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1、4 磁粉检测磁粉检测4-1 磁粉检测基本原理磁粉检测基本原理 磁磁粉粉检检测测是是用用于于检检测测铁铁磁磁性性材材料料(包包括括铁铁、镍镍、钻钻等等)表表面面上上或或近近表表面面的的裂裂纹纹以以及及其其它它缺缺陷。陷。磁磁粉粉检检测测对对表表面面缺缺陷陷最最灵灵敏敏，但但对对表表面面以以下下的缺陷随埋藏深度的增加检测灵敏度迅速下降。的缺陷随埋藏深度的增加检测灵敏度迅速下降。磁磁粉粉检检测测方方法法检检测测磁磁性性材材料料的的表表面面缺缺陷陷，比比采采用用超超声声波波或或射射线线检检测测的的灵灵敏敏度度高高，而而且且操操作作简便、结果可靠、价格便宜。简便、结果可靠、价格便宜。因因此此，被被广广泛
2、泛用用于于磁磁性性材材料料表表面面和和近近表表面面缺缺陷的检测。陷的检测。铁磁性材料上存在非磁性层涂，只要其厚度铁磁性材料上存在非磁性层涂，只要其厚度不超过不超过50m，对磁粉检测灵敏度影响很小。，对磁粉检测灵敏度影响很小。对对于于非非磁磁性性材材料料如如有有色色金金属属、奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢、非金属材料等并不能采用磁粉检测方法。非金属材料等并不能采用磁粉检测方法。磁粉检测的原理是，当工件被磁化后，如果磁粉检测的原理是，当工件被磁化后，如果表面或近表面存在裂纹、冷隔等缺陷，便会在表面或近表面存在裂纹、冷隔等缺陷，便会在该处形成一漏磁场。施加磁粉后，漏磁场将吸该处形成一漏磁场。施加磁粉后，漏
3、磁场将吸引磁粉，而形成缺陷显示。引磁粉，而形成缺陷显示。磁粉检测首先是对工件加外磁场进行磁化，磁粉检测首先是对工件加外磁场进行磁化，外加磁场的获得一般有两种方法，一种是直接外加磁场的获得一般有两种方法，一种是直接给被检工件通电流产生磁场，另一种是把工件给被检工件通电流产生磁场，另一种是把工件放在螺旋管线圈磁场中，或是放在电磁铁产生放在螺旋管线圈磁场中，或是放在电磁铁产生的磁场中使工件磁化。的磁场中使工件磁化。工件被磁化后，在工件表面上均匀喷洒微颗工件被磁化后，在工件表面上均匀喷洒微颗粒的磁粉粒的磁粉(磁粉平均粒度为磁粉平均粒度为510m)，一般用，一般用四氧化三铁或三氧化二铁作为磁粉。四氧化三
4、铁或三氧化二铁作为磁粉。若若工工件件没没有有缺缺陷陷则则磁磁粉粉在在表表面面均均匀匀分分布布。如如果果存存在在缺缺陷陷，由由于于缺缺陷陷(如如裂裂纹纹、气气孔孔、非非金金属属夹夹杂杂物物等等)内内含含有有空空气气或或非非金金属属，其其磁磁导导率率远远小小于于工工件件，导导致致磁磁阻阻变变化化，工工件件表表面面或或近近表表面面缺缺陷陷处产生漏磁场，形成小磁极，如图所示处产生漏磁场，形成小磁极，如图所示 磁磁粉粉将将被被小小磁磁极极所所吸吸引引，缺缺陷陷处处由由于于堆堆积积较较多多的的磁磁粉粉而而被被显显示示出出来来，形形成成肉肉眼眼可可以以看看到到的的缺陷图象。缺陷图象。为为了了使使磁磁粉粉图图
5、象象便便于于观观察察，可可以以采采用用与与被被检检工工件表面有较大反衬颜色的磁粉。件表面有较大反衬颜色的磁粉。常用的磁粉有黑色、红色和白色。常用的磁粉有黑色、红色和白色。为为提提高高检检测测灵灵敏敏度度，可可以以采采用用荧荧光光磁磁粉粉，在在紫紫外线照射下更容易观察到工件中缺陷的存在。外线照射下更容易观察到工件中缺陷的存在。磁磁粉粉检检测测中中能能否否发发现现缺缺陷陷，首首先先决决定定于于工工件件缺缺陷陷处处漏漏磁磁场场强强度度是是否否足足够够大大。要要提提高高磁磁粉粉检检测灵敏度，就必须提高漏磁场的强度。测灵敏度，就必须提高漏磁场的强度。缺缺陷陷处处漏漏磁磁场场强强度度主主要要与与被被检检工
