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磁粉检测中一种反常显示的成因

浏览量:141次发布时间:2020年11月19日

导读

按磁粉探伤的基本原理 (铁磁性材料工件的几  何形状不连续及材质的不均匀迫使工件内部分磁化场逸出,吸附近旁磁粉、形成显而易见的磁痕),纵向磁化可探出周(横)向缺陷 ,周向磁化则能发现纵向缺陷,因为垂直于磁化场的断续性缺陷最易引起漏磁场,而平行于磁化场的缺陷则不能。

但实际上还存在与此一般规律背道而驰的反常现象,如纵向磁化时方钢的侧棱吸附磁粉 ,周向磁化时圆轴的底棱上堆积磁粉,有时纵向磁化可发现纵向裂缝,周向磁化也能探出周向裂纹。

为什么会产生上述反常现象,作者早已阐明了前两种反常现象的成因,现再来寻找后两种疑难的答案。


1. 理论基础

方钢纵向磁化稳定状态下激励出的磁荷将均匀分布于方钢的各条棱线上,且各棱线上的磁荷线密度σml(Wb/m)为(图1a)

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式中

2l,2w,h---长方体的长、宽和高 ,m      Xm---材料的磁化率,为一无量纲纯数  

μ0---真空磁导率

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H0---磁化场强度,A/m

C---与磁化场强、方钢尺寸及场点位置有关的函数,在最粗略的近似中可看作常数  

平行六面体和三角形棱柱纵向磁化后磁荷将均匀分布于各条棱线上(图1b,c) ,且满足下式

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式中σmα---底棱上与磁化场呈α角的磁荷线密度,Wb/m

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(图1 长方体、平行六面体和三角形棱柱的磁化)

2. 纵向磁化时横向沟槽上的磁荷分布

假设将带横向沟槽的方钢 (图2a) 分割成如图2b所示的三部分,后者在H0磁化时各棱上激励出的磁荷如图2b所示。

显然,由于同一棱线分处两部分时其上的磁荷极性相反,所以实际上沿该棱线并没有净磁荷,因而纵向磁化后沿带横向沟槽方钢各 棱的磁荷分布应如图2a所示。

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(图2 纵向磁化后带横向沟槽方钢上的磁荷分布)


3. 纵向磁化时纵向沟槽上的磁荷分布

由磁偶极子链的横向排斥特性和磁荷体系 的磁性自由能最低原则可以证明,正、负磁荷只可能在与磁化场平行的工件凸棱线(图 3中A棱线)上分段聚集,而不会在相应的凹棱线(图3中B棱线)上出现。

所以工件上的纵向沟槽,不论是贯通的(图 4a)还是封闭的(图4b),当纵向磁化处于稳定状态时它们的顶棱(与磁化场平行的凸棱) 有时会聚集磁荷,而其底棱(凹棱)则没有磁荷 (图4c,d) 。

图4a,b为磁化初始瞬间;c,d为磁化稳定状态。

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(图3 工件上与磁化场平行的凸棱线和凹棱线)

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(图4 纵向磁化时工件纵向沟槽上的磁荷分布)


4.纵向磁化时纵向沟槽上的反常磁痕

由图4c,d 不难看出 ,在纵向磁化的稳定状态中,工件表面纵向沟槽的顶棱 (凸棱) 线上有时会保留着被激励出来的正、负线磁荷 ,它们必定能吸附磁粉颗粒,形成纵向沟槽上的反常磁痕。


5.周向磁化时周向沟槽上的反常磁痕

根据上述分析,周向磁化时,工件表面周(横)向沟槽的顶棱(凸棱)线上有时也会聚集着均匀分布的正、负磁荷 (图5),它们自然能吸附磁粉颗粒 ,形成周(横)向沟槽的反常磁痕。


6. 结论

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(图5 周向磁化时工件周向沟槽上的磁荷分布)


由于磁荷的稳定空间分布必使其相互作用能量取最低值,故在满足一定条件时与磁化场平行的开口裂缝凸棱线上会出现均匀分布的正、负线磁荷,它们吸附磁粉颗粒,形成反常磁痕。

因而纵向磁化,有时也能发现纵向裂纹,周向磁化亦可能探出周(横)向缺陷。

这种反常现象其实并未违反磁粉探伤基本原理,而是起初尚未认识其产生原因罢了。

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