高级培训教材优秀PPT.ppt

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1、高级培训教材第一页，本课件共有61页1 磁粉探伤基础知识磁粉探伤基础知识1.1 1.1 磁粉探伤与磁性检测（分类方法）磁粉探伤与磁性检测（分类方法）磁粉探伤与磁性检测（分类方法）磁粉探伤与磁性检测（分类方法）漏磁场探伤：是利用铁磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面漏磁场探伤：是利用铁磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面如有不连续性（材料的均质状态即致密性受到破坏）存在，则在不如有不连续性（材料的均质状态即致密性受到破坏）存在，则在不连续性处磁力线离开工件和进入工件表面发生局部畸变产生磁极，连续性处磁力线离开工件和进入工件表面发生局部畸变产生磁极，并形成可检测的漏磁场进行探伤的方法。漏磁场探伤包

2、括磁粉探伤并形成可检测的漏磁场进行探伤的方法。漏磁场探伤包括磁粉探伤和利用检测元件探测漏磁场。其区别在于，磁粉探伤是利用铁磁性和利用检测元件探测漏磁场。其区别在于，磁粉探伤是利用铁磁性粉末磁粉，作为磁场的传感器，即利用漏磁场吸附施加在不连续粉末磁粉，作为磁场的传感器，即利用漏磁场吸附施加在不连续性处的磁粉聚集形成磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大性处的磁粉聚集形成磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。利用检测元件探测漏磁场的磁场传感器有磁带、霍尔元件、磁小。利用检测元件探测漏磁场的磁场传感器有磁带、霍尔元件、磁敏二极管和感应线圈等。敏二极管和感应线圈等。利用检测元件检测漏磁场：录磁

3、探伤法、感应线圈探伤法、霍利用检测元件检测漏磁场：录磁探伤法、感应线圈探伤法、霍尔元件检测法、磁敏二极管探测法。尔元件检测法、磁敏二极管探测法。第二页，本课件共有61页1.2 1.2 磁粉探伤磁粉探伤磁粉探伤磁粉探伤Magnetic Particle TestingMagnetic Particle Testing，简称，简称，简称，简称 MTMT基本原理是：基本原理是：铁磁性材料和工件被磁化后，由于铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形场，吸

4、附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大而显示出不连续性的位置、形状和大小。如图小。如图1 11 1所示。所示。1.3 1.3 磁粉探伤的适用性和局限性磁粉探伤的适用性和局限性 适用性：适用性：磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长（如可检测出长0.1mm0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性。性。第三页，本课件共有61页 磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役

5、的零部件检测磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测探伤，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻探伤，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测。钢件进行检测。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性，可进行马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性，可进行MTMT。MTMT可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。第四页，本课件共有61页 局限性：MTMT不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁

6、性材料。对于表面浅的划伤、埋藏也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于较深的孔洞和与工件表面夹角小于2020的分层和折叠难以发现。的分层和折叠难以发现。1.4 1.4 磁粉探伤方法与其他表面探伤方法的比较磁粉探伤方法与其他表面探伤方法的比较 P.5 P.5 表表 1-1 1.5 磁粉探伤中使用的单位、SI单位与CGSCGS制的换算关系 磁场强度磁场强度H A/m Oe 磁通量磁通量 Wb Mx Wb Mx 磁感应强度 B T Gs 第五页，本课件共有61页2 磁粉探伤的物理基础2.1 磁粉探伤中的相关物理量2.1.1 磁的基本现象磁性、磁体、磁

7、极、磁化磁性、磁体、磁极、磁化磁性磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。磁体磁体：凡能够吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。：凡能够吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。磁极磁极：靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特别多的区域称为磁极。：靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特别多的区域称为磁极。每一小块磁体总有两个磁极。每一小块磁体总有两个磁极。磁化磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化。：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化。2.1.2 2.1.2 磁场：具有磁性作用的空间磁场：具有磁性作用的空间磁场的特征、显示和磁力线磁场的特征、显示和磁力线磁场的特征磁场

8、的特征：是对运动的电荷（或电流）具有作用力，在磁场变化：是对运动的电荷（或电流）具有作用力，在磁场变化 的同时也产生电场。的同时也产生电场。磁场的显示磁场的显示：磁场的大小、方向和分布情况，可以利用磁力线来表：磁场的大小、方向和分布情况，可以利用磁力线来表 示。示。第六页，本课件共有61页2.1.3磁力线磁力线第七页，本课件共有61页 磁力线在每点的切线方向代表磁场的方向，磁力线的疏密程度反映磁场的大小。的疏密程度反映磁场的大小。磁力线具有以下特性磁力线具有以下特性：磁力线在磁体外，是由磁力线在磁体外，是由N N极出发穿过空气进入极出发穿过空气进入S S极，在磁体内是由极，在磁体内是由S S极

