1
Metoda magnetyczna MT
Zastosowanie do materiałów ferromagnetycznych:
stopy żelaza - stale ferrytyczne, żeliwa, staliwa,
stopy niklu, kobaltu
Ferromagnetyk – materiał posiadający zdolność do
trwałego namagnesowania
Wykrywanie wad:
•
powierzchniowych,
•
znajdujące się blisko pod powierzchnią,
pęknięcia, zakucia, porowatości
•
często niewidocznych podczas badań wizualnych.
.
2
Istota metody
Wykorzystanie zjawiska
towarzyszącego wzbudzaniu pola
magnetycznego w badanym
elemencie.
Polega na poszukiwaniu tzw.
lokalnego, rozproszenia
wzbudzonego pola
magnetycznego na powierzchni
badanego elementu w bezpośredniej
bliskości nieciągłości.
3
Charakterystyka pola
magnetycznego
H
– natężenie pola magnetycznego [A/m]
wielkość
wektorowa
H - pole magnetyczne wytworzone w odległości r
od przewodnika przez który płynie prąd o
wielkości I
H = I/2r
H - pole magnetyczne wytworzone wewnątrz długiej
cewki
o długości L, gęstości zwojów n, przez
którą płynie
prąd I
H = nI/L
4
Charakterystyka pola
magnetycznego
Indukcja magnetyczna – zjawisko powstania polaryzacji
magnetycznej ciała, tj. wypadkowego momentu
magnetycznego spowodowanego oddziaływaniem momentów
magnetycznych elektronów (orbitalnych i spinowych) z
zewnętrznym polem magnetycznym o natężeniu H
I = µ
o
m
H
- wektor namagnesowania
µ
o
– przenikalność magnetyczna próżni,
χ
m
– podatność magnetyczna materiału,
B – indukcja magnetyczna (gęstość strumienia
magnetycznego) danego ośrodka
B = µ
o
(1+
m
)H = µ
o
µ
m
H
µ
o
= 1+
m
-
względna przenikalność magnetyczna materiału
B = B
o
+ I
B
o
- indukcja magnetyczna próżni
5
Krzywe magnesowania materiałów
ferromagnetycznych
Ferromagnetyk miękki
Ferromagnetyk twardy
B
r
- magnetyzm szczątkowy,
H
c
– pole koercji
Magnetyzm szczątkowy – wektor namagnesowania próbki
po usunięciu pola magnetycznego H
Pole koercji – pole magnetyczne potrzebne do usunięcia
magnetyzmu szczątkowego
6
Wpływ nieciągłości na pole
magnetyczne
Nieciągłości niewykrywalne metodą magnetyczną:
1) położone równolegle do linii pola
magnetycznego
2) położone w głębi materiałów
Nie powodują zaburzenia linii sił pola
magnetycznego
7
Wpływ nieciągłości na pole
magnetyczne
Nieciągłości wykrywalne metodą magnetyczną:
prostopadłe do kierunku linii sił pola:
-
wychodzące na powierzchnię materiału
-
zlokalizowane pod powierzchnią.
Nieciągłości będąc miejscem o większej oporności
magnetycznej powodują zaburzenie strumienia
magnetycznego w wyniki czego część
strumienia okrąża nieciągłości, a tym samym
powoduje rozproszenie pola
magnetycznego wokół nieciągłości.
