1

Metoda magnetyczna MT

Zastosowanie do materiałów ferromagnetycznych:

stopy żelaza - stale ferrytyczne, żeliwa, staliwa,
stopy niklu, kobaltu

Ferromagnetyk – materiał posiadający zdolność do

trwałego namagnesowania

Wykrywanie wad:

•

powierzchniowych,

•

znajdujące się blisko pod powierzchnią,
pęknięcia, zakucia, porowatości

•

często niewidocznych podczas badań wizualnych.
.

2

Istota metody

Wykorzystanie zjawiska
towarzyszącego wzbudzaniu pola
magnetycznego w badanym
elemencie.
Polega na poszukiwaniu tzw.
lokalnego, rozproszenia
wzbudzonego pola
magnetycznego na powierzchni
badanego elementu w bezpośredniej
bliskości nieciągłości.

Wielkości

charakteryzujące pole

magnetyczne

 - Strumień magnetyczny [Wb]
suma wszystkich linii pola, przechodzących przez
określony przekrój.
B - Indukcja magnetyczna [T]
gęstość strumienia magnetycznego,
liczba linii pola przypadającą na jednostkę
powierzchni

B = /S

S – pole powierzchni

3

Wielkości

charakteryzujące pole

magnetyczne

 - Strumień magnetyczny [Wb]
suma wszystkich linii pola, przechodzących przez
określony przekrój.
B - Indukcja magnetyczna [T]
gęstość strumienia magnetycznego,
liczba linii pola przypadającą na jednostkę
powierzchni

B = /S

S – pole powierzchni

4

5

Wielkości charakteryzujące pole

magnetyczne

H

– natężenie pola magnetycznego

[A/m]

wielkość wektorowa

W odległości r od przewodnika przez

który płynie prąd o wielkości I

H = I/2r

Wewnątrz długiej cewki o długości L,

gęstości zwojów n, przez którą płynie

prąd I

H = nI/L

I

r
H

6

Charakterystyka pola

magnetycznego

H

– natężenie pola magnetycznego [A/m]

wielkość

wektorowa

H - pole magnetyczne wytworzone w odległości r

od przewodnika przez który płynie prąd o

wielkości I

H = I/2r

H - pole magnetyczne wytworzone wewnątrz długiej

cewki

o długości L, gęstości zwojów n, przez

którą płynie

prąd I

H = nI/L

7

Charakterystyka pola

magnetycznego

Indukcja magnetyczna – zjawisko powstania polaryzacji
magnetycznej ciała, tj. wypadkowego momentu
magnetycznego spowodowanego oddziaływaniem momentów
magnetycznych elektronów (orbitalnych i spinowych) z
zewnętrznym polem magnetycznym o natężeniu H

I = µ

o



m

H

- wektor namagnesowania

µ

o

– przenikalność magnetyczna próżni,

χ

m

– podatność magnetyczna materiału,

B – indukcja magnetyczna (gęstość strumienia
magnetycznego) danego ośrodka

B = µ

o

(1+

m

)H = µ

o

µ

m

H

µ

o

= 1+

m

-

względna przenikalność magnetyczna materiału

B = B

o

+ I

B

o

- indukcja magnetyczna próżni

8

Zależność pomiędzy B i H

B = H x 

µ – przenikalność magnetyczna materiału

µ = µ

o

µ

r

µ

r

= µ/µ

o

– przenikalność magnetyczna względna

µ

o

– przenikalność magnetyczna próżni

Podział materiałów ze względu na przenikalność magnetyczną

względną

1. diamagnetyki - μr < 1 (woda, krzem, miedź, bizmut,

srebro)

2. paramagnetyki - μr > 1 (platyna, aluminium,

powietrze)

3. ferromagnetyki - μr >> 1 (żelazo, kobalt, nikiel)

9

Krzywe magnesowania materiałów

ferromagnetycznych

Ferromagnetyk miękki

Ferromagnetyk twardy

B

r

- magnetyzm szczątkowy,

H

c

– pole koercji

Magnetyzm szczątkowy – wektor namagnesowania próbki
po usunięciu pola magnetycznego H
Pole koercji – pole magnetyczne potrzebne do usunięcia
magnetyzmu szczątkowego

10

Wpływ nieciągłości na pole

magnetyczne

Nieciągłości niewykrywalne metodą magnetyczną:
1) położone równolegle do linii pola

magnetycznego

2) położone w głębi materiałów
Nie powodują zaburzenia linii sił pola

magnetycznego

11

Wpływ nieciągłości na pole

magnetyczne

Nieciągłości wykrywalne metodą magnetyczną:
prostopadłe do kierunku linii sił pola:
-

wychodzące na powierzchnię materiału

-

zlokalizowane pod powierzchnią.

Nieciągłości będąc miejscem o większej oporności

magnetycznej powodują zaburzenie strumienia

magnetycznego w wyniki czego część

strumienia okrąża nieciągłości, a tym samym

powoduje rozproszenie pola

magnetycznego wokół nieciągłości.