9、到极到N N极的闭合线；极的闭合线；磁力线互不相交；磁力线互不相交；同性磁极相斥，因同性磁极间间磁力线有互相排挤的倾向；同性磁极相斥，因同性磁极间间磁力线有互相排挤的倾向；异性磁极相吸，因异性磁极间磁力线有缩短长度的倾向。异性磁极相吸，因异性磁极间磁力线有缩短长度的倾向。第八页，本课件共有61页2.1.4 磁场强度、磁通量与磁感应强度磁场强度：磁场具有大小和方向，磁场大小和方向的总称叫磁场强度强度H H，通常也把单位正磁极所受的力称为磁场强度。，通常也把单位正磁极所受的力称为磁场强度。单位为单位为A/m（SI）和Oe（CGS）。）。第九页，本课件共有61页磁通量磁通量：简称磁通，它是磁场中垂直

10、穿过某一截面的磁力线的条：简称磁通，它是磁场中垂直穿过某一截面的磁力线的条 数，用符号数，用符号 表示。单位为表示。单位为WbWb（SISI）和）和MxMx（CGSCGS）。）。磁感应强度：将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外加磁场内，便得到磁：将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外加磁场内，便得到磁化，它除了原来的外加磁场外，在磁化状态下铁磁性材料本身还产生一个化，它除了原来的外加磁场外，在磁化状态下铁磁性材料本身还产生一个感应磁场，这两个磁场叠加起来的总磁场，称为磁感应强度感应磁场，这两个磁场叠加起来的总磁场，称为磁感应强度B B。单位是单位是T T（SISI）和）和Gs Gs（CGSCGS）。

11、磁感应强度是矢量，有大小和方向，可用磁感应）。磁感应强度是矢量，有大小和方向，可用磁感应线来表示，磁感应强度的大小等于穿过与磁感应线垂直的单位面积上的磁线来表示，磁感应强度的大小等于穿过与磁感应线垂直的单位面积上的磁通量，所以磁感应强度又称为磁通密度。通量，所以磁感应强度又称为磁通密度。磁感应强度不仅有外加磁场有关，还与被磁化的铁磁性材料的性磁感应强度不仅有外加磁场有关，还与被磁化的铁磁性材料的性质有关，质有关，B BHH。第十页，本课件共有61页2.22.2磁介质磁介质2.2.1 2.2.1 磁介质分类磁介质分类 能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物质能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物

12、质 都是磁介质。都是磁介质。磁介质分为：顺磁质、逆磁质（抗磁质）和铁磁质。磁介质分为：顺磁质、逆磁质（抗磁质）和铁磁质。磁粉探伤只适用于铁磁性材料，通常把顺磁性材料和逆磁性材磁粉探伤只适用于铁磁性材料，通常把顺磁性材料和逆磁性材料都列入非磁性材料。料都列入非磁性材料。2.2.22.2.2磁导率 磁感应强度磁感应强度B B与磁场强度与磁场强度H H的比值称为磁导率，或称为绝对磁导的比值称为磁导率，或称为绝对磁导率，用符号率，用符号 表示，表示材料被磁化的难易程度，单位表示，表示材料被磁化的难易程度，单位 H/m H/m 不是常数，随磁场大小不同而改变，有最大和最小值。不是常数，随磁场大小不同而改

13、变，有最大和最小值。真空磁导率真空磁导率 o o 在真空中，磁导率是常数，在真空中，磁导率是常数，o o 410410-7-7 H/m H/m 第十一页，本课件共有61页 相对磁导率相对磁导率 r r 材料的磁导率与真空磁导率的比值材料的磁导率与真空磁导率的比值 r r/o o 无单位无单位 此外，磁粉探伤中还用到材料磁导率、最大磁导率、有效磁导此外，磁粉探伤中还用到材料磁导率、最大磁导率、有效磁导率和起始磁导率。率和起始磁导率。材料磁导率：材料磁导率是在磁路完全处于材料内部情况下所测得的材料磁导率：材料磁导率是在磁路完全处于材料内部情况下所测得的B/HB/H，主要用于周向磁化。，主要用于周向

14、磁化。最大磁导率：在磁化曲线上，最大磁导率：在磁化曲线上，B/HB/H值最大时对应拐点处的磁导率称为最值最大时对应拐点处的磁导率称为最大磁导率大磁导率 mm有效磁导率（表观磁导率）：有效磁导率是指工件在线圈中磁化产生有效磁导率（表观磁导率）：有效磁导率是指工件在线圈中磁化产生的的B B与空载线圈产生的与空载线圈产生的H H的比值。有效磁导率不完全有材料的性质的比值。有效磁导率不完全有材料的性质决定，在很大程度上与零件的形状有关，它对纵向磁化很重要。决定，在很大程度上与零件的形状有关，它对纵向磁化很重要。起始磁导率：在起始磁导率：在B B和和H H接近零时测得的磁导率称为起始磁导率接近零时测得的

