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1、1,磁粉检测技术,2,3.1 磁粉检测概述,一、磁粉检测基本原理,利用磁现象检测铁磁材料表面近表面缺陷的方法技术磁化的过程缺陷漏磁场的产生是磁粉检测的基础,1.什么是磁粉检测,3,3.1 磁粉检测概述,1922年 美国人霍克提出1928年 弗雷斯特 周向磁化1930年 首次成功应用1934年 美国磁通公司成立1950年 前苏联航空研究院 瑞加德罗,2.磁粉检测发展历程,3.磁粉检测现状,4,3.1 磁粉检测概述,4.磁粉检测特点,优点：显示直观：磁痕灵敏度高：微米级适应性好：各种形状工件，各个方向缺陷重复性好工艺简单，成本低，效率高,5,3.1 磁粉检测概述,缺点：材料局限性大：铁磁性材料只能
2、检测表面近表面缺陷难以定量缺陷深度目视法：经验要求高受工件几何形状影响会产生非相关磁痕部分磁化方法可能烧伤工件,6,二、缺陷漏磁场,铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍，如果材料中存在不连续性(包括缺陷造成的不连续性种结构、形状、材质等原因造成的不连续性)，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。,1.漏磁场的形成,3.1 磁粉检测概述,7,磁感应线的折射,3.1 磁粉检测概述,8,3.1 磁粉检测概述,9,2.漏磁场的影响因素,磁化场：强度、种类,3.1 磁粉检测概述,10,缺陷：方向、
3、位置、大小、性质、形状,3.1 磁粉检测概述,11,3.1 磁粉检测概述,材质表面涂层,12,三、磁粉检测方法分类,1.按施加磁粉时机分,剩磁法连续法,2.按显示材料分,荧光法非荧光法,3.1 磁粉检测概述,13,3.按磁粉分散介质分,干法湿法,4.选择依据,形状尺寸材质检测要求,3.1 磁粉检测概述,14,3.1 磁粉检测概述,四、磁粉检测应用领域,机械、航空航天、化工、石油、造船、冶金、铁路原材料检测半成品检验成品检验返修检验,15,3.2 磁化与退磁,一、磁化电流,1.交流电,16,优点：对表面缺陷检测灵敏度高容易退磁电源易得，设备结构简单能够实现感应电流法磁化能够实现多向磁化磁化变截面
4、工件磁场分布较均匀有利于磁粉迁移用于评价直流电磁化发现的磁痕适于在役工件的检验,3.2 磁化与退磁,17,局限性：剩磁不稳定检测深度小,3.2 磁化与退磁,18,2.整流电,方向不变，大小变化,单相半波整流单相全波整流三相半波整流三相全波整流,单相半波整流三相全波整流,3.2 磁化与退磁,19,单相半波整流电,3.2 磁化与退磁,20,优点：兼有直流的渗透性和交流的脉动性剩磁稳定能提供较高的灵敏度和对比度,3.2 磁化与退磁,局限性：退磁较困难缺陷检测深度不如三相全波和直流电,21,三相全波整流电,3.2 磁化与退磁,22,优点：具有很大的渗透性和很小的脉动性剩磁稳定设备需要输入的功率小局限性
5、：退磁困难退磁场大变截面工件磁化不均匀不适用于干法周向和纵向磁化工序间要退磁,3.2 磁化与退磁,23,3.直流电,优点：具有最强的渗透性，检测缺陷深度最大剩磁稳定,局限性：退磁最困难退磁场大不适用于干法电源供给不便,4.冲击电流,3.2 磁化与退磁,24,5.磁化电流的选择,交流电磁化湿法检验，对表面微小缺陷灵敏度高交流电的渗入深度不如直流电和整流电交流电用于剩磁法检验时，应有断点相位控制装置交流电磁化连续法检验主要与电流有效值有关，剩磁检验主要与电流峰值有关整流电中交流成分越大，检测较深缺陷能力越小直流电检测缺陷深度最大冲击电流只能用于剩磁法检验和专用设备,3.2 磁化与退磁,25,二、磁
6、化方法,磁场方向与发现缺陷的关系分类依据：在工件中建立磁场的方向,周向磁化纵向磁化复合磁化,3.2 磁化与退磁,26,1.周向磁化,建立一个沿圆周方向的磁场发现纵向和接近纵向的缺陷,3.2 磁化与退磁,27,（1）直接通电法,3.2 磁化与退磁,28,棒材磁场分布,安培环路定理,3.2 磁化与退磁,29,3.2 磁化与退磁,30,管材磁场分布,3.2 磁化与退磁,31,32,优点：简单和复杂工件都只需一次通电就可磁化所需电流值与长度无关，磁化规范计算容易工件端头无磁极，不会产生退磁场工艺简单、效率高灵敏度较高,局限性：可能烧伤工件不能检测管材内壁细长工件夹持易变形,3.2 磁化与退磁,33,工
7、件烧伤的原因：夹持部位有铁锈、氧化皮、脏物磁化电流过大夹持压力不足通电时松开或夹持工件接触面积过小,3.2 磁化与退磁,34,（2）中心导体法,3.2 磁化与退磁,35,磁场分布,3.2 磁化与退磁,36,37,优点：电流不直接流经工件，不会烧伤空心工件内外表面以及端面都会产生磁场工艺简单、效率高灵敏度较高,局限性：厚壁工件的外表面检测灵敏度远低于内表面检测大直径管时，需采用偏置心棒法仅适用于有孔工件,3.2 磁化与退磁,38,3.2 磁化与退磁,39,（3）支杆法,3.2 磁化与退磁,40,3.2 磁化与退磁,41,触头材料：钢或铝，不用铜局部磁化方法：间距150-200mm磁化电流：3.5
8、-5A/mm,灵敏度高，机动性强，灵活方便不受工件形状尺寸限制效率不高，速度慢可能引起工件烧伤,3.2 磁化与退磁,42,2.纵向磁化,建立一个沿轴向方向的磁场发现横向和接近横向的缺陷,3.2 磁化与退磁,43,（1）线圈法,3.2 磁化与退磁,44,退磁场,3.2 磁化与退磁,45,具体要求：为避免退磁场的影响，短工件应接长工件纵轴应平行于线圈轴线可将工件紧贴线圈内壁放置进行磁化长工件分段磁化，每段要有10%重叠区不同填充系数有效磁化区不同大型或异型工件可采用绕电缆法磁化,3.2 磁化与退磁,46,3.2 磁化与退磁,47,3.2 磁化与退磁,48,优点：非电接触方法简单大型或异型工件采用绕
