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      渦流檢測探傷機的電磁基本理論

      作者:宏旭探傷機 發表時間:2015-07-04 10:34:42

      著名的克斯韋電磁方組是宏觀電動力學的本方程組。它用學的方式揭示了電場和磁場之間的聯系和它們所服從的規,因此,是討論宏觀電磁現象的理論基礎,也對渦流檢測問題進行理論分析的本工具。

      本文,略介紹渦流檢測探傷機所涉及的電磁基本理淪,對檢測中麥克斯方程組解的有關問題作沾些必耍的說明,并通過典型的物理型介紹求解渦方程的常用方法,以便為進一步討論渦流檢的基本原理打下必要的理論基礎。

      第一節渦流檢測概述

      由于電磁感應,當金處在變化右的磁場中或相對于磁場運動時,體內會感生出呈旋渦狀流動的電流,稱為渦流。

      渦流在金體內流動時,由于金屬存在電阻,便會產生愣次——。工業上利用這種熱效應制成高感應電爐來冶煉金。高頻感應電爐實際上是一個外緣繞有線圈的坩鍋。當線同大功率的高頻交流電接通時,流線圈會激發很強的高頻交變磁場,這時,放在坩中待治煉的金便產生渦流,渦流加熱金直至熔化。

      渦流產生的熱有時也非常有害,例如在電機和變壓器中采用整體鐵芯,當線通過交變電時,該鐵芯就會產生渦。渦流產生的熱在介質空氣中散失,這不僅白白損耗了大的電能(叫做流損耗,而且設備本身也易損壞。因此,為了減小渦流損耗,通常在變壓器或電機中均采用迭合的涂有絕緣漆的硅片來代替整體鐵芯。

      在另外一些場合,我們還可以利用渦流產生的阻尼作用。如果把金屬做成的擺放在電磁鐵的兩個磁極之間,當電磁鐵線圈中不通過電流時,金屬的擺動要經過較長時間才會停下來,一旦電流接通,金動便會迅速停止,這就是渦流的電磁尼作用。在許多電磁測量儀表中安裝的使指針擺動迅速穩定下來的尼器,以及電氣火車使用的電磁制動器等都是利用類似的電磁尼效應。

      渦流檢測探傷機是渦流效應的另一項要應用。它的基本原理可以描述為,當交變電流的檢測線靠近導電試件時,由于線圈磁場的作用,試件中會感生出渦流。渦流的大小,相位流動形式受到試件導電性能等的彩響,而渦流的反作用磁場又使檢測線圈的阻抗發生變化,因此,通過測定檢線圈阻抗的變化,就可以引出被測試件的性能及有無陷的結論。

      流檢測探傷機不需要改變試件的形狀,也不會影響試件的使用性能,因此,是一種無損地評定試件有關性能和發現試件存無缺陷的檢測方法。

      渦流檢測探傷機只適用于能產生渦流的導電材料。同時,由于渦流是電磁感應產生的,在檢測時,不必要求線圈與試件緊密接觸,也不必在線圈和試件間充填耦合劑,從而容易實現自動化檢驗,、、絲材表而缺陷的檢測很高的速度和效率。

      渦流檢測探傷機能對代試件性能的多種數作出反應,因此,是一種多用途的試驗方法。然而,在測中對多種參數的敏感反應,會使與檢測要求無關的參數也引起明顯的位號,從而鉿試驗結果帶來干擾號,這就要求在檢時,采用各種有效措施來消除干擾因素的影響,以保證檢測的可進行。

      對試件中渦流產生影的主要因素有,金屬物體的電導和磁導率,被試驗物體的尺寸和形狀、線圈和試驗物體間的間隙大小、試驗物體上的缺陷等。很顯然,上述影響因素使渦流試驗可以應用于多個不同的領域。

      渦流法可以用來測非磁性金表面層的電導率,也可以用來檢驗與電導率數有對應關系的性能,如化學成分和組織狀態等。因此,渦流檢可以成功地用于按牌號分選合金,拴驗材枓熱處理質及機械性能等。

      試件的渦流與被檢驗的捧材的直徑、管材的壁及薄板材的厚度有關,所以,渦流檢測可以用來量這些。同時,檢測線圈與金間的距離對渦流也有影響,因此,也可以利用渦流法來檢驗金表面非導電覆蓋層的厚度以及小的空間間隙的大小如導電旋轉軸的徑向振動及軸向位移等)。

      渦流探傷要應用。不僅于導電材料表面上或近表面的裂紋、孔以及其它類型的缺陷,渦流探傷具有良好的檢測靈敏度。而,還可以發現于薄的油漆或涂層下的這些缺陷,

      法在科學研究實踐中也有廣泛的應用。例如可用來探合金中固溶體分解的動力學;研究在各種熱處理和機械加工規范下的合金變化;腐蝕或疲勞的發展過程;以及應用于帶有裂紋的試樣或件的壽命研究等。

      值得注意的是,由于感生渦流滲入檢試件的深度與試驗頻率的平方根成正比,這個深度不大,因此,渦流檢測通常被認作是一種檢測表面或近表面質量的無損檢技術。它所常用驗頻率范圍為幾赫芝至幾兆赫(特殊的可高達上百兆)。

      此外,由于高溫下的導電試件仍然具冇導電的性質,而渦流檢測又不受材枓溫度的影響,因而可以對高組狀態下的導電材料進行檢測,如熱絲、熱線、熱管、熱板。允其重要的是加熱到居里點以上的鋼材消徐了磁導率的響,可以象非磁性金屬那樣,用渦流法進行探傷、材質試驗以及板厚、管壁厚或蓋膜層厚度的測量。

      在工業生產中,渦檢測探傷機能廣泛地應用于各種金制件如管、棒、線、板、坯材及各種機械零件等〉和少數非金屬導電材料如石、碳纖維合材料裉據檢測目的的不同,可以應用于成品檢驗、工藝檢驗、維修撿驗等各個工藝或質量管理環節。

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