15、磁导率称为起始磁导率 aa。第十二页，本课件共有61页2.2.32.2.3磁极化强度磁极化强度磁极化强度磁极化强度J J：为了衡量物质的磁化程度，采用了磁极化强度这个：为了衡量物质的磁化程度，采用了磁极化强度这个物理量，物质的磁化程度愈高，磁极化强度愈大。磁极化强度物理量，物质的磁化程度愈高，磁极化强度愈大。磁极化强度J J表表示单位体积内分子的磁偶极矩的矢量和。示单位体积内分子的磁偶极矩的矢量和。式中式中 jj磁偶极矩，磁偶极矩，VV单位体积单位体积磁极化强度的物理意义是：磁极化强度的物理意义是：由于被磁化的铁磁性材料内部存在磁由于被磁化的铁磁性材料内部存在磁畴，如果在磁介质中各点的磁极化强

16、度矢量大小和方向都相同，则畴，如果在磁介质中各点的磁极化强度矢量大小和方向都相同，则该磁化是均匀磁化，否则为非均匀磁化。该磁化是均匀磁化，否则为非均匀磁化。磁介质未被磁化时，磁介质未被磁化时，0 0，J J0 0；磁介质被磁化后，；磁介质被磁化后，则，则，J J是磁畴磁矩矢量在外加磁场作用下，是磁畴磁矩矢量在外加磁场作用下，由无序排列到有序排列。分子磁偶极矩由无序排列到有序排列。分子磁偶极矩j j定向有序排列的程度越高，定向有序排列的程度越高，矢量和的数值就越大，磁极化强度，矢量矢量和的数值就越大，磁极化强度，矢量J J也就越大。也就越大。2.3 2.3 铁磁性材料铁磁性材料2.3.1磁畴磁畴

17、 铁磁性材料内部自发磁化的大小和方向基本均匀一致的小区域称铁磁性材料内部自发磁化的大小和方向基本均匀一致的小区域称第十三页，本课件共有61页为磁畴，其体积约为为磁畴，其体积约为1010-3-3mm3，在这个小区域内，含有大约，在这个小区域内，含有大约 1010121210101515个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈现磁性。个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈现磁性。2.3.2 2.3.2 磁化过程磁化过程 用磁畴理论来解释用磁畴理论来解释 当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的作用，一是使磁畴磁矩转动，二是使畴壁发生

18、位移，最后全部磁畴作用，一是使磁畴磁矩转动，二是使畴壁发生位移，最后全部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场方向一致，铁磁性材料被磁化，显示出的磁矩方向转向与外加磁场方向一致，铁磁性材料被磁化，显示出很强的磁性。很强的磁性。高温情况下，磁体中分子热运动会破坏磁畴的有规则排列，使磁高温情况下，磁体中分子热运动会破坏磁畴的有规则排列，使磁体的磁性削弱。超过居里点后，磁性全部消失，变为顺磁质。体的磁性削弱。超过居里点后，磁性全部消失，变为顺磁质。第十四页，本课件共有61页2.3.3 磁化曲线磁化曲线磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示外加磁场强度磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示外加磁

19、场强度H H与磁感与磁感应强度应强度B B的变化关系。的变化关系。B BH H曲线的测绘方法曲线的测绘方法:采用如图所示的装置采用如图所示的装置第十五页，本课件共有61页曲线特征：曲线特征：第十六页，本课件共有61页2.3.4 2.3.4 磁滞回线磁滞回线饱和磁场强度饱和磁场强度 BmBm 矫顽力矫顽力 HcHc 第十七页，本课件共有61页典型磁化材料典型磁化材料（30CrMnSiA30CrMnSiA）磁化曲线的磁化曲线的认识与应用认识与应用第十八页，本课件共有61页第十九页，本课件共有61页铁磁性材料的特性：铁磁性材料的特性：高导磁性高导磁性磁饱和性磁饱和性磁滞性磁滞性根据矫顽力根据矫顽力H

20、cHc大小分为软磁材料（大小分为软磁材料（Hc=400A/mHc=8000A/mHc=8000A/m）软磁材料与硬磁材料的特征软磁材料与硬磁材料的特征2.4电流的磁场2.4.12.4.1通电圆柱导体的磁场通电圆柱导体的磁场磁场方向：与电流方向有关，用右手定则确定。磁场方向：与电流方向有关，用右手定则确定。磁场大小：安培环路定律计算磁场大小：安培环路定律计算根据上式，通电直长导体表面的磁场强度为：根据上式，通电直长导体表面的磁场强度为：第二十页，本课件共有61页H H磁强强度（磁强强度（A/mA/m）I I电流强度（电流强度（A A）R R圆柱导体半径（圆柱导体半径（mm）导体外导体外r r处（

