磁粉检验中磁凝聚的影响.doc

俄国的无损检测，《40卷》2004年第6期，第401-405页。从探伤检验法转化而来，《40卷》2004年第6期，第57-62页。原始文本版本?2004年俄罗斯列霍夫。 磁方法 磁性微粒的凝聚在探伤检测中的磁粉检验中的影响 G．S．列霍夫 2003年12月30日 文摘—磁粉检测灵敏度中磁墨微粒的磁凝聚影响的研究结果的报告。关于磁性油墨的组成和含量的建议被给出。 磁粉检测是探伤检测钢制品的最普遍广泛的无损物理方法之一。该方法在生产上广泛采用，修理和维护各种规格机械由于其客观，清晰，灵敏度高，可靠和简单而用途广泛的技术和设备。然而，在某些情况下，探伤检测方法遇到的困难因素影响其灵敏度而被忽视。 图1，分散场和粉末堆积在裂纹上的方案。（a）一个由磁心已被磁化的物体的场分布：（1）被检验物体，（2）铜芯线，（3）磁力线，（4）裂纹上的分散场；（b）悬浮微粒(薄膜框架上，放大×10)；（c）刮伤区域的微粒（薄膜框架上，放大×10）；（ｄ）作用于微粒的受力图：（5）和（6）微粒子链；（7）粉末泡。I是铜芯线中的电流。 列霍夫 图2，（a）微粒间场的模拟图；（b）旋转的动量作用力的图解：（1）和（2）是微粒；是矢量和微粒质量中心连接线之间的角度；c是微粒中心之间的距离；p是旋转的磁通量（微粒被强磁性的小球体模拟）。 在磁粉探伤中，当悬浮在空气或液体中的强磁性的微粒被暴露在磁场中时，它们被磁化并且相互吸引，沿着磁力线形成定向的链。这种微粒链的形成被叫磁凝聚。 研究显示，微粒是在一个外部的磁场或物体两级磁场的影响下形成链。图1b显示了悬浮中的物体少量的微粒形成链。裂纹上的粉末微粒已形成了链（图，1c），被检测物体1裂纹上的微粒形成珠状7（图，1）。 微粒子与形成的链间的分散场吸引力和磁吸引力计算时应考虑到磁凝聚的过程。除了这些力，其他的力也影响着微粒子包括重力，摩擦力，浮力，静电力。这种静电力能阻止具有表面高能量的分散的微粒子的粘合。 让我们指定磁性球体的有效半径为（图，2），并且考虑到事实微粒子是微小的，所以把球体的中心作为微粒质量的中心。假设球状微粒的磁力互相作用相交，假设微粒间的距离是，微粒之间有一种作用力超过微粒所受的阻力。因此，微粒子彼此开始相互吸引形成链结构，也就是说，链是微粒子通过磁场力团聚在一起而形成的。由公式可知 ⑴ (这里是磁体的质量或者是磁电荷，（）()；是链的长度，单位是；是磁场强度,；沿着链纵向轴线的坐标；是库仑磁力矩，()())，这就意味着作用于链的力F与链的长度和磁场梯度是直接成正比的。 此外，增加链的长度可以增加端面的磁电荷是因为减少了消磁因素。均匀磁场中，增加磁电荷量与链中微粒子的数量之间的相对关系通过曲线可以说明(见图，3，是一个微粒的磁电荷，是个微粒子组成链的端面磁电荷)，这是通过一个物理模型强磁性的球模拟微粒子做实验得到的；当微粒子的数量增加到8到10时,磁电荷增加1.5到1.8倍。但是实际上并不随一个链中微粒子数量的增加而变化。因此，裂纹中一条链的微粒子的作用力比作用在相同微粒子不能结合成链的大。磁场强度的变化可由强磁性链的纵向轴线距离的函数创建并可以用库仑公式表示。 ； 和是微粒子1和2分别产生的磁场强度。磁场强度是与距离的三次方成反比的。根据公式⑴，由于外磁场和微粒子2产生的磁场作用于链1的力可以表示为 这里我们假设是个常量；磁场是均匀磁场。这样，第一个加数是等于零的。力是随着距离的四次方相反的改变的；因此，在磁凝聚过程中，微粒子的排列是快速的实现以至于球体磁场的相互作用是不相交的。微粒之间的吸引力小于微粒运动所受的阻力。 图，3。增加链中微粒子数量的磁量（磁电荷）与链微粒子的结构的相对关系。 为了确定裂纹区域或微粒子间或链的吸引力，公式⑴可以用机械动量间的相等条件被转化，机械动量可以由库仑动量和安培动量得到。 这里是机械动量，单位是；是磁感应强度，单位是；是安培动量，单位是。 如果我们假设，；；在真空或空气中，。因此，计算公式⑴将会变成 这里，；是磁化量，单位是；是微粒子或者链的体积；是链的磁化率。 为了探伤检测的目的，那可以取（是粉末材料的磁化率）当一条链中微粒子的数量是8到10时。可忽略的误差导致假设将不影响计算的结果。 列霍夫 图，5。裂纹和细缝上磁场的线图：⑴是一个裂纹，⑵是细缝，⑶粉末微粒子形成的链，⑷裂纹磁分散场中链的部分，⑸分散场外的链的部分。 一个旋转的动力，作用于微粒形成的系统中（见图，2），微粒子之间外部的相互作用力是同时产生的： 这里是微粒子的连接线与外部磁场的矢量方向之间的夹角；是微粒子中心之间的距离；是磁场的旋转动力。在这个动力的作用下，角度是趋于零的。因此，所有的