9、电缆法效果好检测灵敏度较高局限性：退磁场影响大端面缺陷检测灵敏度低要采用快速断电法减小端部效应,3.2 磁化与退磁,49,（2）磁轭法,3.2 磁化与退磁,50,整体磁化的要求：磁极截面大于工件截面避免工件和磁极之间的气隙极间距大于1米时，磁化不充分形状复杂的长工件，不宜整体磁化,局部磁化的要求：磁极间距L：75200mm,3.2 磁化与退磁,51,3.2 磁化与退磁,52,3.2 磁化与退磁,53,（3）感应电流法,3.2 磁化与退磁,54,3.复合磁化,（1）纵向直流磁化与周向交流磁化复合,3.2 磁化与退磁,55,（2）交叉磁轭复合磁化,3.2 磁化与退磁,56,3.2 磁化与退磁,57
10、,（3）交叉线圈复合磁化,3.2 磁化与退磁,58,（4）纵向感应磁化与周向交流磁化复合,3.2 磁化与退磁,59,4.磁化方法选择考虑因素,工件的尺寸大小工件的外形结构工件的表面状态工件过去的断裂状况以及应力分布,3.2 磁化与退磁,60,三、退磁,1.剩磁的产生及影响,铁磁性材料的特性决定，剩磁大小和工件的材质、几何形状、磁化场强度、方向等因素有关。,3.2 磁化与退磁,61,影响附近磁罗盘和仪表精度以及正常使用吸附铁屑磁粉，影响工件后续加工表面粗糙度和刀具寿命磁粉难以清除电弧焊过程电弧吹偏油路系统：吸附铁屑磁粉，影响供油畅通滚珠轴承：吸附铁屑磁粉，造成磨损电镀钢件：电镀电流偏离，影响质量
11、,3.2 磁化与退磁,影响,62,后续热处理工艺加热温度高于居里点低剩磁高磁导率材料剩磁不影响使用工件将处于强磁场附近工件将受电磁铁夹持交流电两次磁化工序之间直流电两次磁化，且后道工序磁化更强,3.2 磁化与退磁,不需退磁的情况,63,2.退磁的原理,换向衰减同时进行,3.2 磁化与退磁,64,3.退磁的方法,（1）交流退磁,通过法,3.2 磁化与退磁,65,3.2 磁化与退磁,衰减法,66,3.2 磁化与退磁,67,（2）直流退磁,3.2 磁化与退磁,68,退磁磁场强度应大于磁化最大磁场强度周向磁化退磁：先纵向磁化再退磁交流电磁化用交流电退磁，直流电磁化用直流电退磁，直流退磁后再进行一次交流
12、退磁效果更好通过法退磁：工件与线圈轴平行，短工件接长退磁，不能用铁磁性盘摆放工件退磁，环形或复杂工件应旋转通过退磁机与工件东西放置，与地磁场垂直可有效退磁已退磁工件远离退磁机和磁化装置,4.退磁的注意事项,3.2 磁化与退磁,69,5.剩磁的检测,3.2 磁化与退磁,70,3.3 磁化规范,磁化规范：工件在磁化时选择磁化电流应遵循的规则。考虑因素：工件、检测要求、磁化方法、设备来源：实际应用、实际研究的总结范围：宽磁化电流：以峰值表示,71,一、磁化规范制定方法,1.经验数值法,（1）工件表面磁场值,工件表面磁化强度达到一定数值，就可以满足检测条件要求,3.3 磁化规范,72,其中：电流I单位
13、：A直径D单位：mm非圆工件：D=周长/,3.3 磁化规范,73,（2）工件内的磁感应强度,工件内磁感应强度达到一定数值，就可以满足检测条件要求，具体要求可选下列二者之一：工件内磁感应强度达到0.8T；工件内磁感应强度达到饱和磁感应的80%。,3.3 磁化规范,74,3.3 磁化规范,75,科学、合理难以得到所有材料的磁化曲线常用钢材磁特性曲线速查手册,3.3 磁化规范,76,2.标准试片法,常用试片：A型、C型操作步骤用于复杂形状工件,3.3 磁化规范,77,3.磁特性曲线法,3.3 磁化规范,78,：初始磁化区：激烈磁化区：近饱和区：基本饱和区：饱和区,3.3 磁化规范,79,3.3 磁化
14、规范,80,二、周向磁化规范,1.直接通电法,3.3 磁化规范,81,2.中心导体法,磁化规范同直接通电法,偏心放置：,3.3 磁化规范,82,3.支杆法,3.3 磁化规范,83,三、纵向磁化规范,低充填：10高充填：中充填：10,3.3 磁化规范,84,1.低充填（10）线圈连续法纵向磁化,（1）偏心放置,IN：线圈的安匝数L/D：工件的长径比,3.3 磁化规范,85,（2）同心放置,IN：线圈的安匝数L/D：工件的长径比R：线圈的半径（mm）,3.3 磁化规范,86,2.高充填（）或电缆缠绕法线圈连续法,3.3 磁化规范,87,3.中充填（10）线圈连续法,被检工件为空心时：,3.3 磁化
15、规范,88,4.剩磁法 线圈纵向磁化,3.3 磁化规范,89,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,一、磁粉检测设备种类及特点,1.固定式磁粉探伤机,2.移动式磁粉探伤机,3.便携式磁粉探伤仪,90,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,二、磁粉检测辅助器材,1.光源,（2）紫外光,（1）可见光,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,102,（3）黑光灯,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,103,104,2.磁场测量仪表,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,105,三、磁粉检测标准试片,1.A型标准试片,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,