21、处（rRrR）和导体内部）和导体内部r r处（处（rRrR rR 时时 rRrR时时CGSCGS单位制的公式，连续法（单位制的公式，连续法（I=8DI=8D）和剩磁法（）和剩磁法（I=25DI=25D）经验公式）经验公式的来源理论计算应用的来源理论计算应用 直圆柱导体内、外及直圆柱导体内、外及直圆柱导体内、外及直圆柱导体内、外及表面的磁场强度分布表面的磁场强度分布表面的磁场强度分布表面的磁场强度分布如右图所示：如右图所示：如右图所示：如右图所示：第二十一页，本课件共有61页钢棒通电法磁化钢棒通电法磁化 磁场强度分布特点，交流和直流分布特点，磁感应强度的分布特点磁场强度分布特点，交流和直流分布特

22、点，磁感应强度的分布特点第二十二页，本课件共有61页钢管通电法磁化钢管通电法磁化用交流和直流电磁化同一钢管时，钢管内部用交流和直流电磁化同一钢管时，钢管内部H=0H=0，B=0B=0，钢管内部，钢管内部没有磁场存在，磁场是从钢管内壁到表面逐渐上升到最大值。没有磁场存在，磁场是从钢管内壁到表面逐渐上升到最大值。设管内外半径分别为设管内外半径分别为R R1 1和和R R2 2，通直流电磁化，由安培环路定律得，通直流电磁化，由安培环路定律得 （）()第二十三页，本课件共有61页第二十四页，本课件共有61页钢管中心导体法磁化钢管中心导体法磁化 钢管中心导体法磁化时，在钢管中心导体法磁化时，在通电中心导

23、体内、外磁场分通电中心导体内、外磁场分布与图布与图2-172-17相同，由于中心相同，由于中心导体为铜棒，其导体为铜棒，其 ，所，所以只存在以只存在H H。在钢管上由于。在钢管上由于 ，所以能感应产，所以能感应产生较大的磁感应强度。并且生较大的磁感应强度。并且钢管内壁的磁场强度和磁感钢管内壁的磁场强度和磁感应强度都比外壁大。应强度都比外壁大。理论计算及应用理论计算及应用理论计算及应用理论计算及应用第二十五页，本课件共有61页2.4.2 通电线圈的磁场磁场方向：右手定则第二十六页，本课件共有61页 磁场大小：空载通电线圈中心的磁场强度可用下式计算第二十七页，本课件共有61页H磁场强度（A/m）N

24、 N线圈匝数线圈匝数L L线圈长度（线圈长度（m）D D线圈直径（mmmm）线圈对角线与轴线的夹角线圈纵向磁化的磁化力用安匝（ININ）来表示。）来表示。线圈的分类线圈的分类a 按结构分按结构分 电缆缠绕线圈和螺管线圈电缆缠绕线圈和螺管线圈b b 按填充系数 低填充 中填充 高填充c 按L/D 短螺管线圈 LD 第二十八页，本课件共有61页线圈内磁场分布特点：在有限长螺管线圈内部的在有限长螺管线圈内部的中心轴线上，磁场分布较均中心轴线上，磁场分布较均匀，线圈两端处的磁场强度匀，线圈两端处的磁场强度为内部的为内部的1/21/2左右，见右图。左右，见右图。第二十九页，本课件共有61页 在线圈横截面

25、上，靠近线圈在线圈横截面上，靠近线圈内壁中心的磁场强度较线圈中内壁中心的磁场强度较线圈中心强，见右图。心强，见右图。无限长螺管线圈LD 内部磁场分布均匀，并且磁场内部磁场分布均匀，并且磁场只存在于线圈内部，磁力线方向只存在于线圈内部，磁力线方向与线圈的中心轴线平行。与线圈的中心轴线平行。理论计算 P.21 P.21 例例1 1 例例2 2第三十页，本课件共有61页2.5退磁场2.5.1 退磁场定义 把铁磁性材料磁化时，由材料中磁极所产生的磁场称为退磁把铁磁性材料磁化时，由材料中磁极所产生的磁场称为退磁场，它对外加磁场有削弱作用，用符号场，它对外加磁场有削弱作用，用符号HH表示。表示。退磁场与材

26、料的磁极化强度成正比。HH退磁场退磁场 JJ磁极化强度磁极化强度 oo真空磁导率真空磁导率 NN退磁因子退磁因子第三十一页，本课件共有61页2.5.2 有效磁场有效磁场铁磁性材料磁化时，铁磁性材料磁化时，只要在工件上产生磁极，只要在工件上产生磁极，就会产生退磁场，它就会产生退磁场，它削弱了外加磁场，所以工件上的有效磁场用削弱了外加磁场，所以工件上的有效磁场用H H表示，等于外加磁场表示，等于外加磁场减去退磁场。其数学表达式为：减去退磁场。其数学表达式为：HH有效磁场（有效磁场（A/mA/m）HoHo外加磁场（外加磁场（A/mA/m）HH退磁场（退磁场（A/mA/m）经过推导：经过推导：2.5.

