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浸液复合磁化探伤装置产生的磁场分析
发布时间：2017-11-22
文献[1,2]简介了浸液复合磁化探伤装置的研制缘由、基本原理、实现方式、使用效果和诸多优点等,并提出了两个问题希望同行们共同探讨,即①复合磁化时在线圈内形成的是什么性质的旋转磁场;为什么与圆饼中心呈同心圆的圆弧裂纹无法用串棒式检出,而用挂壁式效果好。②线圈磁化比较强调的退磁因子对本复合磁场磁化影响程度如何[2]。对此笔者进行了分析。
1浸液复合磁化装置的基本形式
由文献[2]知,浸液复合磁化的基本形式为:
(1)纵向磁化线圈垂直放置,线圈一般采用低压大电流交流电,使内部形成交变的纵向磁场。如工件是较规则的圆棒状零件,也可采用低压大直流电制成直流纵向磁化线圈。
(2)周向磁化采用低压大电流交流电。
(3)周向磁化与纵向磁化电源分别接进线的两相,以便形成相位差。
2浸液复合磁化装置产生的磁场
2.1直流纵向磁化和交流周向磁化的合磁场
显然这时出现了大家熟知的摆动磁场,即工件除了轴线以外,任意点上的合磁场HR在直流磁化场H=和交流磁化场H∽所决定的平面内,以H=为中心随着时间的推移而来回摆动(图1),且在某一定瞬间工件上各点的合磁场HR都沿着该点上由H=和H∽所决定的螺旋线方向(图2) [3]。
2.2两相交流复合磁化的合磁场
众所周知,三相交流电源中任意两相的时间相位差为120°[4],故浸液复合磁化探伤装置中产生的纵(y)向和周(x)向磁化场可用下列两式表示
式中h1,h2―――纵向和周向磁场的瞬时值,A/m仲维畅:浸液复合磁化探伤装置产生的磁场分析
H1,H2―――纵向和周向磁场的最大值,A/m
ω―――交流电的角频率,(°)/s
ψ―――初相角,(°)
一般情况下H1≠H2。为了计算和作图的方便且不失普遍性,可选择计时的起点,使ψ=0。
同2.1节,在工件轴线以外的任意点上合磁场hr在h1和h2所决定的平面内,每一瞬间都由h1和h2的矢量和给出,如图3所示,hr随着时间的推移在同一平面内作顺时针旋转,其瞬时量值也不断地增大或缩小(矢量的顶点沿着图3b的椭圆运动),即hr是个平面旋转椭圆形磁场(Hr是其最大值)。
若h1=h2,则合磁场为平面旋转正圆形磁场
3饼形工件的圆周状裂纹
由图1和3可见,上述两种复合磁化的合磁场都只存在于XOY平面内,都无垂直于XOY平面的Z方向分量,所以也就不可能用串棒法发现垂直于Z轴的圆弧状裂纹(图4)。而用挂壁式磁化时,此类裂纹可能不再和XOY平面相切,因而被hr的X或Y分量发现,如探伤实践所显示的那样。
4复合磁化时零件的退磁因子
根据磁场的叠加原理[5],即磁场HY的作用效果与是否存在HX无关,故复合磁化时工件的纵向(或周向)退磁因子也不受任何其它磁场的影响,与它们分别进行纵向(或周向)磁化时完全相同。在该装置的使用中未出现有关退磁因子问题的原因很可能是由于纵向磁化场极强所致。
摘自：中国计量测控网
