的磁化電流應(yīng)不小于按其最大直徑算得的電流值的75%，但也不應(yīng)大于按其最小直徑所算得的電流的150%

11、。 另一方面，從工件最大直徑處計(jì)算的磁化電流應(yīng)不會(huì)燒蝕工件的最小直徑處表面。 對(duì)齒輪一類(lèi)的盤(pán)狀工件，在沿軸向通電進(jìn)行周向磁化時(shí)，由于去磁因子的影響，齒尖上(邊緣部位)的磁場(chǎng)強(qiáng)度比較低，可適當(dāng)增大電流。,形狀不規(guī)則的帶筋的工件，在凸起處的磁場(chǎng)強(qiáng)度較低，應(yīng)補(bǔ)充局部磁化。 另外一些有明顯轉(zhuǎn)角的工件，在轉(zhuǎn)角處應(yīng)適當(dāng)提高磁場(chǎng)強(qiáng)度。 形狀復(fù)雜或反磁場(chǎng)比較大的工件，其各處磁感應(yīng)強(qiáng)可能差別很大。 此時(shí)，應(yīng)采用磁粉