Физические основы магнитного контроля

Контролю магнитными методами подвергают только ферромагнитные материалы. В ферромагнетиках, в пределах малых объемов (около 10^-5...10^-8 см³), так называемых доменов, магнитные поля, вызываемые вращением электронов вокруг собственных осей, уравновешивают друг друга, и деталь оказывается размагниченной (рис. 9 а). Но, под действием внешних магнитных линий, поля доменов устанавливаются в его направлении. При этом образуется общее поле. Когда деталь намагничена, то магнитные линии имеют определенную направленность (рис. 9 б).

Рисунок 9. Ориентация доменов в ферромагнитном материале:
а) - деталь размагничена; б) - деталь намагничена до индукции насыщения в) - деталь намагни чена до остаточной намагниченности

 

При встрече с дефектом, магнитная проницаемость которого в тысячи раз меньше проницаемости основного металла, силовые линии обходят объект и образуют поле рассеивания магнитных линий (рис. 10, а, б). Дефекты, направленные вдоль магнитных линий, не вызывают существенного препятствия распространению потока, поэтому трудно обнаруживаются магнитным контролем. Напротив, дефекты, направленные перпендикулярно магнитным линиям, вызывают значительное рассеивание и обнаруживаются значительно легче.

Рисунок 10. Распределение магнитного потока по сечению качественного сварного шва (а) и дефектного (б)

Технология магнитного контроля

Процесс магнитного контроля состоит из этапов:

1) Намагничивание объекта контроля:

- постоянным магнитом;

- катушкой с постоянным током;

- катушками с переменным током.

2) Получение информации, при этом применяются методы:

- магнитопорошковый;

- индукционный;

- феррозондовый;

- на основе эффекта Холла;

- магниторезисторный и др.

3) Преобразование информации и принятие решения.

 

Виды намагничивания

Различают полюсное, циркуляционное и комбинированное намагничивание. На рис. 11 приведены варианты полюсного намагничивания.

 

 

Рисунок 11. Схемы полюсного намагничивания

 

На рис. 11, а приведена схема полюсного намагничивания постоянным магнитом, а в схеме б – электромагнитом, причем, в обоих случаях магнитный поток Ф направлен вдоль оси изделия и перпендикулярно дефекту. Эти схемы применяются для изделий больших габаритов – при контроле дефектов в балках, решетчатых конструкциях, в сварных соединениях.

 

Для обнаружения дефектов в валах, осях, болтах и др. применяют схему намагничивания как на рис. 12.

 

Рисунок 12. Схема намагничивания при контроле осей и валов

 

Циркулярное намагничивание (рис. 13) получило свое название от формы линий магнитной индукции, имеющей вид колец вокруг направления тока. Здесь также имеется ряд разновидностей:

- пропускание тока по самой детали (рис. 13, а);

- пропускание тока по центральному проводнику, который продевают через отверстие в детали (рис. 13, б).

 

Рисунок 13. Схема циркулярного намагничивания

 

Необходимость применения циркуляционных схем диктуется продольным расположением дефекта, и надо, чтобы линии магнитного потока были ему перпендикулярны.

В некоторых случаях применяется комбинированное намагничивание. Оно осуществляется двумя или несколькими полями, имеющими различную ориентацию в пространстве.