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0 序言
看了金先生辑录的贺先生的日志《产生漏磁的原因》及有关评论,想把1992年编写的讲稿,节选发表出来,想把有些问题再明确---强调一下,算个讨论意见吧。如有不当,请指正。
1992年所用的教材是: 1987年无损检测学会编(郑文仪和宋志哲先生执笔)的《磁粉探伤》。为了便于读者朋友查对,讲稿中引用原教材部分,已改为2007年宋志哲先生主编的教材《磁粉检测》相应部分。
1 漏磁场的概念和特征
1.1 概念
通常而言,以磁力线(近年改称“磁感应线”)为代表的磁场,被封闭在铁磁性工件中,且磁力线与工件表面平行,走向分布均匀。当工件中表面和近表面有缺陷,或工件截面突变,或磁化规范不当,产生过饱和,就会产生漏磁场。用磁力线形象表示,即出现了磁力线离开和进入工件的现象。也就是说,磁力线离开和进入工件这段磁路是漏磁场,通常认为,它在空气中。磁粉检测方法原理,就是用磁粉显示漏磁场的方法,检测工件中缺陷的。
1.2 特征--有极性
所有漏磁场的特征是: 有极性。在工件外部(如缺陷处),磁感应线的方向是由N指向S。磁感应线离开工件处,是N极; 磁感应线进入工件处,是S极,见教材42页图2-54。只可惜,该图只画出了缺陷两侧漏磁场的磁极,未画出工件自身的磁极,使人有些理解困难。
2 预备知识---磁路定律
工件中铁磁质磁路,或工件中大部分是铁磁质磁路,少部分(局部)是缺陷磁路,以及漏磁路,它们的一些问题,可通过磁轭回路体现的磁路定律来理解。
2.1 简要公式
磁路定律的简要公式如下〔见教材37页公式(2-53)〕:
Φ=NI/〔(L/μ.s)+(Lo/μo.S)〕 (1)
式中:Φ—磁回路的磁通---磁流;
NI—磁动势,单位为安匝,即线圈的电流乘其匝数;
L--磁回路中铁磁性工件的长度;
μ--磁回路中铁磁性工件的磁导率;
S--磁回路截面,磁轭回路,取气隙S与工件相同;对有缺陷的磁回路,S取决于缺陷横截面的大小;
Lo—气隙或缺陷沿磁力线方向上的长度;
μo--气隙或缺陷的磁导率。
2.2 B=μ.H公式推导
当公式(1)中Lo=0,磁回路全是铁磁质,无气隙或缺陷时,
Φ=μ.s (NI/L) (2)
B=Φ/s=μ.(NI/L)= μ.H (3)
式中:B---磁通密度;
H---磁场强度,H=NI/L。
2.3 总磁阻Rm
设Rm=(L/μ.s)+(Lo/μo.S)=R+Ro
我们称Rm为总磁阻。
2.4 磁路定律的应用
分析公式(1)可知:
1) 磁通最容易穿过总磁阻最小的线路—磁路,或者说,磁力线最容易穿过总磁导率最大的线路,由于缺陷的存在---使原路磁阻大了,磁力线要发生局部弯曲---畸变,自然择选磁阻小的线路通过,从而产生了可能绕过缺陷四周现象,这是必然的;
2) 通过缺陷的磁路,与绕过其四周的磁路,类似并联的电路,各支路的磁流---磁通多少,决定于回路总磁阻。那种认为“没有磁通穿过缺陷”的观点也是不对的,只不过数量多少而已。