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磁粉讲演文档
课程计划安排(共8天):
教材内容(6天)
磁粉检测标准(一天)
复习(一天)
磁粉检测(第二版)
前言部分
主要讲两个内容:
一、无损检测定义:
它是借助先进的技术和仪器设备,在不损坏、不改变被检测对象理化状态的情况下,对被检测对象的内部及表面的结构、性质、状态进行高灵敏度和可靠性的检测和测试,借以评判它们的连续性、完整性、安全性以及其它性能指标。
二、无损检测实际应用正确性和有效性
的影响因素有:
1、取决于所使用的技术和设备水平。
2、取决于检测人员知识水平和判断
能力。
第一章绪论
第一节磁粉检测的发展简史和现状
主要讲两个内容:
一、磁粉检测(MT)定义。
磁粉检测是利用磁现象来检测材料和工件中的缺陷的方法。
二、磁粉检测现状
1、设备方面:
①国内生产的三相全波直流设备(主要用于对三相全波整流电磁化的工件退磁)的性能已达到国外同类设备水平;
②交流探伤机用于剩磁法检测时加装断电相位控制器是我国首创,可保证剩磁稳定。
2、磁粉检测器材方面
①国内生产的磁粉检测器材,如:
PW-3号磁粉检验载液的性能已达到国外同类产品(主要用于荧光磁粉检测)
②国内生产的磁粉检测用B型(直流试块)和E型(交流试块)性能均优于国外同类产品。
③国内生产的ST80C照度计(非荧光磁粉检测用)和UV-A黑光辐照计(用于荧光磁粉检测时,黑光灯波长的测量)性能完全满足检测要求。
④国内研制生产的M1型标准试片与国外(美国)KS234试片等效。
⑤国内研制生产的YC-2型荧光磁粉,使用灵敏度高。
3、工艺方法方面
国内发明的磁粉检测—橡胶铸型法(缺陷记录方法),可用于检测小孔内壁早期疲劳裂纹。
第二节漏磁场检测分类
主要讲六个内容:
一、漏磁场、不连续性和缺陷的定义。
1、漏磁场是指铁磁性材料工件被磁化
后,在不连续处或磁路截面变化处,磁力线离开和进入工件表面形成的磁场叫漏磁场。
2、不连续性是指工件的正常组织结构
或外形存在任何间断,这种间断可能会也可能不会影响工件的使用性能。
3、缺陷是指影响工件使用性能的不连
续性称为缺陷。
二、漏磁场检测,漏磁场检测包括的内
容及相互区别。
1、漏磁场检测是指由于工件不连续性
处的磁导率发生变化,磁力线溢出工件表面形成磁极,并形成可检测的漏磁场。
2、漏磁场检测包括:
磁粉检测与检测元件检测。
3、磁粉检测与检测元件检测区别:
磁粉检测是利用铁磁性粉未---磁粉,作为磁场的传感器。
检测元件检测磁带、霍而元件、磁敏二
极管作为磁场的传感器。
三、磁粉检测原理
铁磁性工件被磁化后,由于不连续性的存在,使工件表面和近表面的磁感应线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在工件珍面的磁粉,在合适的光照下形成目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。
四、磁粉检测适用范围(P4页)
如:
0Cr17Ni4Cu4
五、磁粉检测程序?
(P4页)
六、磁粉检测的优点及局限性?
