【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 退磁曲線是指最大磁滯回線在第二象限中部分 ， 即 Hc至 Br之間的曲線段 。 如下圖所示 。 在退磁曲線上任一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 B與 H的乘積 ， 是標(biāo)志磁性材料在該點(diǎn)上單位體積內(nèi)所具有的能量 。 因?yàn)槌朔e （ BH） 的量綱是磁能密度 ， 所以叫（ BH） 為磁能積 。 （ BH） 的乘積正比于圖中劃斜線的矩形面積 。 可以在退磁曲線上找到一點(diǎn) P其所對(duì)應(yīng)的 B與 H的乘積為最大值 ， 這點(diǎn)叫做最大磁能積點(diǎn) ，其值 （ BH） m叫做最大磁能積 。 磁能積是 Br和 Hc的綜合參數(shù) ， 它表明工件在磁化后所能保留磁能量的大小 ， 亦即剩磁的大小 。 磁能積的數(shù)值越大 ， 表明保留在工件中的磁能越多 。 這在磁粉檢測(cè)中是很有意義 。 最大磁能積可采用等磁能曲線法或幾何作圖法來確定 。 磁場(chǎng)方向：與電流方向有關(guān)，用右手定則確定。 磁場(chǎng)大?。?安培環(huán)路定律計(jì)算 通電直長(zhǎng)導(dǎo)體表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度為： RIH?2?H－－磁強(qiáng)強(qiáng)度（ A/m） I－－電流強(qiáng)度（ A） R－－圓柱導(dǎo)體半徑（ m） 導(dǎo)體外 r處（ rR）和導(dǎo)體內(nèi)部 r處（ rR）磁場(chǎng)強(qiáng)度： rR 時(shí) rR時(shí) 例 例 2 直圓柱導(dǎo)體內(nèi)、外及 表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布 如右圖所示： rIH?2? 22 RIrH?? 應(yīng)用 鋼棒通電法磁化 分別通交流和直流時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布特點(diǎn) 鋼管中心導(dǎo)體法磁化 鋼管中心導(dǎo)體法磁化時(shí)，在 通電中心導(dǎo)體內(nèi)、外磁場(chǎng)分 布與圖 217相同，由于中心 導(dǎo)體為銅棒，其 ，所 以只存在 H。在鋼管上由于 ，所以能感應(yīng)產(chǎn) 生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。并且 鋼管內(nèi)壁的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感 應(yīng)強(qiáng)度都比外壁大。 應(yīng)采用直流電或整流電 理論計(jì)算及應(yīng)用 1?r?1??r? 通電鋼管的磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向：右手定則 磁場(chǎng)大?。? （ 1）鋼管內(nèi)表面 H=0， B=0（直流和交流） （ 2）鋼管外表面及外部 （ 3） 鋼管橫截面 設(shè)管內(nèi)外半徑分別為 R1和 R2，通直流電磁化，由安培環(huán)路定律得 ( ) 鋼管直接通電法磁化時(shí)，由于其內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度為零，所 以不能用磁粉檢測(cè)的方法來檢測(cè)內(nèi)表面即近表面的缺陷。 )(2)(2122212RRrRrIH????21 RrR ??RIH?2? 通電線圈的磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向： 右手定則 磁場(chǎng)大小： 空載通電線圈中心的 磁場(chǎng)強(qiáng)度可用下式計(jì)算 22c osDLNILNIH??? ?????? c o s)c o s( c o s21 0120 nInIB ??? H－－磁場(chǎng)強(qiáng)度（ A/m） N－－線圈匝數(shù) L－－線圈長(zhǎng)度（ m） D－－線圈直徑（ m） －－線圈對(duì)角線與軸線的夾角 線圈縱向磁化的磁化力用安匝（ IN）來表示。 線圈的分類 a 按結(jié)構(gòu)分 電纜纏繞線圈和螺管線圈 b 按填充系數(shù) 低填充 中填充 高填充 c 按 L/D 短螺管線圈 LD 有限長(zhǎng)螺管線圈 LD ? 線圈內(nèi)磁場(chǎng)分布特點(diǎn)： 在有限長(zhǎng)螺管線圈內(nèi)部的 中心軸線上，磁場(chǎng)分布較均 勻，線圈兩端處的磁場(chǎng)強(qiáng)度 為內(nèi)部的 1/2左右，見右圖。 在線圈橫截面上，靠近線圈 內(nèi)壁中心的磁場(chǎng)強(qiáng)度較線圈中 心強(qiáng)，見右圖。 無限長(zhǎng)螺管線圈 LD 內(nèi)部磁場(chǎng)分布均勻，并且磁場(chǎng) 只存在于線圈內(nèi)部，磁力線方向 與線圈的中心軸線平行。 理論計(jì)算 P31 例 1 例 2 應(yīng)用 （ 1）開路磁化：把需要磁化的工件放在線圈中進(jìn)行磁化或?qū)Υ笮凸ぜM(jìn)行繞電纜進(jìn)行磁化，常稱為線圈法。