关于磁轭提升力几个问题的讨论

　　在磁粉检测中,磁轭法是应用最广的方法之一。磁轭法中,设备的主要校验指标是提升力。多数标准、规范中,关于磁轭提升力指标的意义、作用及其要求等,一直缺乏相关说明。本文针对关于提升力的几个问题进行了讨论分析,希望有利于对磁轭提升力指标的理解、掌握与应用。

　　1　提升力指标的有关规定

　　磁轭提升力指标(Lifting power or Liftingforce)是磁铁只借助其磁性吸力F,可提升其某一重量mg的铁素体钢块的能力[1]。如用符号FL表示,即FL=mg。通常采用的单位是N。对提升力指标提出了要求的标准中[1],一般规定的磁轭提升力,对DC磁轭范围为13.5 kg～22.5kg,多数为18.1 kg;对AC磁轭范围为4.5 kg～5kg,大部分为44 N。

　　对提升力指标提出了要求的标准中[1],几乎所有标准均同时对进行提升力指标校验时的最大磁极间距提出了要求:均在75 mm～300 mm范围,主要分布于150 mm～200 mm范围。

　　2　提升力指标的意义与作用

　　就工程实际而言,对于直流(恒稳直流,含永久磁铁,下同)、整流和交流电磁轭,可以将磁轭提升力近似等同认为是磁轭的磁极平均吸力F-[2],如JB/T7411-1994等标准。

　　对于直流、整流和交流电磁轭,部分的国外标准(如E709、SE709、EN602S、BS6072)规定“磁场强度可以用提升力测定来评定”(the strength of themagnetic field can be assessed by measuring thelifting power),也就是可以用来评定其磁化规范[1]。我国的国内相关标准中关于磁轭提升力指标的规定,基本上是沿用了国外标准的相关规定。因在一定条件下,磁轭提升力与磁轭磁通量的平方成正比,进而与工件有效磁化区域表面的切向磁场强度相关[2]。故一般认为,对于直流、整流和交流电磁轭的磁化场,其磁场强度可以通过磁轭提升力来测定[4]。故可以认为提升力指标的意义与作用是:采用磁轭提升力指标来校验、鉴定磁轭设备(Yoke Qualification),校验磁轭设备提供磁通量磁化工件的能力,即为确保磁化规范的措施。这应是大多数标准、规范通常均规定有提升力指标的原因。但由于所有标准均未对提升力与磁场强度相互关系有明显影响的磁极间距大小、磁极面积、磁导率变化规律、磁回路间隙的大小、工件厚度、频率等作出规定,故可认为关于磁轭提升力指标的意义与作用是粗略的、有条件的。

　　3　磁轭提升力的适用范围讨论

　　磁轭提升力指标在一定程度上可用于校验磁轭设备的磁化能力,并反映工件有效磁化区域表面的切向磁场强度,是有条件的。

　　对于频率为f的交变电流所产生的磁轭磁通量 (t),设以正弦规律变化,有 (t) = msin2πft,则其瞬态F、代表提升力的平均吸力FAC由下式给出