9.2. Виды намагничивающих токов

в магнитном НК намагничивание ОК осуществляют постоянным, переменным и импульсным полями. Для их реализации применяют следующие виды электрического тока: постоянный, переменный однофазный или трехфазный, выпрямленный одно- или двухполупериодный, выпрямленный трехфазный, импульсный. При этом используют: при контроле СПП – переменный, постоянный и импульсный (последовательность импульсов); при контроле СОН – импульсный (не менее трех импульсов), постоянный.

При намагничивании постоянным полем в ОК создают постоянное магнитное поле напряженностью H_max, при котором достигается насыщение материала, если уменьшение этого поля на 25 % приводит к уменьшению остаточной индукции B_r и коэрцитивной силы не более чем на 1 %. Достоинства намагничивания в постоянном поле – его стабильность и отсутствие вихревых токов. Однако выпрямительные устройства на большие токи сложны, поэтому данное намагничивание эффективно для контроля только малогабаритных деталей или их отдельных участков.

Намагничивание в переменных полях удобнее за счет трансформирования больших токов, если не считать технических трудностей для обеспечения выключения тока в моменты достижения амплитудного значения.

Импульсное намагничивание сочетает достоинства намагничивания с помощью постоянного и переменного полей. Чаще всего импульсное намагничивание осуществляется импульсом тока в результате разряда конденсатора большой емкости. Однако вследствие влияния вихревых токов намагничивание различных слоев ОК происходит неодинаково: внутренние – недомагничены, поверхностные – намагничены до насыщения, т. е. деталь не промагничивается полностью. это позволяет эффективно уменьшать влияние размагничивающего действия концов детали, так как поверхностный слой перемагничивается импульсным полем в направлении, противоположном основному направлению намагничивания в постоянном поле. В поверхностном слое образуется как бы замкнутая магнитная цепь.

Намагничивание пульсирующим (выпрямленным) током обеспечивает намагничивание всего объема ОК постоянной составляющей тока и перемагничивание поверхностного слоя переменной составляющей. В результате оказывается возможным магнитный контроль деталей с отношением длины к диаметру, не превышающим 3 – 5, и расширяется номенклатура объектов, контролируемых СОН.

9.3. Размагничивающий фактор при намагничивании деталей

Все изложенное выше справедливо для намагничивания бесконечных ферромагнитных сред или однородных магнитных цепей замкнутой формы. В реальных случаях объекты магнитного контроля, будучи телами конечных размеров, намагничиваются во внешнем однородном поле Н не так, как намагничивается само ферромагнитное вещество или материал: на процесс намагничивания деталей оказывает действие размагничивающий фактор. При помещении детали в магнитное поле Н на ее торцах-границах неизбежно образуются магнитные полюсы, которые вызывают появление внутри детали размагничивающего поля Н_р, направленного против внешнего магнитного поля. Величина этого поля зависит от намагниченности:

, (45)

где N– размагничивающий фактор (коэффициент размагничивания или формы), зависящий главным образом от геометрических конструктивных параметров намагниченной детали, а не от ее истинных магнитных свойств.

Тогда результирующее поле внутри детали определяется формулой:

. (46)

Из выражения (46) видно, что чем больше N, тем меньше напряженность поля Н_iи, следовательно, индукция В в детали.

Объекты магнитной дефектоскопии представляют собой довольно короткие детали с большим диаметром. Мысленно их можно представить совокупностью большого числа параллельных стержней, которые (на рис. 15, а показана одна пара стержней) размагничивают друг друга. Следовательно, чем больше диаметр или чем меньше длина детали, тем меньшее значение индукции она приобретет при намагничивании.

Истинное (результирующее) внутреннее поле можно найти путем смещения кривой намагничивания или петли гистерезиса материала в каждой точке с намагниченностью М влево на величину NМ (рис. 38, б). Если учесть, чтои, то, проводя кривую сдвига ОNпод углом, можно сместить точки кривой намагничивания на величину отрезков, образованных между осью ординат и линией ОN, т. е. кривая намагничивания детали В_десть не что иное, как сдвинутая вправо кривая намагничивания ее материала В_м.

а б

Рис. 38. Размагничивающий фактор: а – модель размагничивания;

б – построение кривой намагничивания результирующего поля в детали

В общем случае 0 N1. Для деталей, у которых поперечные и продольные размеры одинаковы,N  0,30,4, например, для шараN  0,33, для эллипсоида с соотношением осей 2 факторN = 0,73, для целого кольца, так же как и для бесконечно длинного магнита или соленоида,N = 0.

При полюсном намагничивании в разомкнутой цепи объектов с большим размагничивающим фактором, имеющих отношение длины к корню квадратному из площади поперечного сечения (или максимальному размеру поперечного сечения) менее 5, для уменьшения действия этого фактора

составляют объекты контроля в цепочки, при этом фактическая площадь контакта соприкосновения торцевых поверхностей деталей должна быть не менее 30 %;

«удлиняют» детали специальными удлинителями из магнитомягкой стали;

используют переменный намагничивающий ток с частотой 50 Гц и более или импульсный ток.