27、3 2.5.3 退磁因子退磁因子N N N N 主要与工件的形状有关（主要与工件的形状有关（L/DL/D），对于完整的闭合的环形试样），对于完整的闭合的环形试样N=0N=0；对于球体，对于球体，N=0.333N=0.333；对于圆钢棒，；对于圆钢棒，L/DL/D愈小，愈小，N N愈大。愈大。影响试件退磁场大小的因素：影响试件退磁场大小的因素：退磁场大小与外加磁场大小有关，外加磁场增大，退磁场也增大；退磁场大小与外加磁场大小有关，外加磁场增大，退磁场也增大；退磁场与退磁场与L/DL/D有关，有关，L/DL/D增大，退磁场减小；工件磁化时，如果不产生增大，退磁场减小；工件磁化时，如果不产生磁极，就

28、不会产生退磁场。磁极，就不会产生退磁场。第三十二页，本课件共有61页如果工件的截面为非圆形，设截面面积为如果工件的截面为非圆形，设截面面积为S S，则有效直径为：，则有效直径为：则则 退磁场的计算计算结果讨论：当当L/D=2L/D=2时，退磁场影响很大，工件磁化需要很大的外加磁场时，退磁场影响很大，工件磁化需要很大的外加磁场强度。只有当外加磁场强度强度。只有当外加磁场强度HoHo远远大于有效磁场强度远远大于有效磁场强度H H时，才足以时，才足以克服退磁场的影响，对工件进行有效的磁化。但实际上通电线圈很克服退磁场的影响，对工件进行有效的磁化。但实际上通电线圈很难产生上千难产生上千OeOe的外加磁

29、场强度，所以通常采用延长块将工件接长，的外加磁场强度，所以通常采用延长块将工件接长，以增大以增大L/DL/D值，减小退磁场的影响。值，减小退磁场的影响。第三十三页，本课件共有61页2.6 磁路与磁感应线的折射磁力线通过的闭合路径叫磁路。磁路定律：磁路定律：第三十四页，本课件共有61页2.6.22.6.2磁感应线的折射磁感应线的折射 当磁通量从一种介质进入另一种介质时，它的量不变。当磁通量从一种介质进入另一种介质时，它的量不变。但是如果这两种介质的磁导率不同，那么这两种介质中的磁感应强但是如果这两种介质的磁导率不同，那么这两种介质中的磁感应强度就会不同，方向也会改变，这称为磁感应线的折射，并遵循

30、折射度就会不同，方向也会改变，这称为磁感应线的折射，并遵循折射定律：定律：当磁感应线由钢铁进入空气，或者由空气进入钢铁，在空气中磁当磁感应线由钢铁进入空气，或者由空气进入钢铁，在空气中磁感应线实际上是垂直的。感应线实际上是垂直的。磁感应强度的边界条件磁感应强度的边界条件:（方向分量连续）（方向分量连续）（切向分量连续）（切向分量连续）第三十五页，本课件共有61页第三十六页，本课件共有61页2.7 漏磁场漏磁场2.7.1 漏磁场的形成漏磁场的形成 所谓漏磁场，就是铁所谓漏磁场，就是铁磁性材料磁化后，在不磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的截面连续性处或磁路的截面变化处，磁感应线离开变化处，磁感应

31、线离开和进入表面时形成的磁和进入表面时形成的磁场。如右图场。如右图 图图2 23 3 两磁极间漏磁场分布两磁极间漏磁场分布第三十七页，本课件共有61页漏磁场形成的原因，是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁漏磁场形成的原因，是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使不部分磁感应线从缺陷感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使不部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这部分可容纳的磁下面绕过，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这

32、部分可容纳的磁感应线数目也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，不部分感应线数目也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，不部分磁感应线从不连续性中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎磁感应线从不连续性中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直地进入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁从工件表面垂直地进入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁场。场。2.7.2 2.7.2 缺陷的漏磁场分布缺陷的漏磁场分布 缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量BxBx和垂直分量和垂直分量ByBy，水平分，水平分量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩

33、形缺量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大值，并左右对称。而陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大值，并左右对称。而垂直分量为通过中心点的曲线，其示意图见图垂直分量为通过中心点的曲线，其示意图见图2-322-32，图中（，图中（a a）为）为水平分量，（水平分量，（b b）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如图（图（c c）所示的漏磁场。）所示的漏磁场。第三十八页，本课件共有61页第三十九页，本课件共有61页2.7.3 漏磁场对磁粉的作用力 漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作用，如果有

34、磁粉漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作用，如果有磁粉在磁极区通过，则将被磁化，也呈现出在磁极区通过，则将被磁化，也呈现出N N极和S极，并沿着磁感应线排列起来。当磁粉的两极与漏磁场的两极互相着磁感应线排列起来。当磁粉的两极与漏磁场的两极互相作用时，磁粉就会被吸附并加速移到缺陷上去。漏磁场的作用时，磁粉就会被吸附并加速移到缺陷上去。漏磁场的磁力作用在磁粉微粒上，其方向指向磁感应线最大密度区，即指向缺陷处。区，即指向缺陷处。见下页见下页 图图2-332-33。漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕对缺陷宽度具有放大作用，能将目视不可见的

35、缺所以磁痕对缺陷宽度具有放大作用，能将目视不可见的缺陷变成目视可见的磁痕使之容易观察出来。陷变成目视可见的磁痕使之容易观察出来。第四十页，本课件共有61页 图图2 233 33 磁粉受漏磁场吸引磁粉受漏磁场吸引第四十一页，本课件共有61页第四十二页，本课件共有61页2.7.4 影响漏磁场的因素（1）外加磁场强度的影响 缺陷的漏磁场大小与工件磁化程度有关。一般说来，外加磁场强度一定要大于产生最大磁导率m对应的磁场强度Hm，使磁导率减小，磁阻增大，漏磁场增大。当铁磁性材料的磁感应强度达到饱和值的80%左右时，漏磁场便会迅速增大。第四十三页，本课件共有61页（2 2）缺陷位置及形状的影响）缺陷位置及

36、形状的影响 a a 缺陷埋藏深度的影响缺陷埋藏深度的影响缺陷埋藏深度的影响缺陷埋藏深度的影响 影响很大影响很大影响很大影响很大 同样的缺陷，位于工件表面同样的缺陷，位于工件表面时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。b b 缺陷方向的影响缺陷方向的影响缺陷方向的影响缺陷方向的影响 缺陷垂直于缺陷垂直于磁场方向，漏磁场最大，也最有磁场方向，漏磁场最大，也最有利于缺陷的检出；若与磁场方向利于缺陷的检出；若与磁

37、场方向平行则几乎不产生漏磁场；当缺平行则几乎不产生漏磁场；当缺陷与工件表面由垂直逐渐倾斜成陷与工件表面由垂直逐渐倾斜成某一角度，而最终变为平行，即某一角度，而最终变为平行，即倾角等于倾角等于0 0时，漏磁场也由最大时，漏磁场也由最大下降至零，下降曲线类似于正弦下降至零，下降曲线类似于正弦曲线由最大值降至零值的部分。曲线由最大值降至零值的部分。c c 缺陷深宽比的影响缺陷深宽比的影响缺陷深宽比的影响缺陷深宽比的影响 缺陷的深缺陷的深宽比是影响漏磁场的一个重要因宽比是影响漏磁场的一个重要因素，缺陷的深宽比愈大，漏磁场素，缺陷的深宽比愈大，漏磁场愈大，缺陷愈容易发现。愈大，缺陷愈容易发现。第四十四页

38、，本课件共有61页（3 3）工件表面覆盖层的影响）工件表面覆盖层的影响（4 4）工件材料及状态的影响）工件材料及状态的影响 晶粒大小的影响晶粒大小的影响 含碳量的影响含碳量的影响 热处理的影响热处理的影响 合金元素的影响合金元素的影响 冷加工的影响冷加工的影响第四十五页，本课件共有61页3 磁化方法与磁化电流3.1 磁化方法选择与分类方法磁化方法选择与分类方法磁化方法选择依据：磁场方向与缺陷方向垂直磁化方法选择依据：磁场方向与缺陷方向垂直选择磁化方法应考虑的因素选择磁化方法应考虑的因素工件的尺寸大小；工件的外形结构；工件的表面状态；工件的尺寸大小；工件的外形结构；工件的表面状态；根据工件过去断

39、裂的情况和各部位的应力分布，分析可能产生缺陷根据工件过去断裂的情况和各部位的应力分布，分析可能产生缺陷的部位和方向，选择合适的磁化方法。的部位和方向，选择合适的磁化方法。磁化方法的分类磁化方法的分类 根据工件的几何形状，尺寸大小和欲发现缺陷方向而在工件上建根据工件的几何形状，尺寸大小和欲发现缺陷方向而在工件上建立的磁场方向，将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化和多向磁立的磁场方向，将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化和多向磁化（复合磁化）。化（复合磁化）。3.2 3.2 周向磁化方法的选择及使用中注意事项周向磁化方法的选择及使用中注意事项 周向磁化是指给工件直接通电，或者使电流流过贯穿空心工件

