Читаем онлайн «Учебное пособие для подготовки дефектоскопистов» 2 cтраница

зависит от свойств материала, что затрудняет технические расчеты магнитных процессов. Поэтому была введена вспомогательная величина, которая не зависит от магнитных свойств материала. Она называется вектором напряженности магнитного поля и обозначается H. Единица напряженности магнитного поля — Ампер/метр (А/м). При неразрушающем магнитном контроле деталей напряженность магнитного поля изменяется от 100 до 100 000 А/м.
Между магнитной индукцией В в и напряженностью магнитного поля Н в воздухе существует простая зависимость:
В в=μ0H, (1.3)
где μ0 = 4π 10 –7 Генри/метр — магнитная постоянная.
Напряженность магнитного поля и магнитная индукция в материале связаны между собой соотношением:
B=μμ0H (1.4)
Напряженность магнитного поля Н — вектор. При феррозондовом контроле требуется определять составляющие этого вектора на поверхности детали. Эти составляющие можно определить, пользуясь рисунком 1.4. Здесь поверхность детали принята за плоскость xy, ось z перпендикулярна этой плоскости.
На рисунке 1.4 из вершины вектора H опущен перпендикуляр на плоскость x,y. В точку пересечения перпендикуляра и плоскости из начала координат проведен вектор Hкоторый называется тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля вектора H. Опустив перпендикуляры из вершины вектора Hна оси x и y, определим проекции Hx и Hy вектора H. Проекция H на ось z называется нормальной составляющей напряженности магнитного поля Hn. При магнитном контроле чаще всего измеряют тангенциальную и нормальную составляющие напряженности магнитного поля.
Рисунок 1.4 — Вектор напряженности магнитного поля и его проекции на поверхности детали
1.3 Кривая намагничивания и петля гистерезиса
Рассмотрим изменение магнитной индукции первоначально размагниченного ферромагнитного материала при постепенном возрастании напряженности внешнего магнитного поля. График, отражающий эту зависимость, показан на рисунке 1.5 и называется кривой начального намагничивания. В области слабых магнитных полей наклон этой кривой сравнительно невелик, а затем он начинает возрастать, достигая максимального значения. При еще больших значениях напряженности магнитного поля наклон уменьшается так, что изменение магнитной индукции с ростом поля становится незначительным — происходит магнитное насыщение, которое характеризуется величиной BS. На рисунке 1.6 показана зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля. Для этой зависимости характерны две величины: начальная μн и максимальная μм магнитная проницаемость. В области сильных магнитных полей проницаемость падает с ростом поля. При дальнейшем увеличении внешнего магнитного поля намагниченность образца практически не изменяется, а магнитная индукция растёт только за счёт внешнего поля.
Рисунок 1.5 — Кривая первоначального намагничивания
Рисунок 1.6 — Зависимость проницаемости от напряженности магнитного поля
Магнитная индукция насыщения BS зависит в основном от химического состава материала и для конструкционных и электротехнических сталей составляет 1,6—2,1 Тл. Магнитная проницаемость зависит не только от химического состава, но и от термической и механической обработки.
.
Рисунок 1.7 — Предельная (1) и частная (2) петли гистерезиса
По величине коэрцитивной силы магнитные материалы разделяют на магнитомягкие (Hc   5 000 А/м).
Для магнитомягких материалов требуются сравнительно малые поля для получения насыщения. Магнитотвердые материалы трудно намагнитить и перемагнитить.
Большинство конструкционных сталей являются магнитомягкими материалами. Для электротехнической стали и специальных сплавов коэрцитивная сила составляет 1—100 А/м, для конструкционных сталей — не более 5 000 А/м. В приставных устройствах с постоянными магнитами используются магнитотвердые материалы.
При перемагничивании материал вновь насыщается, но значение индукции имеет другой знак (–BS), соответствующий отрицательной напряженности магнитного поля. При последующем увеличении напряженности магнитного поля в сторону положительных значений индукция будет изменяться по другой кривой, называемой восходящей ветвью петли. Обе ветви: нисходящая и восходящая, образуют замкнутую кривую, называемую предельной петлей магнитного гистерезиса. Предельная петля имеет симметричную форму и соответствует максимальному значению магнитной индукции равному BS. При симметричном изменении напряженности магнитного поля в меньших пределах индукция будет изменяться по новой петле. Эта петля полностью располагается внутри предельной и называется симметричной частной петлей (рисунок 1.7).
Параметры предельной петли магнитного гистерезиса играют важную роль при феррозондовом контроле. При высоких значениях остаточной индукции и коэрцитивной силы возможно проведение контроля путем предварительного намагничивания материала детали до насыщения с последующим отключением источника поля. Намагниченность