电磁---磁粉检测

1、磁粉检测磁粉检测Magnetic Particle Testing19221922年，美国人年，美国人HokeHoke发现，由磁性夹具夹持的硬钢块上磨削下发现，由磁性夹具夹持的硬钢块上磨削下来的金属粉末，会在钢块表面的裂纹区形成一定的花样；来的金属粉末，会在钢块表面的裂纹区形成一定的花样；19291929年年 Forest Forest 运用该原理首次实现对油井钻管裂纹检验，但运用该原理首次实现对油井钻管裂纹检验，但并未获得成功。并未获得成功。19301930年，干磁粉成功应用于焊缝及各种工件的探伤；年，干磁粉成功应用于焊缝及各种工件的探伤；19341934年，生产磁粉探伤设备和材料的美国磁通

2、公司成立。年，生产磁粉探伤设备和材料的美国磁通公司成立。2020世纪世纪5050年代，新中国磁粉检测工作开始起步。年代，新中国磁粉检测工作开始起步。6060年代，在仿制的基础上，研制出大型交流磁粉探伤机。年代，在仿制的基础上，研制出大型交流磁粉探伤机。8080年代，随着改革开放的深入开展，通过引进吸收和再创新，年代，随着改革开放的深入开展，通过引进吸收和再创新，我国的磁粉、渗透检测技术获得快速发展，迅速缩短了与先进我国的磁粉、渗透检测技术获得快速发展，迅速缩短了与先进国家间的差距。国家间的差距。20002000年以来，随着数字化技术的发展，磁粉检测技术开始进入年以来，随着数字化技术的发展，磁粉

3、检测技术开始进入半自动半自动/ /自动化和图像化时代。自动化和图像化时代。2 磁粉检测的物理基础磁粉检测中的相关物理量磁粉检测中的相关物理量u磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。u磁体：凡能够吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。磁体：凡能够吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。u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。极。每一小块磁体总有两个磁极。u磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化。磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化。u磁场的特征：是

4、对运动的电荷（或电流）具有作用力，在磁场磁场的特征：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。变化的同时也产生电场。 u磁场的显示：磁场的大小、方向和分布情况，可以利用磁力线磁场的显示：磁场的大小、方向和分布情况，可以利用磁力线来表示。来表示。磁力线磁力线（d）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后N极和极和S极的位置极的位置 （a）具有机加工槽的条形磁铁产生的漏磁场）具有机加工槽的条形磁铁产生的漏磁场 （b）纵向磁化裂纹产生的漏磁场）纵向磁化裂纹产生的漏磁场 （c c）条形磁铁的磁力线分布）条形磁铁的磁力线分布 磁力线在每点的切线方向代表磁场的方向，

5、 磁力线的疏密程度反映磁场的大小。磁力线具有以下特性：n磁力线是具有方向性的闭合曲线。在磁体内，磁力线是由S极到N极，在磁体外，磁力线是由N极出发，穿过空气进入S极的闭合曲线。n磁力线互不相交。n磁力线可描述磁场的大小和方向。n磁力线沿磁阻最小路径通过。预处理预处理 磁化磁化 喷洒磁粉颗粒或磁悬液喷洒磁粉颗粒或磁悬液 观察磁痕观察磁痕 拍照或拍照或记录记录 退磁退磁 后处理后处理检测工艺流程检测工艺流程 4 铁磁性材料铁磁性材料铁磁性材料在居里温度以上是顺磁性的。铁磁性材料在居里温度以上是顺磁性的。磁畴磁畴n在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存

6、在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域，称为磁畴。磁化的微小区域，称为磁畴。n在没有外加磁场作用时，铁磁性材料内各磁畴的磁矩方向相在没有外加磁场作用时，铁磁性材料内各磁畴的磁矩方向相互抵消，对外显示不出磁性，如下图互抵消，对外显示不出磁性，如下图a a。铁磁性材料的磁畴方向 a）不显示磁性； b）磁化 c）保留一定剩磁n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当把铁磁性材料放到外加磁

