1、华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院1http:/第第4章章 磁粉检测磁粉检测本章学习要求：本章学习要求：1.掌握磁粉检测的基本原理。掌握磁粉检测的基本原理。2.掌握磁粉检测中的磁化技术。掌握磁粉检测中的磁化技术。3.了解退磁的基本方法。了解退磁的基本方法。无损检测技术华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院2http:/磁粉探伤磁粉探伤(MPI,Magnetic Particle Inspection)MPI,Magnetic Particle Inspection)是利用缺是利用缺陷处漏磁场与磁粉相互作用来检测铁磁性材料表面及近表面陷处漏磁场与磁粉相互作用来检测铁磁性材料表面及近表面的
2、缺陷的。当被检体被磁化时，被检体表面、近表面若存在的缺陷的。当被检体被磁化时，被检体表面、近表面若存在裂纹、气孔等缺陷，便会在缺陷处形成一漏磁场，此漏磁场裂纹、气孔等缺陷，便会在缺陷处形成一漏磁场，此漏磁场将吸附探伤中施加的磁粉，判断有无缺陷一目了然。将吸附探伤中施加的磁粉，判断有无缺陷一目了然。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院3http:/华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院4http:/磁粉探伤的特点磁粉探伤的特点磁粉探伤的检测灵敏度取决于被检体的磁特性、有效磁场强磁粉探伤的检测灵敏度取决于被检体的磁特性、有效磁场强度与缺陷方向之间的关系，探伤中应考虑磁化电流大小、磁度与缺陷方
3、向之间的关系，探伤中应考虑磁化电流大小、磁场方向及磁化方式。场方向及磁化方式。磁粉探伤显示直观，能确定缺陷的位置、大小、形状，操作磁粉探伤显示直观，能确定缺陷的位置、大小、形状，操作简单，成本较低，但磁粉探伤简单，成本较低，但磁粉探伤只能检查铁磁性材料表面、近只能检查铁磁性材料表面、近表面的缺陷，表面的缺陷，而且难以确定其缺陷的深度。而且难以确定其缺陷的深度。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院5http:/1 1 金属的铁磁性金属的铁磁性在外磁场的作用下，铁磁性材料会被强烈磁化。反映外加磁场在外磁场的作用下，铁磁性材料会被强烈磁化。反映外加磁场强度强度H H与铁磁性材料内部磁感应强度与铁
4、磁性材料内部磁感应强度B B之间联系的闭合曲线称为之间联系的闭合曲线称为磁滞回线磁滞回线。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院6http:/根据磁滞回线形状的不同，可以把铁磁性材料划分为软根据磁滞回线形状的不同，可以把铁磁性材料划分为软磁性和硬磁性材料两类。磁性和硬磁性材料两类。软磁性材料软磁性材料的磁滞特性不显著，矫顽磁的磁滞特性不显著，矫顽磁力很小，剩磁非常容易消除；力很小，剩磁非常容易消除；硬磁性材料硬磁性材料的磁滞特性则非常显著，矫的磁滞特性则非常显著，矫顽磁力和剩磁都很大，适于制造永久磁顽磁力和剩磁都很大，适于制造永久磁铁。铁。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院7http:
5、/(2)(2)漏磁场漏磁场所谓所谓漏磁场漏磁场是指被磁化物体内部的磁力线在缺陷或磁路截面发生是指被磁化物体内部的磁力线在缺陷或磁路截面发生突变的部位离开或进入物体表面所形成的磁场。突变的部位离开或进入物体表面所形成的磁场。2 2 退磁场与漏磁场退磁场与漏磁场(1)(1)退磁场退磁场退磁场与物体的磁极化强度成正比。退磁场与物体的磁极化强度成正比。0JNH 漏磁场的成因漏磁场的成因在于磁导率的突变。设想一被磁化的工件上存在缺在于磁导率的突变。设想一被磁化的工件上存在缺陷。由于缺陷内含的物质一般有远低于铁磁性材料的磁导率，因陷。由于缺陷内含的物质一般有远低于铁磁性材料的磁导率，因而造成了缺陷附近磁力
6、线的弯曲和压缩。如果该缺陷位于工件的而造成了缺陷附近磁力线的弯曲和压缩。如果该缺陷位于工件的表面或者近表面，则部分磁力线就会在缺陷处逸出工件表面进入表面或者近表面，则部分磁力线就会在缺陷处逸出工件表面进入空气，绕过缺陷后再折回工件，由此形成缺陷的漏磁场。空气，绕过缺陷后再折回工件，由此形成缺陷的漏磁场。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院8http:/(3)(3)漏磁场与磁粉的相互作用漏磁场与磁粉的相互作用磁粉检测的基础是缺陷的漏磁粉检测的基础是缺陷的漏磁场与外加磁粉的磁相互作磁场与外加磁粉的磁相互作用，即通过磁粉的聚集来显用，即通过磁粉的聚集来显示被检工件表面上出现的漏示被检工件表面上出
7、现的漏磁场，再根据磁粉聚集形成磁场，再根据磁粉聚集形成的磁痕的形状和位置分析漏的磁痕的形状和位置分析漏磁场的成因并评价缺陷。磁场的成因并评价缺陷。在漏磁场力的作用下，磁粉向磁力线密集处移动，最终被吸附在漏磁场力的作用下，磁粉向磁力线密集处移动，最终被吸附在缺陷上。由于缺陷的漏磁场有比实际缺陷本身大数倍乃至数在缺陷上。由于缺陷的漏磁场有比实际缺陷本身大数倍乃至数十倍的宽度，故而磁粉被吸附后形成的磁痕能够放大缺陷。通十倍的宽度，故而磁粉被吸附后形成的磁痕能够放大缺陷。通过分析磁痕评价缺陷，即是过分析磁痕评价缺陷，即是磁粉检测的基本原理磁粉检测的基本原理。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院9h
