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浸液復合磁化探傷裝置產生的磁場分析
發布時間：2017-11-22
文獻[1,2]簡介了浸液復合磁化探傷裝置的研制緣由、基本原理、實現方式、使用效果和諸多優點等,并提出了兩個問題希望同行們共同探討,即①復合磁化時在線圈內形成的是什么性質的旋轉磁場;為什么與圓餅中心呈同心圓的圓弧裂紋無法用串棒式檢出,而用掛壁式效果好。②線圈磁化比較強調的退磁因子對本復合磁場磁化影響程度如何[2]。對此筆者進行了分析。
1浸液復合磁化裝置的基本形式
由文獻[2]知,浸液復合磁化的基本形式為:
(1)縱向磁化線圈垂直放置,線圈一般采用低壓大電流交流電,使內部形成交變的縱向磁場。如工件是較規則的圓棒狀零件,也可采用低壓大直流電制成直流縱向磁化線圈。
(2)周向磁化采用低壓大電流交流電。
(3)周向磁化與縱向磁化電源分別接進線的兩相,以便形成相位差。
2浸液復合磁化裝置產生的磁場
2.1直流縱向磁化和交流周向磁化的合磁場
顯然這時出現了大家熟知的擺動磁場,即工件除了軸線以外,任意點上的合磁場HR在直流磁化場H=和交流磁化場H∽所決定的平面內,以H=為中心隨著時間的推移而來回擺動(圖1),且在某一定瞬間工件上各點的合磁場HR都沿著該點上由H=和H∽所決定的螺旋線方向(圖2) [3]。
2.2兩相交流復合磁化的合磁場
眾所周知,三相交流電源中任意兩相的時間相位差為120°[4],故浸液復合磁化探傷裝置中產生的縱(y)向和周(x)向磁化場可用下列兩式表示
式中h1,h2―――縱向和周向磁場的瞬時值,A/m仲維暢:浸液復合磁化探傷裝置產生的磁場分析
H1,H2―――縱向和周向磁場的最大值,A/m
ω―――交流電的角頻率,(°)/s
ψ―――初相角,(°)
一般情況下H1≠H2。為了計算和作圖的方便且不失普遍性,可選擇計時的起點,使ψ=0。
同2.1節,在工件軸線以外的任意點上合磁場hr在h1和h2所決定的平面內,每一瞬間都由h1和h2的矢量和給出,如圖3所示,hr隨著時間的推移在同一平面內作順時針旋轉,其瞬時量值也不斷地增大或縮小(矢量的頂點沿著圖3b的橢圓運動),即hr是個平面旋轉橢圓形磁場(Hr是其最大值)。
若h1=h2,則合磁場為平面旋轉正圓形磁場
3餅形工件的圓周狀裂紋
由圖1和3可見,上述兩種復合磁化的合磁場都只存在于XOY平面內,都無垂直于XOY平面的Z方向分量,所以也就不可能用串棒法發現垂直于Z軸的圓弧狀裂紋(圖4)。而用掛壁式磁化時,此類裂紋可能不再和XOY平面相切,因而被hr的X或Y分量發現,如探傷實踐所顯示的那樣。
4復合磁化時零件的退磁因子
根據磁場的疊加原理[5],即磁場HY的作用效果與是否存在HX無關,故復合磁化時工件的縱向(或周向)退磁因子也不受任何其它磁場的影響,與它們分別進行縱向(或周向)磁化時完全相同。在該裝置的使用中未出現有關退磁因子問題的原因很可能是由于縱向磁化場極強所致。
摘自：中國計量測控網
