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1、无损检测,第4章 磁粉检测,本章学习要求：,1.掌握磁粉检测的基本原理。 2.掌握磁粉检测中的磁化技术。 3. 了解退磁的基本方法。,4.1 磁粉检测的基本原理,磁粉探伤(MPI, Magnetic Particle Inspection)是利用缺陷处漏磁场与磁粉相互作用来检测铁磁性材料表面及近表面的缺陷的。当被检体被磁化时，被检体表面、近表面若存在裂纹、气孔等缺陷，便会在缺陷处形成一漏磁场，此漏磁场将吸附探伤中施加的磁粉，判断有无缺陷一目了然。,4.1 磁粉检测的基本原理,4.1 磁粉检测的基本原理,磁粉探伤的特点 磁粉探伤的检测灵敏度取决于被检体的磁特性、有效磁场强度与缺陷方向之间的关系，
2、探伤中应考虑磁化电流大小、磁场方向及磁化方式。,磁粉探伤显示直观，能确定缺陷的位置、大小、形状，操作简单，成本较低，但磁粉探伤只能检查铁磁性材料表面、近表面的缺陷，而且难以确定其缺陷的深度。,4.1 磁粉检测的基本原理,1 金属的铁磁性,在外磁场的作用下，铁磁性材料会被强烈磁化。反映外加磁场强度H与铁磁性材料内部磁感应强度B之间联系的闭合曲线称为磁滞回线。,4.1 磁粉检测的基本原理,根据磁滞回线形状的不同，可以把铁磁性材料划分为软磁性和硬磁性材料两类。,软磁性材料的磁滞特性不显著，矫顽磁力很小，剩磁非常容易消除； 硬磁性材料的磁滞特性则非常显著，矫顽磁力和剩磁都很大，适于制造永久磁铁。,4.
3、1 磁粉检测的基本原理,(2) 漏磁场,所谓漏磁场是指被磁化物体内部的磁力线在缺陷或磁路截面发生突变的部位离开或进入物体表面所形成的磁场。,2 退磁场与漏磁场 (1) 退磁场,退磁场与物体的磁极化强度成正比。,漏磁场的成因在于磁导率的突变。设想一被磁化的工件上存在缺陷。由于缺陷内含的物质一般有远低于铁磁性材料的磁导率，因而造成了缺陷附近磁力线的弯曲和压缩。如果该缺陷位于工件的表面或者近表面，则部分磁力线就会在缺陷处逸出工件表面进入空气，绕过缺陷后再折回工件，由此形成缺陷的漏磁场。,4.1 磁粉检测的基本原理,(3) 漏磁场与磁粉的相互作用,磁粉检测的基础是缺陷的漏磁场与外加磁粉的磁相互作用，即
4、通过磁粉的聚集来显示被检工件表面上出现的漏磁场，再根据磁粉聚集形成的磁痕的形状和位置分析漏磁场的成因并评价缺陷。,在漏磁场力的作用下，磁粉向磁力线密集处移动，最终被吸附在缺陷上。由于缺陷的漏磁场有比实际缺陷本身大数倍乃至数十倍的宽度，故而磁粉被吸附后形成的磁痕能够放大缺陷。通过分析磁痕评价缺陷，即是磁粉检测的基本原理。,4.1 磁粉检测的基本原理,3 影响漏磁场强度的主要因素,外加磁场强度 缺陷的位置与形状 被检表面的覆盖层 材料状态,4.2 磁化过程,1 磁化方法,周向磁化,纵向磁化,进行磁粉检测需要将被检工件磁化。鉴于实际缺陷可能有各种取向，因此在实际检测中，常需要采用不同的磁化方法，以使
5、工件的磁力线能与缺陷表面基本正交，获得尽可能强的缺陷漏磁场。,4.2 磁化过程,(1) 周向磁化 整体周向磁化：适用于小型零部件。,a) 直接通电法,b) 中心导体法,4.2 磁化过程,局部周向磁化：适用用于大型结构。,触头法检测,触头法检测的磁场强度,4.2 磁化过程,平行电缆法检测,对接焊缝,角焊缝,4.2 磁化过程,(2) 纵向磁化,电磁轭整体磁化,电磁轭局部磁化,磁轭法,4.2 磁化过程,(3) 复合磁化,管道局部磁化,线圈法,同时在被检工件上施加两个或两个以上不同方向的磁场，其合成磁场的方向在被检区城内随着时间变化，经一次磁化就能检出各种不同取向的缺陷。 交叉电磁轭复合磁化 主要优点