8、ttp:/3 3 影响漏磁场强度的主要因素影响漏磁场强度的主要因素(1)(1)外加磁场强度外加磁场强度(2)(2)缺陷的位置与形状缺陷的位置与形状(3)(3)被检表面的覆盖层被检表面的覆盖层(4)(4)材料状态材料状态华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院10http:/1 1 磁化方法磁化方法周向磁化周向磁化纵向磁化纵向磁化进行磁粉检测需要将被检工件磁化。鉴于实际缺陷可能有各种进行磁粉检测需要将被检工件磁化。鉴于实际缺陷可能有各种取向，因此在实际检测中，常需要采用不同的磁化方法，以使取向，因此在实际检测中，常需要采用不同的磁化方法，以使工件的磁力线能与缺陷表面基本正交，获得尽可能强的缺陷漏
9、工件的磁力线能与缺陷表面基本正交，获得尽可能强的缺陷漏磁场。磁场。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院11http:/(1)(1)周向磁化周向磁化整体周向磁化：适用于小型零部件。整体周向磁化：适用于小型零部件。a)a)直接通电法直接通电法b)b)中心导体法中心导体法华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院12http:/局部周向磁化：适用用于大型结构。局部周向磁化：适用用于大型结构。触头法检测触头法检测触头法检测的磁场强度触头法检测的磁场强度华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院13http:/平行电缆法检测平行电缆法检测对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝华中科技大学机械学院华中科技大学机械学
10、院14http:/(2)(2)纵向磁化纵向磁化电磁轭整体磁化电磁轭整体磁化电磁轭局部磁化电磁轭局部磁化磁轭法磁轭法华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院15http:/(3)(3)复合磁化复合磁化管道局部磁化管道局部磁化线圈法线圈法同时在被检工件上施加两个或两个以上不同方向的磁场，其同时在被检工件上施加两个或两个以上不同方向的磁场，其合成磁场的方向在被检区城内随着时间变化，经一次磁化就合成磁场的方向在被检区城内随着时间变化，经一次磁化就能检出各种不同取向的缺陷。能检出各种不同取向的缺陷。交叉电磁轭复合磁化交叉电磁轭复合磁化主要优点：灵敏可靠，检测效率高。主要优点：灵敏可靠，检测效率高。华中科
11、技大学机械学院华中科技大学机械学院16http:/2 2 磁化电流磁化电流交流磁化交流磁化直流磁化直流磁化永久磁铁磁化永久磁铁磁化华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院17http:/3 3 磁化规范磁化规范纵向磁化管道安匝数纵向磁化管道安匝数为获得较高的磁粉检测灵敏度，在被检工件上建立的磁场就必为获得较高的磁粉检测灵敏度，在被检工件上建立的磁场就必须具有足够的强度。使用电磁轭的纵向磁场进行检测时，可以须具有足够的强度。使用电磁轭的纵向磁场进行检测时，可以通过测量其提升力确定被磁化区域的磁场强度是否满足要求。通过测量其提升力确定被磁化区域的磁场强度是否满足要求。当使用最大的磁极间距时，要求交
12、流电磁轭至少应有当使用最大的磁极间距时，要求交流电磁轭至少应有4444N N的提的提升力；直流电磁轭至少应具有升力；直流电磁轭至少应具有177177N N的提升力。的提升力。触头法的磁化电流值（交流有效值，直流）触头法的磁化电流值（交流有效值，直流）材料厚度材料厚度 mmmm交流值交流值/电级间距电级间距/A Ammmm1 1t t=19193.53.54.54.54 45 53/,%10235000DLDLNI华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院18http:/4 4 系统灵敏度与灵敏度评价系统灵敏度与灵敏度评价磁粉检测系统性能试板磁粉检测系统性能试板人工缺陷试环人工缺陷试环试板和试环主
13、要用于评价磁粉检测系统的综合性能，并间接地试板和试环主要用于评价磁粉检测系统的综合性能，并间接地考察检测的操作方法是否合理。考察检测的操作方法是否合理。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院19http:/磁场指示器除具备上述用途以外，还可以定性地反映被检表磁场指示器除具备上述用途以外，还可以定性地反映被检表面的磁场分布特征，确定磁粉检测的磁化规范。面的磁场分布特征，确定磁粉检测的磁化规范。磁场指示器磁场指示器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院20http:/磁粉检测的步骤磁粉检测的步骤华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院21http:/1 1 表面预处理表面预处理 检测前应对被检