線圈法磁化的磁化力一般用安匝數(shù) (NI)表示。線圈法磁化工件時(shí)，由于在工件兩端產(chǎn)生磁極，因而會(huì)產(chǎn)生退磁場(chǎng)。 （ 2）閉路磁化：把線圈繞在鐵芯上構(gòu)成電磁軛或交叉磁軛對(duì)工件進(jìn)行的磁化，常稱為磁軛法。 磁軛法磁化時(shí)，以提升力來衡量導(dǎo)入工件的磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁通。磁軛法磁化工件不產(chǎn)生磁極，因而沒有退磁場(chǎng)的影響。 感應(yīng)電流和感應(yīng)磁場(chǎng) 1. 感應(yīng)電流的產(chǎn)生 如下圖，將鐵芯插入環(huán)行工件中，把工件當(dāng)作變壓器的次級(jí)線 圈。當(dāng)線圈中通以交流電后，通過鐵芯的磁通也是交變的，由于電 磁感應(yīng)的作用，因而在工件中就產(chǎn)生了周向的感應(yīng)電流。該感應(yīng)電 流在工件中又產(chǎn)生磁場(chǎng)，稱為感應(yīng)磁場(chǎng)。 2. 應(yīng)用 主要應(yīng)用在環(huán)行工件的磁化中。 磁場(chǎng)的合成 當(dāng)有多個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行多方向磁化時(shí)，對(duì)工件作用的磁場(chǎng) 應(yīng)是各磁場(chǎng)的矢量和，即合成磁場(chǎng)為各個(gè)磁場(chǎng)矢量的疊加。下面介 紹兩種常用的合成磁場(chǎng)。 交叉磁軛的磁場(chǎng)合成 1． 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成 交叉磁軛屬于復(fù)合 磁化（多向磁化）它是 利用兩相或多相磁場(chǎng)相 互疊加而形成的合成磁 場(chǎng)對(duì)工件進(jìn)行磁化的， 如右圖所示。 交叉磁軛可以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 。 它的四個(gè)磁極分別由兩相具有一 定相位差的正弦交變電流激磁 。 于是就能在四個(gè)磁極所在平面形成 與激磁電流頻率相等的旋轉(zhuǎn)著的 （ 合成 ） 磁場(chǎng) 。 能形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的基本條件是：兩相磁軛的幾何夾角 α 與兩相 激磁電流的相位差 φ 均不等于 0176。 或 180176。 。 如下圖所示 ， 當(dāng) 2兩相磁軛的激磁電流分別為： H1=HmSin（ ωtφ） H2=HmSinωt 而且兩相磁軛的所有參數(shù)均相等時(shí)，可以用下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式來 描述四個(gè)磁極所在平面幾何中心點(diǎn)的合成磁場(chǎng)軌跡。 —— 1相磁軛產(chǎn)生的磁場(chǎng)； —— 2相磁軛產(chǎn)生的磁場(chǎng)； —— 與 的峰值； —— 兩相磁軛的幾何夾角； φ —— 兩相磁軛激磁電流的相位差； 當(dāng)兩相磁軛的幾何夾角 α 與兩相磁軛激電流的相位差 φ 均為 90176。 時(shí)，在磁極所在面的幾何中心點(diǎn)將形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即一 個(gè)周期內(nèi)其合成磁場(chǎng)軌跡為圓，而且其幅值始終與 Hm相等。 1)2c o s2c o s2()2s i n2s i n2( 222221 ???? ???? mm HHHH1H2HmH?1H 2H 下圖是交叉磁軛的四個(gè)磁極所在平面幾何中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)如何 形成的幾何模型。該圖是兩相磁軛的幾何夾角 α=90176。 ，兩相磁軛 激磁電流的相位差 φ=2π/3時(shí)，不同瞬間其合成磁場(chǎng)形成的過程。 此圖是按每隔 π/6的相位角進(jìn)行一次磁場(chǎng)合成的結(jié)果。 由該圖不難看出，隨著時(shí)間的變化，合成磁場(chǎng)的方向在旋轉(zhuǎn)，當(dāng) 激磁電流相位角 ωt由 0逐漸變到 2π時(shí)，其合成磁場(chǎng)正好旋轉(zhuǎn)一周。 當(dāng)所用交流電為 50Hz時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為 。 交叉磁軛產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 2． 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分布特點(diǎn) 交叉磁軛的磁場(chǎng)無論在四個(gè)磁極的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，其分布都是極 不均勻的。