6、工件件中中的的磁磁感感应应强强度度B有有关关，工工件件中中磁磁感感应应强强度度越越大大，则则缺缺陷陷处的漏磁场强度越大。处的漏磁场强度越大。一一般般情情况况下下，工工件件中中磁磁盛盛应应强强度度达达到到0.8T(特特)左右即可保证缺陷处的漏磁场能够吸附磁粉。左右即可保证缺陷处的漏磁场能够吸附磁粉。磁导率磁导率是磁通量密度是磁通量密度B与磁场强度与磁场强度H的比值，的比值，不同材料工件由于磁导率不同，在同样外磁场强不同材料工件由于磁导率不同，在同样外磁场强度时的磁感应强度也不同。度时的磁感应强度也不同。铁磁性物质的磁导率比非铁磁性物质要大几铁磁性物质的磁导率比非铁磁性物质要大几个数量级，容易获得
7、足够大的磁感应强度。个数量级，容易获得足够大的磁感应强度。而非磁性物质则不能获得足够大的磁感应强度，而非磁性物质则不能获得足够大的磁感应强度，因而不能采用磁粉检测方法采检测。因而不能采用磁粉检测方法采检测。不同铁磁性材料的磁导率也有差异，为了达到不同铁磁性材料的磁导率也有差异，为了达到足够大的磁感应强度，应选用不同强度的外磁场足够大的磁感应强度，应选用不同强度的外磁场进行磁化。进行磁化。这就是在对不同磁性材料工件进行检测时选用这就是在对不同磁性材料工件进行检测时选用不同磁化规范的原因。不同磁化规范的原因。当然，缺陷处漏磁场的大小还取决于缺陷本身当然，缺陷处漏磁场的大小还取决于缺陷本身的状况的状
8、况(例如缺陷的宽窄、深度与宽度之比、缺例如缺陷的宽窄、深度与宽度之比、缺陷埋藏深度以及顿角方向等陷埋藏深度以及顿角方向等)。因此，对于具有相同磁感应强度的被检工件，因此，对于具有相同磁感应强度的被检工件，在不同缺陷处的漏磁场强度也有差异。在不同缺陷处的漏磁场强度也有差异。由由于于空空气气的的磁磁导导率率远远比比工工件件的的磁磁导导率率低低，因因而而缺缺陷陷处处不不容容易易使使磁磁力力线线通通过过，就就会会产产生生对对原原来来均均匀分布的磁力线的干扰。匀分布的磁力线的干扰。一一部部分分磁磁力力线线被被挤挤到到裂裂纹纹尖尖端端的的下下面面，一一部部分分穿穿过过裂裂纹纹气气隙隙；另另一一部部分分被被
9、挤挤出出工工件件表表面面后后再再进进入工件，如图入工件，如图a所示，在工件表面形成漏磁场。所示，在工件表面形成漏磁场。有有些些靠靠近近表表面面的的缺缺陷陷虽虽没没暴暴露露到到工工件件表表面面，但但当当工工件件被被磁磁化化时时，缺缺陷陷处处靠靠近近工工件件表表面面的的受受干干扰扰的的磁磁力力线线有有可可能能被被挤挤出出表表面面，如如图图b所所示示，这这样样在工件表面上也会有漏磁场产生。在工件表面上也会有漏磁场产生。但但当当缺缺陷陷离离工工件件表表面面较较深深时时，受受干干扰扰的的磁磁力力线线没没有有被被挤挤出出工工件件表表面面就就不不会会产产生生漏漏磁磁场场，即即离离工工件表面比较深的缺陷用磁粉
10、检测检查不出来。件表面比较深的缺陷用磁粉检测检查不出来。同同样样深深度度的的缺缺陷陷由由于于形形状状与与位位置置不不同同，能能检检出出的的程程度度也也不不一一样样，例例如如当当被被检检工工件件近近表表面面缺缺陷陷的的方向与磁场相垂直时就容易被检出。方向与磁场相垂直时就容易被检出。所所能能检检出出缺缺陷陷的的深深度度与与磁磁感感应应强强度度有有关关，磁磁感感应强度愈大，愈能检出埋藏深度大的缺陷。应强度愈大，愈能检出埋藏深度大的缺陷。对于夹杂物，如果磁导率与工件材料的磁导对于夹杂物，如果磁导率与工件材料的磁导率相差不大时，缺陷就不易被显示。此时在检率相差不大时，缺陷就不易被显示。此时在检测某些合金