40、孔周向磁化是指给工件直接通电，或者使电流流过贯穿空心工件孔中的导体，旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴垂直的周向中的导体，旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴垂直的周向闭合磁场，用于发现与工件轴平行的纵向缺陷，即与电流方向平行闭合磁场，用于发现与工件轴平行的纵向缺陷，即与电流方向平行的缺陷。的缺陷。第四十六页，本课件共有61页轴向通电法轴向通电法轴向通电法轴向通电法定义：定义：P.32 P.32 如果工件截面是圆形，便产生圆形磁场；长方形截面则产生椭圆形如果工件截面是圆形，便产生圆形磁场；长方形截面则产生椭圆形 磁场；电流方向和磁场方向的关系遵从右手定则。磁场；电流方向和磁场方向的关系遵

41、从右手定则。另有直角通电和夹钳通电法另有直角通电和夹钳通电法 通电法产生打火烧伤的原因及预防措施；通电法的优缺点和适用范围。通电法产生打火烧伤的原因及预防措施；通电法的优缺点和适用范围。P.33P.33中心导体法（芯棒法）中心导体法（芯棒法）中心导体法（芯棒法）中心导体法（芯棒法）定义：定义：P.33 P.33 是感应磁化，可用于检查空心工件内、外表面与电流是感应磁化，可用于检查空心工件内、外表面与电流 平行的纵向不连续性和端面的径向不连续性。平行的纵向不连续性和端面的径向不连续性。空心件用直接通电法不能检查内表面的不连续性，因为内表面的空心件用直接通电法不能检查内表面的不连续性，因为内表面的

42、第四十七页，本课件共有61页磁场强度为零；但用中心导体法能更清晰地发现工件内表面的缺磁场强度为零；但用中心导体法能更清晰地发现工件内表面的缺陷，由于内表面比外表面具有更大的磁场强度。陷，由于内表面比外表面具有更大的磁场强度。导体材料一般用铜棒或铝棒，当采用钢棒时，应避免与工件接触导体材料一般用铜棒或铝棒，当采用钢棒时，应避免与工件接触而产生磁泻。而产生磁泻。中心导体法的优缺点和适用范围。中心导体法的优缺点和适用范围。P.34P.34偏置芯棒法偏置芯棒法偏置芯棒法偏置芯棒法适用于中心导体法检验时，设备功率达不到的大型环和管子的检适用于中心导体法检验时，设备功率达不到的大型环和管子的检验。偏置芯棒

43、法采用适当的电流值磁化，有效磁化范围约为导体直验。偏置芯棒法采用适当的电流值磁化，有效磁化范围约为导体直径径D D的的4 4倍。检查时要转动工件，以检查整个圆周，并要保证相邻检倍。检查时要转动工件，以检查整个圆周，并要保证相邻检查区域有查区域有10%10%的重叠。的重叠。触头法（支杆法）触头法（支杆法）触头法（支杆法）触头法（支杆法）定义定义 ：P.34 P.34 触头间距触头间距 7575200mm200mm，两次应重叠，两次应重叠25mm25mm。（按标准）（按标准）当触头间距为当触头间距为200mm200mm时，通以时，通以800A800A的交流电，则有效的磁化范的交流电，则有效的磁化范

44、围宽度约为（围宽度约为（3L/8+3L/83L/8+3L/8），如图），如图3-6 P.353-6 P.35。在两触头的连线上，在两触头的连线上，产生的磁场强度最大，愈远离该连线，磁场强度愈小。产生的磁场强度最大，愈远离该连线，磁场强度愈小。第四十八页，本课件共有61页触头法不适用于抛光工件，触头材料用钢或铝，不用铜，因为铜会触头法不适用于抛光工件，触头材料用钢或铝，不用铜，因为铜会渗入工件。也可用低熔点的渗入工件。也可用低熔点的Al-SnAl-Sn合金。合金。触头法的优缺点和适用范围。触头法的优缺点和适用范围。P.35P.35平行电缆法平行电缆法（标准已删掉）（标准已删掉）（标准已删掉）（标

