Специальные главы физики

6.1. Магнитный контроль

Магнитный контроль основан на взаимодействии магнитного поля с материалом объекта, поэтому он может быть использован только для контроля изделий из ферромагнитных материалов (чугун, сталь).

Сущность методов магнитного контроля заключается в регистрации искажений магнитного поля, возникающих в местах наличия дефектов при намагничивании изделия, или изменения его магнитных характеристик вследствие изменения фазового состава и структуры сплава.

Цели магнитного контроля: а) выявление поверхностных дефектов (магнитная дефектоскопия); б) оценка структуры и свойств сплавов (магнитная структуроскопия); в) измерение толщины защитных немагнитных слоев на поверхности отливок из ферромагнитных сплавов (магнитная толщинометрия).

Магнитная дефектоскопия позволяет обнаружить поверхностные, а также подповерхностные дефекты на глубине до 2-5 мм. Контроль методом магнитной дефектоскопии заключается в регистрации магнитного поля рассеяния (МПР), которое образуется над дефектом при намагничивании изделия. Для этого изделие помещают во внешнее магнитное поле (рис. 6.1, а). Магнитная индукция в зоне дефекта   (Ф – магнитный поток; F_д – эффективная площадь поперечного сечения бразца в зоне дефекта) будет больше магнитной индукции в бездефектной зоне   (F – эффективная площадь поперечного сечения в бездефектной зоне) (рис. 6.1, б). Согласно зависимостям  и в зоне дефекта при  получим  . Как известно, магнитные силовые линии не могут прерываться, поэтому снижение магнитной проницаемости образца в зоне дефекта приводит к тому, что часть магнитного потока выходит из образца в окружающую среду.  При этом происходит преломление магнитных силовых линий в соответствии с выражением

,              (6.1)

где a₁ и a₂ – углы входа и выхода магнитных силовых линий; m₁ и m₂ – относительная магнитная проницаемость материала изделия и окружающей среды (воздуха). Подставляя в уравнение (6.1) значения относительной магнитной проницаемости для железа (»1000) и воздуха (»1), получим соотношение . Это означает, что магнитные силовые линии выходят из ферромагнитного материала в окружающую среду почти перпендикулярно к поверхности образца и образуют МПР дефекта (см. рис.6.1, а). Ширина Sп поля на поверхности изделия значительно больше ширины S_д дефекта, что делает возможным визуальное обнаружение дефекта путем нанесения на поверхность ферромагнитного порошка. В местах выхода магнитных силовых линий на поверхность порошок образует валик, повторяющий характер и форму дефекта. Таким образом, физическая сущность магнитной дефектоскопии заключается в формировании и выявлении магнитного поля рассеяния.