6、：灵敏可靠，检测效率高。,4.2 磁化过程,2 磁化电流,交流磁化 直流磁化 永久磁铁磁化,4.2 磁化过程,3 磁化规范,纵向磁化管道安匝数,为获得较高的磁粉检测灵敏度，在被检工件上建立的磁场就必须具有足够的强度。使用电磁轭的纵向磁场进行检测时，可以通过测量其提升力确定被磁化区域的磁场强度是否满足要求。当使用最大的磁极间距时，要求交流电磁轭至少应有44N的提升力；直流电磁轭至少应具有177N的提升力。,4.2 磁化过程,4 系统灵敏度与灵敏度评价,磁粉检测系统性能试板,人工缺陷试环,试板和试环主要用于评价磁粉检测系统的综合性能，并间接地考察检测的操作方法是否合理。,4.3 磁化过程,磁场指示
7、器除具备上述用途以外，还可以定性地反映被检表面的磁场分布特征，确定磁粉检测的磁化规范。,磁场指示器,4.3 磁粉检测技术,磁粉检测的步骤,4.3 磁粉检测技术,1 表面预处理,检测前应对被检测表面作如下预处理： 被检表面应充分干燥。 化学或机械方法彻底清除被检表面上可能存在的油污，铁锈，氧化皮，毛刺，焊渣及焊接飞溅等表面附着物。 必须采用直接通电法检测带有非导电涂层的工作时，应预先彻底清除掉导电部位的局部涂料，以避免因触点接触不良而产生电弧，烧伤被检表面。,4.3 磁粉检测技术,2 施加磁粉的方法,干法,湿法,4.3 磁粉检测技术,3 检测方法 (1) 连续法,4.3 磁粉检测技术,(2) 剩
8、磁法 利用磁化过后被检工件上的剩磁进行磁粉检测的方法,特点：,剩磁法的检测效率高，其磁痕易于辨识，并有足够的检测灵敏度，但复合磁化方法不能在剩磁法检测中使用。一般情况下，剩磁法检测也不使用干粉。,4.3 磁粉检测技术,4 磁痕分析与记录 磁痕观察 磁痕分析,发纹、非金属夹杂物、分层、材料裂纹、锻造裂纹、折叠、焊接裂纹、气孔、淬火裂纹、疲劳裂纹,4.3 磁粉检测技术,5 退磁,理由 方法 效果,4.3 磁粉检测技术,6 后处理,磁粉检测以后，应清理掉被检表面上残留的磁粉或磁悬液。油磁悬浮液可用汽油等溶剂消除；水磁悬液应先用水进行清洗，然后干燥。如有必要，可在被检表面上涂覆防护油。干粉可以直接用压
9、缩空气清除。,4.3 磁粉检测技术-自动化检测技术,CCD技术+计算机技术+图象处理技术,4.3 磁粉检测技术-应用实例1,Magnetic particle wet fluorescent indication of a crack in a bearing,7 磁粉检测应用实例,4.3 磁粉检测技术-应用实例2,Magnetic particle wet fluorescent indication of a crack in the crane hook,Magnetic particle wet fluorescent indication of a crack in casting,
10、4.3 磁粉检测技术-应用实例3,Magnetic particle wet fluorescent indication of cracks at a fastener hole,4.3 磁粉检测技术-应用实例3,Magnetic particle dry powder indication of a crack in a saw blade,4.3 磁粉检测技术-应用实例4,Magnetic particle dry powder indication of cracks in weldment,4.3 磁粉检测技术-应用实例5,Indication of cracks running between attachment holes in a hinge,4.3 磁粉检测技术-应用实例4,