16、106,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,107,2.C型标准试片,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,108,3.B型标准试片,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,109,4.直流环形标准试片,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,110,5.交流环形标准试片,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,111,6.磁场指示器,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,112,四、磁粉和磁悬液,1.磁粉分类,根据磁痕显示光源分类：非荧光磁粉 荧光磁粉,根据分散剂分类：干式磁粉 湿式磁粉,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,113,2.磁粉性能,（1）磁性（2）粒度（3）形状（4）密度（5）流动性（6）识别度,3.4 磁
17、粉检测设备、器材与材料,114,3.磁悬液,（1）分散剂（2）浓度（3）配制,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,115,4.性能测试,（1）磁粉磁性,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,116,（2）磁粉粒度,（3）磁悬液浓度,（4）磁悬液磁性粉末含量,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,117,3.4 磁粉检测设备、器材与材料,118,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,一、磁粉检测工艺,1.检测方法的选择,（1）连续法与剩磁法,119,（2）干法与湿法,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,120,2.磁化方法、磁化电流的选择,3.磁粉的选择,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,121,4.工艺程序,预处理
18、磁化施加磁粉或磁悬液检查退磁后处理,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,122,二、磁痕分析,1.假磁痕不是由于磁力作用形成的磁痕工件表面粗糙工件表面氧化皮、锈蚀、油漆斑点工件表面油脂、纤维等脏物磁悬液浓度过大，磁粉施加方法不当,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,123,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,124,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,125,2.非相关磁痕非有害缺陷漏磁场形成的磁痕工件截面突变工件磁导率不均匀磁写磁化电流过大,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,126,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,127,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,128,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,129,3.5
19、磁粉检测工艺和磁痕分析,130,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,131,3.相关磁痕有害缺陷漏磁场形成的磁痕,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,132,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,133,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,134,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,135,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,136,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,137,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,138,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,139,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,140,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,141,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,142,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,143,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,144,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,145,146,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,147,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,148,三、磁粉检测工艺卡,3.5 磁粉检测工艺和磁痕分析,
