磁化电流,磁介质的磁化,可用
磁化强度来表示,也可用磁化电流来表示。 磁化电流与
电介质极化时在电介质上产生的极化电荷相当。极化电荷产生附加电场,磁化电流产生附加磁场。
直流电磁化
当工件通以直流电磁化时,由于电流值不随时间变化,是个恒定值,且电流密度处处相同。图1表示直流电磁化机理,图1中B-H曲线是工件的初始磁化曲线,当直流电I=I0时,工件近表面处对应的磁场强度是H0。若采用连续法
磁化,工件近表面处的磁感应强度为B0。若采用剩磁法磁化,则工件近表面处的剩余磁感应强度为Br。
直流磁化的优点是比其它电流磁化
磁场渗入深度都大。对于铸钢件皮下气孔,采用直流电磁化,并用干法检验,探测深度可达。同时,直流磁化后的工件退磁困难,要想彻底地
退磁,需使用
超低频退磁设备。
交流电磁化
交流电的峰值、有效值
交流电是大小和方向均随时间作
周期性变化的电流,而正弦交流电是随时间作正弦或余弦变化的交流电,其数学表达式为
(1)
式中:
——交流电的瞬时值;
——峰值;
——角频率;
——初相
一直流电与交流电分别通过相同的电阻,如果在交流电的一周内,两者所产生的热量相等,则将此直流电的大小定义为该交流电的有效值,用 表示,有
(2)
式中,T——交流电的周期
可见
有效值是交流电
瞬时值平方的平均值的开平方,所以有效值又叫
均方根值,将式(2)代入式(1),得
交流电的磁化特性
交流电磁化工件时,由于电流的大小和方向随时间都在变化,因此,工件中的磁性是沿
磁滞回线变化(如图2所示)。设交流电的峰值为 ,其对应
磁滞回线顶点的
磁场强度和
磁感应强度分别为 和 。
当采用连续法检验时,工件表面的
磁感应强度为 ,若采用
剩磁法检验时,工件表面的剩磁在 之间变化,具体值由磁化电流的断电相位决定。由图2可以看出,如交流电在
正弦周期的(π/2~π)或(3π/2~2π)之间断电,工件上的剩磁为 ,如断电发生在正弦周期的(π~3π/2)或(2π~5π/2)之间,则工件中的
剩磁减少,若在点b断电,工件中的剩磁,若在点
断电a,工件中的剩磁。
可见,用交流电磁化并采用剩磁法检验时,工件中的剩磁存在不稳定的现象,这样就有可能造成漏检,为了克服剩磁的不稳定性,可在交流磁探机中配上断电相位控制器。由于交流电的方向不断地变化,它所产生的磁场方向也不断地沿一直线方向来回变化,这种变化能够搅动
磁粉,有助于磁粉的
迁移,从而提高检查
灵敏度。另外,采用交流电可以实现
感应电流法磁化和复合磁化,因为两者都需要交变磁场。
整流电磁化
用单相半波
整流电
磁化具有直流的
渗透性和
交流电的脉动性,因此既能探测工件表面下较深的缺陷,又能搅动干磁粉,有利于
磁粉的迁移。所以,它常与
干法结合,用来检查表面下的缺陷。另外,单向半波整流电磁化,无论何时断电,
剩磁都不会为零,试件上总有稳定的剩磁。
单相全波整流的磁化特性与半波整流相似,所不同的是直流分量比半波整流大一倍,而最低次谐波是二次谐波。
对于三相半波整流电,由于直流分量增大,谐波振幅减小,因此渗透深度增大,而脉动性减小。
三相整流电,特别是三相全波整流电基本上与直流电相似,具有渗透深度大、脉动性很少的特性。因此,最适宜用来检查
铸钢件、球墨铸铁
毛坯以及
焊接构件,以便发现表层下的气孔或夹杂物。三相全波整流电具有
退磁困难的缺点。
分类选择
为了正确简便的选择
磁粉探伤的磁化电流,根据材料成分和组织状态所引起磁特性参数的变化规律,我们对几百幅磁特性曲线图进行了分析归纳和总结试验,将常用钢铁材料及探伤情况分为四类选取磁化电流。
他们包括供货状态下含碳量低于0.4%的
碳素钢,含碳量低于0.3%的低
合金钢,以及
退火状态下的
高碳钢(组织为球状珠光体)。这类钢由于磁导率高,矫顽力低,
剩磁也较小,适宜采用连续法进行探伤。探伤时选用磁化场强度值为1600~3200安/米,所用电流为工件直径的5~10倍,即可显示常见缺陷。
第二类,磁性中硬。
磁类材料为一般的淬火并进行300~400℃回火的
碳素钢、中低
合金钢、高
合金钢的供货状态,半马氏体和
马氏体的正火和正火加高温回火状态以及它们的拉冷状态。这类材料的磁性较前两类为硬,故连续法探伤时选用
磁化场强度值为4800~6400安/米,周向磁化电流应为工件直径的15~20倍,这类钢磁能积一般都较大,可以采用剩磁法探伤。
第三类,磁性较硬。
包括合金钢
淬火后回火温度低于300℃者以及工具钢热处理后硬度大于HRC55和马氏体
不锈钢硬度大于HRC40的材料。这一类工件由于磁性较硬,磁化困难,需要较大的磁场,通常选取磁化场强度值为6400~8000安/米,周向磁化电流一般选取为工件直径的20~25倍。也可以进行剩磁法探伤。探伤后应特别注意退磁。
第四类,磁性中软。
他们包括供货或正火状态下含碳量大于0.4%的碳素钢及同种状态下的低合金钢,
碳素工具钢及部分高合金钢(硬度值小于HRC23者)同时还包括此类钢在淬火后进行450°以上的回火者。这类钢
磁导率较第一类低,
矫顽力有所提高。通常采用连续法
探伤。部分磁能积较大者亦可用剩磁探伤。连续法探伤时,选用3200~4800安/米,电流选取工件直径的10~15倍。以上磁化电流选择均标准规范。严格规范和放宽规范可各取上下一个级别。
纵向磁化磁场的选择可参阅周向磁化磁场选择进行,其磁化场不仅与前述因素有关,还与工件形状及磁化线圈诸因素有关。