7、场中去时，磁畴就会受到外加磁场的作用，最后全部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场方向一场的作用，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，显示出很强的磁性。致，铁磁性材料被磁化，显示出很强的磁性。 铁磁性材料在外磁场作用下，强烈磁化。外加铁磁性材料在外磁场作用下，强烈磁化。外加磁场强度磁场强度H H与铁磁与铁磁性材料的性材料的磁感应强度磁感应强度B B之间关系曲线称为之间关系曲线称为磁滞回线磁滞回线铁磁性材料分类： (1)软磁材料Hc400A/m高磁导率、低剩磁、低矫顽力和低磁阻。磁粉检测时易磁化，也易退磁。电工用纯铁、低碳钢和软磁铁氧体等材料。 矫顽力矫顽力剩磁剩磁BHo软磁

8、材料软磁材料磁滞回线磁滞回线BHoBHoBHo (2)(2)硬磁材料硬磁材料Hc8000A/mHc8000A/m具有低磁导率、高剩磁、高矫顽具有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁阻。磁粉检测时难以磁力和高磁阻。磁粉检测时难以磁化，也难以退磁。如铝镍钴、稀化，也难以退磁。如铝镍钴、稀土钴和硬磁铁氧体等材料。土钴和硬磁铁氧体等材料。BHo（3 3）矩磁材料）矩磁材料现代电机中现代电机中常用的一种铁氧体材料的磁滞线常用的一种铁氧体材料的磁滞线差不多呈矩形，故称矩磁材料。差不多呈矩形，故称矩磁材料。其特点是：一经磁化，其剩余磁其特点是：一经磁化，其剩余磁感应强度接近于非常稳定的饱和感应强度接近于非常稳定

9、的饱和值值BsBs。 磁通量从一种介质进入另一种介质时，因其磁导率的不磁通量从一种介质进入另一种介质时，因其磁导率的不同，在介面上磁力线的方向会发生改变。在工件表面或近表同，在介面上磁力线的方向会发生改变。在工件表面或近表面存在缺陷，经磁化后，缺陷处空气的磁导率远远小于铁磁面存在缺陷，经磁化后，缺陷处空气的磁导率远远小于铁磁材料的磁导率，在介面上磁力线的方向将发生改变，有一部材料的磁导率，在介面上磁力线的方向将发生改变，有一部分磁通散布在缺陷周围。分磁通散布在缺陷周围。(1)(1)外加磁场强度：外加磁场强度： 漏磁磁感应强度随工件漏磁磁感应强度随工件磁感应强度的增加而线性增磁感应强度的增加而线

10、性增加。当外加磁场使材料的磁加。当外加磁场使材料的磁感应强度达到饱和值的感应强度达到饱和值的80%80%时时, ,漏磁场强度急剧上升。漏磁场强度急剧上升。5 磁化磁化n在工件中建立一个沿圆周在工件中建立一个沿圆周（与轴线垂直）方向的闭（与轴线垂直）方向的闭合周向磁场，主要用于发合周向磁场，主要用于发现纵向（轴向）和接近纵现纵向（轴向）和接近纵向（夹角小于向（夹角小于45度）的缺度）的缺陷。陷。磁轭法磁轭法工件工件磁力线磁力线磁扼磁扼 磁扼法进行整体纵向磁化磁扼法进行整体纵向磁化电流电流线圈法线圈法磁痕磁痕 利用空心线圈进行的局部利用空心线圈进行的局部 纵向磁化纵向磁化工件工件6 磁粉检测的基本方法 磁粉检测过程主要步骤：1 1、表面预处理、表面预处理n被检表面应充分干燥；被检表面应充分干燥；n用化学或机械方法彻底清除被检表面上可能存在的油污、用化学或机械方法彻底清除被检表面上可能存在的油污、铁锈、氧化皮、毛刺、焊渣及焊接飞溅