(P5页)
第三节表面无损检测方法的比较
主要讲二个方面内容:
一、表面无损检测方法的使用原则。
规程要求:
铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜优先选择磁粉检测,确因工件结构形状等原因不能使用磁粉检测时,方可使用渗透或涡流检测。
二、几种表面无损检测方法的比较(P6--7页)
第二章磁粉检测物理基础
第一节磁现象和磁场
主要讲四个内容:
一、磁的基本现象。
介绍如下几个概念
1、磁性:
磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。
2、磁体:
凡能够吸引其它铁磁性材料的物质叫磁体。
磁体分为永磁体、电磁体、超导磁体。
3、磁极:
吸附磁粉特别多的区域称为磁极。
4、地磁场:
地球是一个大磁体,存在于地球周围的磁场称为地磁场。
5、磁力:
磁极间相互排斥和相互吸引的力称为磁力。
6、磁化:
使原来没有磁性的物体得到磁性的过程称为磁化。
二、磁场与磁感应线。
1、磁场定义及其特征;磁感应线及其特性;(P9--10页)。
2、周向磁场(或叫周向磁化):
定义:
将马蹄形磁铁(见P10页的图2-5c)弯曲,使两极熔合成一圆环,此时磁铁内无磁极又不产生漏磁场,不能吸引铁磁性材料,但此时,磁铁内包含了一个周向磁场。
注意:
如果已被周向磁化的零件存在与磁感应线垂直的裂纹,则在裂纹两端会产生磁极,形成漏磁场,吸附磁粉形成磁痕,显示出裂纹缺陷(见P10页的图2-5d)。
3、纵向磁化(或叫纵向磁场):
定义:
将马蹄形磁铁校直成为条形磁铁,其两端产生磁极,并能强列在吸附磁粉。
(见P10页的图2-6a)。
4、磁粉检测的基础:
是不连续性处漏磁场与磁粉的磁相互作用。
三、真空中的恒定磁场
1、介绍磁感应强度(B)定义:
用来定量描述磁场的特性的物理量。
是矢量,有大小和方向。
单位:
国际单位制中(SI),用T(特斯拉)。
1T=1N/(A.m)
厘米、克、秒制(CGS),用Gs(高斯)。
1T=104Gs
2、介绍磁通量的(Φ)定义:
磁通量是指在磁场中,通过一给定曲面上的总磁感应线,称为通过该曲面的磁通量。
单位:
国际单位制中(SI),用Wb(伯)。
厘米、克、秒制(CGS),用Mx麦(克韦斯)。
1Wb=104麦Mx
3、安培环路定理:
(参见P15图2-14a)
公式:
B=u0I/2лr
该式表达了电流与它所激发磁场之间的普遍规律。
四、磁介质中的磁场
1、磁介质定义
磁介质是指能影响磁场的物质称为磁介质。
注:
设某一电流分布在真空中激发的磁场中,此时的磁感应强度为B0,当磁场中放进了某种磁介质后,磁化了的磁介质将激发附加磁感应强度为B,,此时磁场中任一点的磁感应强度为B等于B0和B,的失量和,B=B0+B,
2、磁介质的分类
依据磁介质不同的磁化特性和磁化后激发的附加磁场的不同,将磁介质分为:
顺磁质、抗磁质和铁磁质。
顺磁质是指B>B0,能被磁铁轻微地吸引。
如:
铝、铬、锰等。
抗磁质是指B 如: 铜、银、金等。 铁磁质是指B>>B0,能被磁铁强列地吸引。 如: 铁、镍、钴等。 3、磁场强度 (1)磁化强度M不仅与磁介质有关,也与磁介质所处的磁场有关。 计算公式: M=χmH 式中: χm---为物质的磁化率 M----为磁场强度 H----磁化强度 (2)磁感应强度与磁场强度的换算关系 B=μH 4、磁导率 定义: 磁感应强度与磁场强度的比值为磁导率。 a)此磁导率为绝对磁导率。 b)磁导率表示材料磁化的难易程度。 c)它不是常数,而是随磁场大小不同而改变的变量。 d)单位: SI单位是H/米[米享(利)] 注: 1、在真空中,磁导率是一个不变的恒定 值,用μ。 表示。 在CGS单位制中,μ。 =1 2、为比较各种材料的导磁能力,把每一种材料的磁导率和真空磁导率的比值叫做相对磁导率,用μr表示。 μr为纯数,无单位。 第二节铁磁性材料 主要讲五个方面内容: 一、磁畴 定义: 把铁磁性材料中自发磁化的微小区域叫磁畴。 (见P19图2-17) 二、居里温度 定义: 通常把超过某一温度,铁磁性材料失去原有磁性的临界温度叫居里温度。 三、磁化过程 (按书P20页,图2-18) 四、磁特性曲线 初始磁化曲线: 是指表征铁磁性材料磁特性的曲线。 用以表示M-H或M-H的关系。 五、磁滞回线 1、定义: 它是描述磁滞现象的闭合磁化曲线。 2、(参见P22页图2-22),说明了磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化,它反应了磁化过程是不可逆的。 3、(参见P22页图2-22),当外加磁场强度减少到零时,保留在在材料中的磁性,称为剩余磁感应强度,简称剩磁(也称顽磁性),用符号Br表示。 4、(参见P22页图2-22),为了使剩磁减少到零,必须施加一个,使剩磁降为零所施加的反向磁场强度称为矫顽力,用符号HC表示。 5、(参见P22页图2-22),该曲线是对称的闭合曲线,而且只有交流电才能产生这种磁滞回线。 6、(参见P22页图2-22),铁磁性材料有如下特性: (见P23页)共三点。 7、软、硬磁材料 (1)软、硬磁材料的划分: 根据铁磁性材料矫顽力的大小,HC<100A/m认为是软磁材料;HC≥100A/m认为是硬磁材料。 注: 现代电动机中常用的一种材料叫铁氧体材料,它的磁滞回线呈矩形磁材料。 (2)软、硬磁材料的特征: ①软磁材料---是指磁滞回线狭长,具 有高磁导率、低剩磁、低矫顽力和低 磁阻的铁磁材料。 软磁材料进行磁粉 检测时容易磁化,也容易退磁。 应用范围: 工业中用到的软磁材料有: 纯铁、低碳钢和软磁铁氧体等材料。 ②硬磁材料---是指磁滞回线肥大,具 有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高 磁阻的铁磁材料。 硬磁材料磁粉检测 时不容易磁化,也不容易退磁。 例如: 工业中用到的材料有: 铝镍钴、 稀土钴和硬磁铁氧体等材料。 第三节电流与磁场 主要讲个方面内容: 一、通电圆柱导体的磁场 (一)电流的磁效应 电流的磁效应是指当电流通过导体时,其内部和周围都将存在磁场。 (二)通电圆柱导体的磁场方向 当电流通过圆柱导体时,产生的磁场是以导体中心为圆心的同心圆,其特点是: 在半径相等的同心圆上,磁场强度相等。 磁场方向可用右手定则确定。 (三)通电圆柱导体的磁场强度计算 1、通电圆柱导体表面 H=I/2пR H---磁场强度(A/m) R---圆柱导体半径(m)。 I---电流强度(A) 2、通电圆柱导体外部 H=I/2пr H---磁场强度(A/m) r---圆柱导体外部距中心轴线的离(m)。 I---电流强度(A) 3、通电圆柱导体内部 H=Ir/2пR2 H---磁场强度(A/m) r---圆柱导体内部距中心轴线的离(m)。 R---圆柱导体半径(m)。 I---电流强度(A) 4、例题: (P25--26页) 5、应用 (1)钢棒通电磁化法 ①钢棒通电磁化法(用交流电和直流电磁化同一个钢棒时,磁场强度分布见P26页的图2-29),两种电流磁化同一钢棒。 共同点是: A)在钢棒中心处,磁场强度为零。 B)在钢棒表面,磁场强度达到最大值。 C)离开钢棒表面,磁场强度随r的增大而下降。 不同点是: 直流电通电磁化,从钢棒中心到表面,磁场强度是直线上升达到最大值;交流电通电磁化,由于集肤效应,只有在钢棒近表面格有磁场强度,并缓慢上升,而在接近钢棒表面时,迅速上升达到最大值。 ②钢棒通电磁化法(用交流电和直流电磁化同一个钢棒时,磁感应强度分布见P26页的图2-30),两种电流磁化同一钢棒。 