14、测表面作如下预处理：检测前应对被检测表面作如下预处理：1)1)被检表面应充分干燥。被检表面应充分干燥。2)2)化学或机械方法彻底清除被检表面上可能存在的油污，化学或机械方法彻底清除被检表面上可能存在的油污，铁锈，氧化皮，毛刺，焊渣及焊接飞溅等表面附着物。铁锈，氧化皮，毛刺，焊渣及焊接飞溅等表面附着物。3)3)必须采用直接通电法检测带有非导电涂层的工作时，应必须采用直接通电法检测带有非导电涂层的工作时，应预先彻底清除掉导电部位的局部涂料，以避免因触点接预先彻底清除掉导电部位的局部涂料，以避免因触点接触不良而产生电弧，烧伤被检表面。触不良而产生电弧，烧伤被检表面。华中科技大学机械学院华中科技大学机
15、械学院22http:/2 2 施加磁粉的方法施加磁粉的方法干法干法湿法湿法华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院23http:/3 3 检测方法检测方法(1)(1)连续法连续法预处理预处理磁化磁化退磁退磁后处理后处理施加磁悬液或磁粉施加磁悬液或磁粉观察观察预处理预处理磁化磁化退磁退磁后处理后处理施加磁悬液或磁粉施加磁悬液或磁粉观察观察华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院24http:/(2)(2)剩磁法剩磁法利用磁化过后被检工件上的剩磁进行磁粉检测的方法利用磁化过后被检工件上的剩磁进行磁粉检测的方法特点：特点：剩磁法的检测效率高，其磁痕易于辨识，并有足够的剩磁法的检测效率高，其磁痕易于辨
16、识，并有足够的检测灵敏度，但复合磁化方法不能在剩磁法检测中使检测灵敏度，但复合磁化方法不能在剩磁法检测中使用。一般情况下，剩磁法检测也不使用干粉。用。一般情况下，剩磁法检测也不使用干粉。后处理后处理预处理预处理磁化磁化施加磁悬液施加磁悬液观察观察退磁退磁华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院25http:/4 4 磁痕分析与记录磁痕分析与记录(1)(1)磁痕观察磁痕观察(2)(2)磁痕分析磁痕分析发纹、非金属夹杂物、分层、材料裂纹、锻造裂纹、发纹、非金属夹杂物、分层、材料裂纹、锻造裂纹、折叠、焊接裂纹、气孔、淬火裂纹、疲劳裂纹折叠、焊接裂纹、气孔、淬火裂纹、疲劳裂纹华中科技大学机械学院华中科
17、技大学机械学院26http:/5 5 退磁退磁理由理由方法方法效果效果华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院27http:/6 6 后处理后处理磁粉检测以后，应清理掉被检表面上残留的磁粉磁粉检测以后，应清理掉被检表面上残留的磁粉或磁悬液。油磁悬浮液可用汽油等溶剂消除；水或磁悬液。油磁悬浮液可用汽油等溶剂消除；水磁悬液应先用水进行清洗，然后干燥。如有必要，磁悬液应先用水进行清洗，然后干燥。如有必要，可在被检表面上涂覆防护油。干粉可以直接用压可在被检表面上涂覆防护油。干粉可以直接用压缩空气清除。缩空气清除。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院28http:/CCD技术+计算机技术+图象处理技
18、术华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院29http:/Magnetic particle wet fluorescent indication of a crack in a bearing7 7 磁粉检测应用实例磁粉检测应用实例华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院30http:/Magnetic particle wet fluorescent indication of a crack in the crane hook 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院31http:/Magnetic particle wet fluorescent indication of a cra
19、ck in casting 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院32http:/Magnetic particle wet fluorescent indication of cracks at a fastener hole华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院33http:/Magnetic particle dry powder indication of a crack in a saw blade 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院34http:/Magnetic particle dry powder indication of cracks in weldment 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院35http:/Indication of cracks running between attachment holes in a hinge
