磁粉检测基本原理(精)

磁粉检测原理
磁场中的导体被磁化后，导体内有磁场； 漏磁场：铁磁材料磁化时磁力线由于折射而迤
出到材料表面所形成的磁场称为漏磁场 漏磁场吸附磁粉
N S
S
N
S
N
磁化
漏磁场
吸附磁粉
2.磁粉检测特点
优点：
1）显示直观，磁痕，能直观地显示缺陷的形状位置、
大小、可大致判断缺陷的性质 2）检测灵敏度高，可检测的最小缺陷宽度可达0.1μ m， 能发现深度只有10多微米的微裂纹。 3）适应性好 几乎不受工件大小和几何形状的限制， 能适应各种场合的现场作业 4）效率高、成本低、磁粉检测设备简单，操作方便， 检测速度快，费用低廉。
缺陷宽度对漏磁场的影响相应较小，在缺陷宽度很小时，
随宽度的增大漏磁场有增加的趋势，但当宽度较大时， 宽度增大，漏磁场反而缓慢下降。
此外，缺陷的性质、形状也对缺陷泄漏场有影响。不同
种类的缺陷，磁导率不一样，磁力线通过时磁阻不一样， 产生的漏磁场不可能一样。平面状缺陷和体积状缺陷的 漏磁场也会有差异。
对磁粉起作用的场是磁粉有效磁化场，因为磁粉 退磁场的存在，会使有效场小于磁化场，磁粉退 磁场与磁粉的形状、长径比有密切关系。球状、 椭圆形的退磁因子大，磁化效果差，长条形的磁 粉磁化效果好，但流动性差，平移时受阻大。
磁粉检测
磁粉检测基本原理
磁粉检测基本原理和特点
1.磁粉检测基本原理
磁粉检测是利用磁现象来检测铁
磁材料工件表面及近表面缺陷的 一种无损检测方法。其基本原理 是，当工件被磁化时，若工件表 面及近表面存在裂纹等缺陷，就 会在缺陷部位形成泄漏磁场（也 称漏磁场），泄漏磁场将吸附、 聚集检测过 程中施加的磁粉， 形成磁痕，从而提供缺陷显示。
局限性：
1）只能适用于检测铁磁性金属材料。
2）只能用于检测工件表面和近表面缺陷，不能检
出埋藏较深的内部缺陷 3）难于定量缺陷的深度 4）通常都用目视法检查缺陷，磁痕的判断和解释 需要有技术经验和素质
缺陷漏磁场
1.漏磁场的形成
当工件的表层存在着切割磁力线的缺陷时，由于 缺陷的磁导率小，磁阻很大，磁感应线将会改变途径。 大部分改变途径的磁通将优先从磁阻较小的缺陷底部的 工件内通过，当工件内磁感应强度比较大，工件缺陷底 部难以接受更多的磁通，或缺陷的尺度较大时，部分磁 通就会从缺陷部位逸出工件，越过缺陷上方然后再进入 工件，这种磁通的泄漏同时使缺陷两侧部位产生了磁极 化，形成所谓的漏磁场
3）工件的材质及工况
•钢材的磁特性是随其合金成分（尤其是含碳量）、热 处理状态、加工状态而变化，相同的磁化、相同的缺 陷对不相同磁性的材料，缺陷磁场不一样，难以磁化 的材料（磁导率低）漏磁场小。
•当工件表面有覆盖层（涂，镀层）时，随着覆盖层磁粉检测是通过漏磁场吸附磁粉形成磁痕来提供缺陷 显示的。这些显示的形成是一个非常复杂的过程。迄 今为止，仍然难以逼真地模拟。磁粉在形成磁痕的过 程中，它的行为除受到漏磁场的磁力作用外，还受到 多个作用力的制约，这些力包括：磁粉重力，磁悬液 粘滞力，励磁场作用力和磁粉微粒之间的相互作用力 等。检测时工件表面上由磁粉构成的磁图像正是这些 力共同作用的结果，缺陷磁痕显示主要由漏磁场的作 用。
如果工件表层有缺陷存在，
磁粉的颗粒将立即被缺陷漏 磁场磁化，使每个磁粉颗粒 都成为具有N、S极的小磁铁， 并与缺陷磁极相作用，异性 磁极相互吸引，使磁粉呈链 状吸附在缺陷所在的表面上， 聚集成缺陷磁痕，显示缺陷 位置、形状和大小。由于漏 磁场的作用范围比实际缺陷 的宽度要大数倍至数十倍， 所以磁痕的宽度比实际缺陷 宽度要大得多，很便便于观 察
2）缺陷方向、位置和尺寸的影响
缺陷方向对漏磁场影响很大，当缺陷主平面与磁化
场方向垂直时，产生的漏磁场最强；当缺陷主平面 与磁化方向平行时，由于缺陷对磁力线的通过几乎 没有影响，所以漏磁场近似为零。当缺陷与磁化方 向的夹角由 90°逐渐减少时，漏磁场的变化规律如 图所示
缺 陷 方 向 对 漏 磁 场 影 响
• 由图可见，当磁化程度较低时，漏磁场偏小，且增 加缓慢，当磁感应强度达到饱和值的80%左右时， 漏磁场不仅幅值较大，而且随着磁化场的增加会迅 速增大。
磁化场的种类也会影响漏磁场的分布，直流磁场
在工件中分布较均匀，交流磁场由于趋肤效应， 磁场集中于工件表面，对表面缺陷，交流的漏磁 场要更为敏感一些；对埋藏缺陷，结果反之（条 件是两磁场峰值相等）。
2.漏磁场的影响因素
真实的缺陷具有比矩形槽复杂得多的几何形位，况 且它们千差万别地存在于不同的工件中，要计算其 漏磁场是艰难的。影响缺陷漏磁场的因素主要来自 下列三个方面： 1）磁化场 磁化场的强弱对缺陷漏磁场影响很大。由于磁化 场决定了工件的磁化程度（磁感应强度），磁化强 度与缺陷漏磁场的对应关系。
• 位置对漏磁场的影响：同样的缺陷位于工件表面时漏 磁场最大，位于工件内部，随着埋藏深度增大而逐渐 减小，当埋藏深度足够大时，漏磁场将趋于零。
• 缺陷的大小对漏场影响很大，当宽度相同、深度不 同时，漏磁场随着缺陷深度的增加而增大，如下图所 示，在一定范围内两者近似于直线关系。
缺陷深度对漏磁场的影响