闭合磁路线圈法在磁粉检测中的应用

　　1　引言

　　在进行GE叶片磁粉探伤时,需要进行纵向磁化,纵向磁化一般采用线圈法。由于许多叶片的长径比较小,所以需要采用一定的延长棒增大长径比以满足磁化要求。现在采用的是将两个叶片沿纵向连接来增大长径比,进行线圈磁化。但有些叶片体积大,在进行线圈磁化时,操作十分不便。现寻求一种将零件夹持在闭合磁路中的探伤方法,以此来解决常规操作的不便,并探讨该方法的可行性。

　　2　理论分析

　　2.1　纵向磁化传统理论

　　线圈磁化时,零件受线圈产生的磁场H1感应;同时由于零件在磁场作用下两端形成N、S极,会产生另一个附加磁场H2(如图1所示)。在空间中任意一点的磁场强度向量是磁化场H1和附加磁场H2的向量之和。即任意一点的磁场强度H=H1+H2。在零件内H2与线圈产生的磁场H1方向相反,降低了线圈磁场的作用。通常把H2叫做退磁场,其大小可以表示为:

　　式中　N—退磁因子

　　Pm—零件表面的面磁荷密度

　　μ0—空气的磁导率

　　由(1)式可知,退磁场H2与退磁因子N成正比。而零件不同的长径比是影响零件退磁因子大小的关键因素。表1为长椭球形状零件的退磁因子与长径比的关系。

　　由表1可以看出,退磁因子随着长径比的增加而减小。这就是在线圈磁化时为什么长条形零件比短粗形零件容易磁化的原因。

　　2.2　延长棒纵向磁化方法

　　实际检测中在遇到短粗形零件时,为了使之易于磁化或满足磁化要求,就给零件加上延长棒。这时磁场如图2所示[2]:

　　从图2可知,在磁场H1的作用下,在短圆棒和延长棒的两端分别形成了磁极S1、N1和S2、N2。由于在使用延长棒时,延长棒都应紧贴零件,即N1、S2之间的距离L很小,远小于零件的尺寸。所

以在零件上任意一点产生的磁位可由磁偶极子的远场公式求得:

　　式中　 m—空间某点的磁位

　　qm—磁偶极子的强度

　　L—磁偶极子两极之间的距离

　　θ—空间某点与磁偶极子中点连线和磁偶极子连线的角度

　　μ0—空气的磁导率

　　r—空间与磁偶极子之间的距离

　　由于在零件的各点上其r值都远远大于L。所以N1、S2在零件各个点上产生磁位 m都约等于0。因此零件受到的退磁场主要是受S2、N1两个磁极的影响。这就相当于把零件的长度增加到S2、N1之间的长度。由此可以增加零件的长径比,降低退磁因子。这就是在线圈法时使用延长棒的原理。

　　2.3　闭合磁路线圈法理论分析