只有在幾何中心點(diǎn)附近很小的范圍內(nèi)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的橢 圓度變化不大，而離開中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的其它位置，其橢圓度變化很 大，甚至不能形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。另外四個(gè)磁極外側(cè)仍然有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)存 在，只是有效磁化范圍較小。 3． 交叉磁軛的提升力 交叉磁軛的提升力代表交叉磁軛導(dǎo)入被檢測(cè)工件有效磁通的多 少，亦即工件被磁化后其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，提升力必須大于某一 值后，才能保證被檢工件的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度，亦即保證檢測(cè)靈敏度。 擺動(dòng)磁場(chǎng)的合成 直流電磁軛與交流通電法復(fù)合磁化工件用直流電磁軛進(jìn)行縱向磁 化，并同時(shí)用交流通電法進(jìn)行周向磁化，如下圖所示。 擺動(dòng)磁場(chǎng)的形成 直流電磁軛產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng) Hx=H0，大小保持不變，交流通電 法產(chǎn)生的周向磁場(chǎng) Hy=H0Sinωt，大小隨時(shí)間而變化，其合成 磁場(chǎng)是一個(gè)在 177。 45176。 之間不斷擺動(dòng)的擺動(dòng)磁場(chǎng)，在工件上產(chǎn)生的 螺旋形磁場(chǎng) ,如圖所示。交流磁場(chǎng)值比直流磁場(chǎng)值愈大，則擺動(dòng)的 范圍愈大。在某一瞬時(shí)間，工件上不同部位的磁場(chǎng)大小和方向并不 相同。 退磁場(chǎng) 退磁場(chǎng)定義 把鐵磁性材料磁化時(shí)，由材料中磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱為退磁 場(chǎng)，它對(duì)外加磁場(chǎng)有削弱作用，用符號(hào) ΔH表示。 退磁場(chǎng)與材料的磁化強(qiáng)度成正比 ΔH――退磁場(chǎng) M――磁化強(qiáng)度 N――退磁因子 MNH ??? 有效磁場(chǎng) 鐵磁性材料磁化時(shí)，只要在工件上產(chǎn)生磁極，就會(huì)產(chǎn)生退磁 場(chǎng)，它削弱了外加磁場(chǎng)，所以工件上的有效磁場(chǎng)用 H表示，等于外 加磁場(chǎng)減去退磁場(chǎng)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： H ――有效磁場(chǎng)（ A/m） Ho――外加磁場(chǎng)（ A/m） ΔH――退磁場(chǎng)（ A/m） HHH o ??? 得 : 退磁因子 N N 主要與工件的形狀有關(guān)（ L/D），對(duì)于完整的閉合的環(huán)形試樣 N=0；對(duì)于球體， N=；對(duì)于圓鋼棒， L/D愈小， N愈大。 影響試件退磁場(chǎng)大小的因素： 退磁場(chǎng)大小與外加磁場(chǎng)大小有關(guān)，外加磁場(chǎng)增大，退磁場(chǎng)也增大 退磁場(chǎng)與 L/D有關(guān)， L/D增大，退磁場(chǎng)減?。还ぜ呕瘯r(shí)，如果 不產(chǎn)生磁極，就不會(huì)產(chǎn)生退磁場(chǎng)。 退磁因子 N與工件幾何形狀有關(guān) . 磁化尺寸相同的鋼管和鋼棒，鋼管比鋼棒產(chǎn)生的退磁場(chǎng)小 . 磁化同一工件，交流電比直流電產(chǎn)生的退磁場(chǎng)小 . )1(1 ???ooNHH??)1(000000 ??????????? ??????????? ??????rNHHHHNHHBNHHHH ????退磁場(chǎng)的計(jì)算 計(jì)算結(jié)果討論： 當(dāng) L/D≤2時(shí)，退磁場(chǎng)影響很大，工件磁化需要很大的外加磁場(chǎng) 強(qiáng)度。只有當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度 Ho遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有效磁場(chǎng)強(qiáng)度 H時(shí)，才足以 克服退磁場(chǎng)的影響，對(duì)工件進(jìn)行有效的磁化。但實(shí)際上通電線圈很 難產(chǎn)生上千 Oe的外加磁場(chǎng)強(qiáng)度，所以通常采用延長(zhǎng)塊將工件接 長(zhǎng)，以增大 L/D值，減小退磁場(chǎng)的影響。 磁路與磁感應(yīng)線的折射 磁力線通過的閉合路徑叫磁路。鐵磁性材料磁化后，不僅能產(chǎn) 生附加磁場(chǎng)， 而且還能夠把絕大部分磁感線約束在一定的閉合 路徑上，見下圖。 磁路可用電路來模擬。 磁路定律： mrNIsLNI ????磁路的串聯(lián)和并聯(lián) 串聯(lián)磁路 式中 Rm=Rml+Rm0 mmml RNIRRNISlSlNI??????