45、准已删掉）是将电缆放在被检部位（如焊缝）附近进行局部磁化的方法，如是将电缆放在被检部位（如焊缝）附近进行局部磁化的方法，如P.45P.45图图3-293-29示。用于发现与电缆平行的不连续性。示。用于发现与电缆平行的不连续性。使用注意：使用注意：a a 通电电缆应紧贴于被检工件表面或焊缝边缘。通电电缆应紧贴于被检工件表面或焊缝边缘。b b 返回电流的电缆应尽量远离受检表面，以防不同方向的磁场互相返回电流的电缆应尽量远离受检表面，以防不同方向的磁场互相抵消。抵消。c c 电缆应绝缘并防止与工件接触。电缆应绝缘并防止与工件接触。其优缺点。其优缺点。P.43P.43感应电流法感应电流法感应电流法感应

46、电流法 把环形工件当成变压器的次级线圈，当交流电在闭合回路上产生把环形工件当成变压器的次级线圈，当交流电在闭合回路上产生交变磁通时，由于磁通变化在工件上产生感应电流对工件进行磁化交变磁通时，由于磁通变化在工件上产生感应电流对工件进行磁化的方法，也叫磁通贯通法。的方法，也叫磁通贯通法。感应电流法配合一个辅助的有相移的交流励磁电流，可以显示出感应电流法配合一个辅助的有相移的交流励磁电流，可以显示出工件表面上各个方向的不连续性，这是感应电流的复合磁化形式。工件表面上各个方向的不连续性，这是感应电流的复合磁化形式。第四十九页，本课件共有61页感应电流法的优点：感应电流法的优点：P.36 P.36 感应

47、电流法适用于直径与壁厚之比大于感应电流法适用于直径与壁厚之比大于5 5的薄壁环形件、齿轮和不的薄壁环形件、齿轮和不允许产生电弧及烧伤的工件。允许产生电弧及烧伤的工件。环形工件绕电缆法环形工件绕电缆法3.33.3纵向磁化方法的选择及使用中注意事项纵向磁化方法的选择及使用中注意事项 纵向磁化是指将电流通过环绕工件的线圈，使工件沿纵长方向磁纵向磁化是指将电流通过环绕工件的线圈，使工件沿纵长方向磁化的方法，工件中的磁力线平行于线圈的中心轴线。用于发现与工化的方法，工件中的磁力线平行于线圈的中心轴线。用于发现与工件轴垂直的周向缺陷。利用电磁轭和永久磁铁磁化，使磁力线平行件轴垂直的周向缺陷。利用电磁轭和永

48、久磁铁磁化，使磁力线平行于工件纵轴的磁化方法也是纵向磁化。于工件纵轴的磁化方法也是纵向磁化。将工件置于线圈中进行纵向磁化，称为开路磁化，开路磁化在工将工件置于线圈中进行纵向磁化，称为开路磁化，开路磁化在工件两端产生磁极，因而产生退磁场。件两端产生磁极，因而产生退磁场。将工件夹在电磁轭的两极之间，对工件进行整体磁化，或利用便将工件夹在电磁轭的两极之间，对工件进行整体磁化，或利用便携式电磁轭或永久磁铁的两极与工件接触，使工件得到局部磁化，携式电磁轭或永久磁铁的两极与工件接触，使工件得到局部磁化，称为闭路磁化，闭路磁化不产生退磁场。称为闭路磁化，闭路磁化不产生退磁场。第五十页，本课件共有61页1 1

49、 线圈法：线圈法：定义定义P.37 P.37 包括螺管线圈法和绕电缆法两种。包括螺管线圈法和绕电缆法两种。线圈法纵向磁化的要求线圈法纵向磁化的要求 a a、L/D2 bL/D2 b、工件的纵轴平行于线圈的轴线工件的纵轴平行于线圈的轴线 c c、工件紧贴线圈内壁放置磁化工件紧贴线圈内壁放置磁化 d d、长工件分段磁化，、长工件分段磁化，10%10%的重叠的重叠 e e、有效磁化区的确定、有效磁化区的确定 f f、对于工件截面复杂的，用对于工件截面复杂的，用 （S S为截面面积）取代为截面面积）取代D D g g、对于大型工件，采用绕电缆法、对于大型工件，采用绕电缆法第五十一页，本课件共有61页线

50、圈法的优缺点：线圈法的优缺点：P.39P.39快速断电的影响快速断电的影响 快速切断施加于线圈中的三相全波整流电，使通过工件中的磁场快速切断施加于线圈中的三相全波整流电，使通过工件中的磁场迅速消逝为零，在工件内部形成非常大的低频涡流，同时在工件表迅速消逝为零，在工件内部形成非常大的低频涡流，同时在工件表面建立一种封闭的环形磁场，称为面建立一种封闭的环形磁场，称为“快速断电效应快速断电效应”，利用这种效，利用这种效应，有利于检测工件端面的径向不连续。应，有利于检测工件端面的径向不连续。2 2 磁轭法磁轭法 是用固定式电磁轭两磁极夹住工件进行整体磁化，或用便携式电是用固定式电磁轭两磁极夹住工件进行