11、钢时有可能会遇到。测某些合金钢时有可能会遇到。工件表面缺陷处的漏磁场密度与缺陷深度几工件表面缺陷处的漏磁场密度与缺陷深度几手成正比关系。缺陷深度愈长，愈容易显示。手成正比关系。缺陷深度愈长，愈容易显示。缺陷深度与宽度之比很重要，缺陷的深度与缺陷深度与宽度之比很重要，缺陷的深度与宽度之比愈小，则引起的漏磁愈少，不容易引宽度之比愈小，则引起的漏磁愈少，不容易引起磁痕。起磁痕。工件表面的磁场强度应能使工件上的表面缺陷工件表面的磁场强度应能使工件上的表面缺陷充分显示，另一方面，这种表面磁场强度最好是充分显示，另一方面，这种表面磁场强度最好是该工件材料的磁饱和强度的该工件材料的磁饱和强度的80%这样既可
12、避免因磁化不足造成的漏检，又可防这样既可避免因磁化不足造成的漏检，又可防止因过强磁化而带来的杂乱显示。止因过强磁化而带来的杂乱显示。根根据据工工件件材材料料的的磁磁化化曲曲线线，找找出出工工件件磁磁感感应应强度为强度为80%磁饱和强度时对应的磁场强度。磁饱和强度时对应的磁场强度。如如采采用用连连续续磁磁化化法法，则则当当工工件件表表面面磁磁场场强强度度在在24004800(A/m)范范围围时时，大大部部分分铁铁磁磁性性材材料料能能满足上述要求。满足上述要求。当当采采用用剩剩磁磁法法检检测测时时，耍耍达达到到与与连连续续法法相相同同的的检检测测要要求求，就就必必须须使使工工件件表表面面的的磁磁场
13、场强强度度达达到到800014400(A/m)。一一般般对对容容易易磁磁化化的的材材料料采采用用电电流流的的下下限限，不不容容易易磁磁化化的的材材料料采采用用电电流流的的上上限限。不不同同情情况况下下，电流与磁场强度的关系如表所示电流与磁场强度的关系如表所示H-磁磁场场强强度度，I-电电流流，R-导导体体外外表表面面及及导导体体之之外外距距导导体体中中心心距距离离，r-导导体体内内部部距距导导体体中中心心距距离离，L-线线圈圈长长度度，N-螺螺管管线线圈圈匝匝数数，-线线圈圈对对角角线线与轴线之间的夹角。与轴线之间的夹角。对对于于截截面面有有变变化化的的工工件件，所所选选用用的的磁磁化化电电流
14、流应应不不小小于于按按其其最最大大直直径径算算得得的的电电流流值值的的75%，但但也也不不应应大大于于按按其其最最小小直直径径所所算算得得的的电电流流的的150%。另另一一方方面面，从从工工件件最最大大直直径径处处计计算算的的磁磁化化电电流应不会烧蚀工件的最小直径处表面。流应不会烧蚀工件的最小直径处表面。对对齿齿轮轮一一类类的的盘盘状状工工件件，在在沿沿轴轴向向通通电电进进行行周周向向磁磁化化时时，由由于于去去磁磁因因子子的的影影响响，齿齿尖尖上上(边边缘部位缘部位)的磁场强度比较低，可适当增大电流。的磁场强度比较低，可适当增大电流。形形状状不不规规则则的的带带筋筋的的工工件件，在在凸凸起起处处的的磁磁场场强度较低，应补充局部磁化。强度较低，应补充局部磁化。另另外外一一些些有有明明显显转转角角的的工工件件，在在转转角角处处应应适适当提高磁场强度。当提高磁场强度。形形状状复复杂杂或或反反磁磁场场比比较较大大的的工工件件，其其各各处处磁磁感应强可能差别很大。感应强可能差别很大。此此时时，应应采采用用磁磁粉粉检检测测标标准准缺缺陷陷试试片片，在在工工件的不同表面确定合适的磁化电流大小。件的不同表面确定合适的磁化电流大小。这这就就是是调调节节磁磁化化电电流流，使使该该处处试试片片上上人人工工缺缺陷刻槽处的背面形成比较清晰的磁痕。陷刻槽处的背面形成比较清晰的磁痕。