12

Wykrywalność nieciągłości metodą

magnetyczną

magnesowanie prądem przemiennym:
•

położone do głębokości ok. 2mm,

magnesowanie prądem stałym:
•

położone do głębokości ok. 3mm,

•

o wysokości 0,1 mm,

•

o szerokości 0,001 mm,

•

o długości 0,3 mm,

•

wykrywalność optymalna - kąt pomiędzy

nieciągłością i kierunkiem pola magnetycznego jest

prostopadły,

•

wykrywalność zmniejszona - ww. kąt jest powyżej

30

13

Przebieg badań

magnetycznych

1. Wytworzenie pola magnetycznego w

badanych obiektach – magnesowanie
obiektów

2. Ujawnienie niejednorodności pola

magnetycznego - rozproszenie linii pola
magnetycznego

14

Rodzaje magnesowania

obiektów

1. Wprowadzenie pola

magnetycznego do obiektów -
magnesowanie za pomocą
elektromagnesów jarzmowych

2. Przepływ prądu elektrycznego

przez badany obiekt

15

Rodzaje magnesowania

Magnesowanie za pomocą

elektromagnesów

jarzmowych

• jednorodne prostoliniowe pole
magnetyczne między
nadbiegunnikami,
• do obiektów wprowadzany pole
magnetyczne, a nie prąd elektryczny,
nie powoduje przypaleń,
• zasilanie prądem stałym lub
zmiennym
• natężenie pola magnetycznego
24,5 kA/m

16

Magnesowanie za pomocą cewek

przelotowych

przekrój okrągły
(kwadratowy),
pole magnetyczne podłużne,
badanie obiektów do 1,2 m

17

Magnesowanie przy użyciu cewek

obejmujących

cewki formowane z kabli
prądowych,
przewody wiodące prąd

18

Magnesowanie przez bezpośredni

przepływ prądu prze badany obiekt

doprowadzenie prądu: tarcze
dociskowe,

elektrody,

zaciski,

nagrzewanie - nadpalenia

,

19

Magnesowanie przez indukcyjne

wzbudzanie prądu elektrycznego

• stosowane jedynie dla obiektów pierścieniowych,
• prąd przemienny,
• badany obiekt - wtórne uzwojenie transformatora,
• bezkontaktowe - nie powoduje przypaleń

20

Ujawnianie pola magnetycznego

Za pomocą:
1) Proszku magnetycznego (zawiesiny),
2) Poruszających się cewek indukcyjnych,
3) Półprzewodników czułych na działanie

pola magnetycznego,
generatory Halla, diody, tranzystory,

4) Taśmy magnetycznej, która rejestruje

rozproszone pole magnetyczne

21

1. Metoda proszkowa

Ujawnianie pola magnetycznego za pomocą

proszku magnetycznego,

• drobne ziarenka ferromagnetyczne,

magnetyt Fe

3

O

4

- najczęściej,

tlenek gamma Fe

2

O

3

,

czyste żelazo - rzadziej

• Cząstki proszku wielkości kilku µm - małe magnesy,

przyciągane do szczelin przez pole rozproszone,

pokrywają je i wskazują miejsca nieciągłości.

• Możliwość ujawniania nieciągłości o szerokości ok.

1µm.

• Metoda sucha lub mokra

22

Rodzaje proszków

magnetycznych

1. czarne – oględziny w świetle widzialnym białym,

2. barwne – oględziny w świetle widzialnym białym,

3. fluorescencyjne – oględziny w świetle

ultrafioletowym,

4. barwno-fluorescencyjne - oględziny w świetle

białym lub ultrafioletowym.

23

Wzorce kontrolne

•

kontrola jakości zawiesin magnetycznych,

•

wykonane ze stali magnetycznie twardej,

•

zawierają siatkę wielu pęknięć o różnych
szerokościach,

•

wskazania wzorca dla badanej zawiesiny
porównywane z fotografią wskazań dla
zawiesiny o odpowiedniej jakości.

24

Ujawnianie pola magnetycznego

2

.

Użycie cewki indukcyjnej

(strumieniomierza)

1)

Zmiana pola magnetycznego, w którym znajduje się

cewka, wywołuje zmianę strumienia indukcji

magnetycznej, co wywołuje indukcję prądu

elektrycznego (napięcia) w cewce – prawo indukcji,

2)

Do pomiaru stałego pola magnetycznego (jakim jest

pole rozproszone przez nieciągłość) używa się cewek

ruchomych: wirujących lub drgających,

3)

Wielkość napięcia elektrycznego indukowanego w

cewce (wartość mierzona) zależy od:



częstotliwości i amplitudy drgającej lub wirującej

cewki (wielkości znane),



natężenia pola magnetycznego (wielkość

szukana)

25

Wykorzystanie cewki indukcyjnej do

identyfikacji rozproszonego pola

nieciągłości

26

Ujawnianie pola magnetycznego

3. Użycie hallotronu

Halltron

– urządzenie wykorzystujące zjawisko

Halla

Indukowanie się napięcia elektrycznego U w
płaskim przewodniku o grubości g przebywającym
w polu magnetycznym H z jednoczesnym
przepływem prądu I

U =
R

H

IH/g

27

Demagnetyzacja

A. badane obiekty winny

być poddane
demagnetyzacji przed
i po badaniach
metoda magnetyczną,

B. operacja ponawiana

wielokrotnie,

C. zmiana kierunku i

natężenia H

28

Demagnetyzacja

Polem zmiennym małej częstotliwości


stosuje się dla obiektów magnesowanych
polem stałym



częstotliwość pól demagnesujących 1-10 Hz,
rozmagnesowanie w całej objętości.

Polem przemiennym


stosuje się dla obiektów magnesowanych
polem przemiennym



częstotliwość pola przemiennego 50 Hz, lub o
małej częstotliwości 16

2

/

3

Hz.