共同点是: A)由于钢棒的磁导率高,以因为B=µH,所以B大于H。 B)离开钢棒表面,在空气中,µr近似等于1,B近似等于H,所以磁感应突降后与磁场强度曲线重合。 二、钢管中心导体法磁化 1、钢管中心导体法磁化(用直流电中心导体法磁化钢管时,磁场强度和磁感应强度分布见P26页的图2-31)。 的磁化特点如下: A)在通电中心导体(铜棒)内、外磁场分布与钢棒通电磁化法(用直流电磁化同一个钢棒时,磁场强度分布见P26页的图2-29)相同。 B)在钢管内是空气,µr近似等于1,所以只存在磁场强度H。 C)在钢管上,由于µr>>1,所以能感应出较大的磁感应强度。 D)由于H=I/2пr,且钢管内径比外径小,所以钢管内壁较外壁磁场强度和磁感应强度都大。 E)特别应该引起注意的是: 采用中心导体法对钢管进行磁化时,一般应采用直流电或三相全波整流电。 原因是: 如采用交流电,由于电磁感应作用,在钢管内表面会产生很大的涡电流,从而产生很大的磁感应强度;此时,钢管外表面磁感应强度变得很小,容量漏检缺陷。 三、通电钢管的磁场 1、磁场方向 同通电圆柱导体的磁场一样 用,右手定则来确定。 2、磁场强度 钢管直接通电磁化时,由于其 内部磁场强度为零,所以不能用磁 粉检测的方法来检测内表面的缺 陷。 四、通电线圈的磁场 1、磁场方向 在线圈中通以电流时,线圈内 将产生的磁场是与线圈轴平行的纵 向磁场。 其方向可用右手定则来确 定。 2、磁场强度的计算 空载通电线圈中心的磁场强度 按下式计算: H=NI/(L2+D2)1/2 式中: H----磁场强度(A/m) N----线圈匝数 I----电流强度(A) L----线圈长度(m) D----线圈直径(m) 3、线圈分类 (1)按通电线圈的结构可分为(P28页): (2)按线圈横截面积与被检工件的横截面积的比值(充填系数)。 (3)按通电线圈的长度和内径的比。 4、计算: (P29--30页) 4、应用(P30页) (1)开路磁化 (2)闭路磁化 五、感应电流和感应磁场的产生(P30 页)。 第四节磁场的合成 主要讲个两个内容: 一、交叉磁轭的磁场合成(P31页) 二、摆动磁场的合成(P32页) 第五节退磁场 主要讲个四个内容: 一、退磁场概念(按P33页) 二、有效磁场(按P33-34页) 三、影响退磁场大小的因素(共五大因 素),见书34--35页。 第七节漏磁场 主要讲个二个内容: 一、漏磁场的定义及形成原因(P41页) 三、影响漏磁场的因素(P42-44页) 第入节磁粉检测的光学基础 主要讲个三个内容: 一、光度量术语及单位 1、发光强度(P45页) 2、[光]照度(P45页) 3、辐[射]照度(P45页) 二、紫外线(P46页) 三、黑光灯(P46-47页) 第三章磁化电流、磁化方法、 磁化规范。 第一节磁化电流 主要讲个六个内容: 一、几个概念(P50页) 1、电流 2、电路 3、磁化电流 4、磁粉检测采用的磁化电流有(七种) 5、常用磁化电流有(三种) 6、表3-1,电流表指示、换算关系 二、交流电 1、交流电的定义: (P51页) 2、表征交流电的物理量及换算关系(P51页) 3、集肤效应的定义及为交流电为什么会产生集肤效应? (P51页) 4、交流电的优点和局限性(P52页) 三、整流电 1、整流电定义(P53页) 2、整流电分类(P53页) 3、单相半波整流电的概念(P54页) 4、单相半波整流电平均值、有效值和峰值的换算关系。 (P54页) 5、单相半波整流电的优点和局限性(P55页) 6、三相全波整流电的概念(P55页) 7、三相全波整流电平均值、有效值和峰值的换算关系。 (P55页) 8、三相全波整流电的优点和局限性(P55-56页) 四、直流电 1、直流电的概念(P56页) 2、直流电平均值、有效值和峰值的换算关系。 (P56页) 3、三相全波整流电的优点和局限性(P56页) 五、冲击电流() 六、如何选用磁化电流(P56-57页) 第二节磁化方法 主要讲个三个内容: 一、磁场方向与发现缺陷的关系 1、影响磁粉检测能力的因素(P57页) 2、选择磁化方法应考虑的因素(P57页) 二、磁化方法的分类 1、分类依据(P57页) 2、周向磁化(P57-58页) 3、纵向磁化(P58页) 4、多向磁化(P58页) 三、各种磁化方法的特点 1、磁化工件的顺序(P59页) 2、轴向通电法 (1)轴向通电法概念(P59页) (2)轴向通电法产生打火的原因(P59页) (3)轴向通电法预防打火的措施(P59页) (4)轴向通电法优点、缺点和适用范围。 (P59--60页) 3、中心导体法(按书P60—61页) 4、偏置芯棒法(按书61页) 5、触头法(按书61--62页) 6、感应电流法(按书62页) 7、环形件绕电缆法(按书62--63页) 8、线圈法(按书63--65页) 9、磁轭法(按书65--67页) 10、永久磁轭法(按书67页) 11、交叉磁轭法(按书67页) 12、直流磁轭法与交流磁轭通电法复合磁化(按书68页) 13、平行电缆磁化法(按书68页) 第三节磁化规范 主要讲个六个内容: 一、磁化规范及其制定 1、磁化规范的概念(按书68页) 2、制定磁化规范应考虑的因素(按书68页) 3、制定磁化规范的方法(按书68--69页) 二、轴向通电法和中心导体法磁化规 范(按书70--71页) 三、偏置芯棒法磁化规范(按书71—72 页) 四、触头法磁化规范(按书72页) 五、线圈法磁化规范(按书72-74页) 六、磁轭法磁化规范 1、磁轭法提升力(按书74页) 2、磁轭法检测灵敏度(按书75页) 第四章磁粉检测器材 第一节磁粉 主要讲个三个内容: 一、磁粉的种类: 1.荧光磁粉(P77) 2.非荧光磁粉(P77) 二、磁粉的性能 1、磁特性: μ↑,-HC↓,Br↓ 2、粒度: -磁粉粒度大小对磁粉悬浮性、 流动性、吸附性有影响。 实际磁粉探 伤中,各种工件上产生各种不同性质 不同形状大小的缺陷,都要有较高的 探伤灵敏度,所以对磁粉的粒度要 求,要根据检测要求而定。 注: 为什么对磁粉的粒度提出要求。 (P78页) 3、磁粉形状——磁粉形状有条形,椭 圆形、球形、不规则形状的形状不一样,其特性也不同。 (1)条形的易于被磁化,形成N、S极 被漏磁场吸引。 但流动性差,也因N、S相吸而结团。 (2)球形的流动性好。 (3)空心球形磁粉流动生更好。 (4)对磁粉的要求既要良好的磁吸附性 和良好的流动性,所以也是按要求 用一定比例的各种形状磁粉混合 使用。 4、流动性(P79页) 5、磁粉密度——磁粉密度大小对主要对悬浮性(沉淀)有一定影响,但密度的大小与材料磁特性相关,应综合考虑。 一般湿法用黑磁粉、红磁粉的密度约为4.5g/cm3 一般干法用黑磁粉、红磁粉的密度红为8g/cm2 空心磁粉0.78~2.3g/cm2 注: 荧光磁粉密度与采用什么磁粉原料,与 荧光染料粘接配比有关。 6、识别度(P79-80页) 三、磁粉的验收试验 湿法非荧光磁粉的验收试验包括: 污染、颜色、粒度、灵敏度、悬浮性,湿法荧光磁粉的验收试验除上述五项外,还包括耐用性。 (P80-81页) 第二节载液 主要讲个二个内容: 1、油基载液 2、水基载液 第三节磁悬液 主要讲个三个内容: 一、磁悬液定义——磁粉和载液按一定比例混合而成的悬浮液。 二、磁悬液的浓度(P83页) 三、磁悬液浓度选择原则(P83页) 四、磁悬液配制(P83-84页) 第四节反差增强剂(P84-85页) 第五节标准试片和标准试块(P85-89页)
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