Магнитный метод.

В основу маг­нитного метода обнаружения дефектов положено явление возникновения собственного магнитного поля дефектной области Н_д., предварительно намагни­ченной детали, имеющей нормальный уровень намагниченности Н_а. Над головкой продольно намагниченного рельса с внутренней попереч­ной трещиной усталости возникает поле рассеяния дефекта. Собственное поле дефекта, пропорциональное намаг­ниченности вещества внутри дефекта, возникает за счёт магнит­ной поляризации боковых поверхностей дефекта. Достаточно полное и физически обоснованное представление об образовании собственного поля дефекта можно получить аналитическим методом, в котором для упрощения принят ряд допущений.

Дефект (трещины, полости и т.п.) представляется в форме сжатого эллип­соида, расположенного в безграничной магнитной среде. Графически это представлено на рисунке 9.1.

Рис. 9.1. Схема поляризации стенок дефекта и линии поля.

В среде, где действует внешнее однородное магнитное поле Н_о, направленное вдоль главной оси эллипсоида, дефект добавляет собствен­ное поле, поэтому его называют полем дефекта и обозначают Н_д.

В действительных условиях магнитное поле около экватора сильно сжатой поперечной трещины усталости существенным образом влияет на формирование поля над ра­бочей поверхностью головки продольно намагниченного рельса.

Наряду с магнитными зарядами, возникающими на боковых поверх­ностях дефекта, возможно появление магнитных зарядов в среде, окружа­ющей дефект. Эти магнитные заряды называют объемными. В усло­виях дефектоскопирования реальных объектов объемные заряды возника­ют вследствие нелинейной зависимости магнитных свойств среды, окру­жающей дефект от напряженности намагничивающего поля. Появлению объемных магнитных зарядов способствует также неоднородная намагни­ченность среды, находящейся в непосредственной близости от дефекта. Установлено, что в сильных магнитных полях объемные заряды несколько усиливают внешнее действие поверхностных зарядов, а в слабых дейст­вие объемных зарядов по отношению к поверхностным изменяется на обратное.

При реализации этого метода используются различные способы намагничивания проверяемых деталей и приемы индикации поля Н_д. Дефектоскопирование магнитным методом выполняется в приложенном магнитном поле. Опыт показал, что в поле с напряженностью, вполне доступной в практических условиях, уровень магнитных полей от внутренних трещин усталости средних размеров значительно выше уровня мешающих полей. Лишь при таком соотношении уровней полей над головкой намагничен­ного рельса можно рассчитывать на приемлемую чувствительность маг­нитного метода к внутренним трещи­нам усталости в головке рельса. Что же касается направления приложен­ного поля, то для более четкого обна­ружения поперечных трещин рельсы должны намагничиваться в продоль­ном направлении.

Рельсы в пути проверяют этими дефектоскопами, не нарушая движения поездов (не занимают перегон, а в случае прохождения поезда дефекто­скоп снимают с рельсов). Дефектоскоп для намагничивания рельсов имеет постоянные магниты. Между полюсами магнитов в головке рельсов раз­личных типов создается продольное поле со средней напряженностью 8 – 10А/см. Измерение уровня сосредоточенного поля Н_а, созданного предварительным намагничиванием выявляют искателями. Простейший иска­тель представляет собой многовитковую катушку с сердечником или без него. Если такая катушка с намагничивающим устройством дефектоскопа перемещается над рабочей поверхностью головки рельса, то на участке с полем Н_д на ее зажимах появится импульс электродвижущей силы. В практике широкое распространение получили искатели, в которых магниточувствительным элементом служат феррозонды.

Феррозондом называется устройство, чувствительное к внешним магнитным полям, постоянным или медленно изменяющимся. Действие феррозондов основано на использовании нелинейного характера процесса намагничивания сердечника при взаимодействии в нем двух магнитных полей – внешнего измеряемого (постоянного) и некоторого вспомогатель­ного (переменного). Существует несколько разновидностей феррозондов. Рельсы дефектоскопируют наиболее простым типом феррозонда с одним прямым сердечником и одной обмоткой, которая одновременно служит для возбуждения вспомогательного переменного поля и измерения э. д. с. на выходе феррозонда.