8
Przebieg badań
magnetycznych
1. Wytworzenie pola magnetycznego w
badanych obiektach – magnesowanie
obiektów
2. Ujawnienie niejednorodności pola
magnetycznego - rozproszenie linii pola
magnetycznego
9
Rodzaje magnesowania
obiektów
1. Wprowadzenie pola
magnetycznego do obiektów -
magnesowanie za pomocą
elektromagnesów jarzmowych
2. Przepływ prądu elektrycznego
przez badany obiekt
10
Rodzaje magnesowania
Magnesowanie za pomocą
elektromagnesów
jarzmowych
• jednorodne prostoliniowe pole
magnetyczne między
nadbiegunnikami,
• do obiektów wprowadzany pole
magnetyczne, a nie prąd elektryczny,
nie powoduje przypaleń,
• zasilanie prądem stałym lub
zmiennym
• natężenie pola magnetycznego
24,5 kA/m
11
Magnesowanie za pomocą cewek
przelotowych
przekrój okrągły
(kwadratowy),
pole magnetyczne podłużne,
badanie obiektów do 1,2 m
12
Magnesowanie przy użyciu cewek
obejmujących
cewki formowane z kabli
prądowych,
przewody wiodące prąd
13
Magnesowanie przez bezpośredni
przepływ prądu prze badany obiekt
doprowadzenie prądu: tarcze
dociskowe,
elektrody,
zaciski,
nagrzewanie - nadpalenia
,
14
Magnesowanie przez indukcyjne
wzbudzanie prądu elektrycznego
• stosowane jedynie dla obiektów pierścieniowych,
• prąd przemienny,
• badany obiekt - wtórne uzwojenie transformatora,
• bezkontaktowe - nie powoduje przypaleń
15
Ujawnianie pola magnetycznego
Za pomocą:
1) Proszku magnetycznego (zawiesiny),
2) Poruszających się cewek indukcyjnych,
3) Półprzewodników czułych na działanie
pola magnetycznego,
generatory Halla, diody, tranzystory,
4) Taśmy magnetycznej, która rejestruje
rozproszone pole magnetyczne
16
1. Metoda proszkowa
A. Ujawnianie pola magnetycznego za pomocą
proszku magnetycznego, który stanowią drobne
ziarenka ferromagnetyczne,
magnetyt Fe
3
O
4
- najczęściej,
tlenek gamma Fe
2
O
3
, czyste żelazo - rzadziej
B. Cząstki proszku wielkości kilku µm są maleńkimi
magnesami, które przyciągane są do szczelin
przez pole rozproszone, pokrywają je i wskazują
miejsca nieciągłości
C. Metoda pozwala ujawniać szczeliny o szerokości
ok. 1 µm.
D. Metoda sucha lub mokra
17
Wzorce kontrolne
•
kontroli jakości zawiesin magnetycznych,
•
wykonane ze stali twardej magnetycznie,
•
zawierają siatkę wielu pęknięć o różnych
szerokościach,
•
wskazania wzorca dla badanej zawiesiny
porównywane z fotografią wskazań dla
zawiesiny o odpowiedniej jakości.
18
Ujawnianie pola magnetycznego
2
.
Użycie cewki indukcyjnej
(strumieniomierza)
1)
Zmiana pola magnetycznego, w którym znajduje się
cewka, wywołuje zmianę strumienia indukcji
magnetycznej, co wywołuje indukcję prądu
elektrycznego (napięcia) w cewce – prawo indukcji,
2)
Do pomiaru stałego pola magnetycznego (jakim jest
pole rozproszone przez nieciągłość) używa się cewek
ruchomych: wirujących lub drgających,
3)
Wielkość napięcia elektrycznego indukowanego w
cewce (wartość mierzona) zależy od:
częstotliwości i amplitudy drgającej lub wirującej
cewki (wielkości znane),
natężenia pola magnetycznego (wielkość
szukana)
19
Wykorzystanie cewki indukcyjnej do
identyfikacji rozproszonego pola
nieciągłości
20
Ujawnianie pola magnetycznego
3. Użycie hallotronu
Halltron
– urządzenie wykorzystujące zjawisko
Halla
Indukowanie się napięcia elektrycznego U w
płaskim przewodniku o grubości g przebywającym
w polu magnetycznym H z jednoczesnym
przepływem prądu I
U =
R
H
IH/g
21
Demagnetyzacja
A. badane obiekty winny
być poddane
demagnetyzacji przed
i po badaniach
metoda magnetyczną,
B. operacja ponawiana
wielokrotnie,
C. zmiana kierunku i
natężenia H