磁轭提升力指标的分析和讨论

　　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。多数标准和规范中,磁轭提升力均是作为设备性能控制、设备校验或定期校验的指标。分析讨论磁轭提升力指标的意义与作用及其影响因素,对理解掌握并合理应用提升力指标等很有意义。

　　1　提升力指标的意义与作用

　　磁轭提升力是磁铁只借助其磁性吸力,可提升某一重量为G的铁素体钢块的能力[1]。如用符号F_^L表示,即

　　F^_L= G

　　通常采用力的单位为N。

　　磁轭提升力指标适用于直流、交流和整流电磁轭设备的磁化能力校验。就工程实际而言,对于直流、交流和整流电磁轭,可以将磁轭提升力近似等同认为是磁轭磁极的平均吸力^.

　　一般认为,磁轭的磁场强度可以通过磁轭提升力来测定^[3]。即在一定条件下,磁轭提升力与磁轭磁通量的平方成正比,进而与有效磁化区域表面的切向磁场强度相关[1]。由于影响因素众多,上述认识显然是粗略的、有条件的,仅适用于工程应用。

　　2　磁轭磁场分布规律的理论分析与讨论

　　对于图1所示两偶磁极的磁场,如不计磁极尺寸、壁厚方向分布及工件边界的影响,设有效磁化区间中心部位0点的切向磁场强度为H_⁰,磁极间距L=2l,则X轴上磁场强度H_^X,Y轴上磁场强度H_^Y的分布规律和中心部位的切向磁场强度可由下式粗略简化表达

　　式中的系数k不但与磁轭提供的总磁通量Φ成比例,还与磁化的工件厚度成反比,并与工件和磁极大小等有关。式(1)表达的变化关系如图2所示。

　　由于实际磁极具有一定尺寸,以及磁导率变化等的影响,使Y=±l,X=0时的磁场强度为有限值;而Y=0,X较大时的磁场强度趋于零。

　　如图2a所示,如有效磁化区宽度定为±50mm(如JB 4730—1994标准),当磁极间距2l=200mm时,有效磁化区宽度为±L/4,X/l=0.5,则HX/H0=0.8,变化不多;而当磁极间距2l=100mm时,有效磁化区宽度为±L/2,X/l=1.0,则HX/H0=0·5^[4],变化较大。

　　如图2b所示,如有效磁化区长度为±25mm,当L=2l=200mm时,Y/l=0.75,则HY/H0≈2.3,可知易于产生非相关显示。这也是磁轭正常检测时必须控制有效磁化区长度的原因。

　　3　磁极间距对磁场影响的试验结果

　　直流(DC)磁轭磁通量G、交流(AC)磁轭磁感应强度B和工件表面中心部位磁场强度H随磁极间距L的变化关系试验曲线如图3所示^[5]。

　　4　H0随磁极间距等因素变化的经验公式