知識點三：磁化規范

磁粉檢測磁化工件時，所選的磁化參數應使工件表面產生適當的磁場強度。磁場強度過小，磁痕顯示不清晰或不顯示；磁場強度過大，則易產生過度背景掩蓋缺陷磁痕顯示或易產生非相關顯示。

為可靠檢出工件表面或近表面缺陷，對其進行磁化時，外加磁場強度應使工件接近磁飽和，此時缺陷導致的磁感應線畸變才能產生足夠的漏磁場。

制定磁化規范時，首先應根據工件的材料、熱處理狀態和磁特性，確定采用連續法還是剩磁法檢測，再制定相應的磁化規范。

磁化規范的確定可采用多種方法，見表1-4。

一般來說，連續法檢測時，所用磁場強度應大于磁化曲線（見圖1-2）中的，工件表面切向磁場強度達到2400A/m時，可使工件磁化到飽和磁感應強度的80%左右。

采用剩磁法檢測時，工件應磁化到磁飽和，所需磁場強度一般為連續法的3倍。

以下簡述幾種常用磁化方法的磁化規范。

1.軸向通電法與中心導體法（周向磁化）

（1）通電圓柱導體的磁場

1）導體表面磁場強度為

2）導體外部：磁場強度為

3）導體內部：磁場強度為

式中 H——磁場強度（A/m）；

I——電流（A）；

R——圓柱導體半徑（m）；

r——某點與圓柱導體軸線距離（m）。

以上公式基于直流電。當使用交流電時，由于趨膚效應，鋼棒中心沒有電流與磁場強度，只有在鋼棒近表面才有電流與磁場強度，在鋼棒表面與鋼棒外部，其與直流電磁化效果相同，如圖1-3所示。

（2）通電鋼管的磁場 當用交流電或直流電磁化鋼管時，磁場強度分布如圖1-4所示。鋼管內壁的磁場強度為0，磁場強度從鋼管內壁到外表面逐漸變為最大值，在鋼管表面與鋼管外部，其與鋼棒磁化效果相同。

由圖1-4可知，通電鋼管內壁磁場強度為0，故鋼管內壁不能采用通電法磁化。

（3）鋼管中心導體法磁化 當采用中心導體法磁化鋼管時，因鋼管處于中心導體外部，磁場強度隨距鋼管表面距離增加而下降，故鋼管內壁磁場強度大于外壁磁場強度，磁場強度分布如圖1-5所示。

（4）軸向通電法與中心導體法磁化規范 根據I=2πRH=πDH（通電法或中心導體法，檢測工件外表面，R為空心工件外壁距中心導體軸向的距離，D為外徑）或I=2πrH=πdH（中心導體法檢測工件內表面，r為空心工件內壁距中心導體軸向的距離，d為內徑）。

工件為空心時，因內表面沒有電流與磁場強度，內表面不能采用軸向通電法檢測，可采用中心導體法檢測；外表面采用軸向通電法與中心導體法檢測均可，且所需的電流值相同。

實際檢測時，可根據檢測標準要求的具體磁場強度，計算出所需的通電電流，再利用磁場強度測量與標準試片顯示情況對實際磁化效果進行驗證。

（5）通電法磁化實例 對軸類工件采用直接通電法進行周向磁化（見圖1-6），根據通電圓柱導體表面磁化電流公式I=（式中D為軸類工件最大直徑，單位為mm），H取2400～3200A/m時，I=7.5D～10D，取整為8D～10D，即軸類工件通電磁化時電流強度一般為8D～10D。

2.線圈法

（1）通電線圈的磁場 空載通電線圈（見圖1-7）中心磁場強度計算式為

式中 H——磁場強度（A/m）；

I——電流（A）;

N——線圈匝數（匝）；

L——線圈長度（m）；

D——線圈內徑（m）。

根據式（1-4），空載通電線圈中心磁場強度為通電線圈安匝數與線圈對角線長度之比。

短螺管線圈（L＜D）和有限長螺管線圈（L＞D）內部中心軸線上的磁場強度分布與橫截面上的磁場強度分布如圖1-8所示。

（2）退磁場 利用線圈法進行縱向磁化時，工件被磁化后兩端產生了磁極，磁極形成的磁場方向與外加磁場方向相反，導致有效磁化磁場比外加磁場弱，如圖1-9所示。

從退磁場的形成可知，工件的磁極截面越小或工件的長度越長，即工件的L/D值越大，則退磁場的強度越小。對于L/D≤2的工件，通常需要使用延長塊將其接長，以增大L/D值，減小退磁場。

（3）線圈法連續法磁化規范 線圈橫截面積與工件橫截面積之比≤2時，為高填充系數；線圈橫截面積與工件橫截面積之比≥10時，為低填充系數；線圈橫截面積與工件橫截面積之比＞2，且＜10時，為中填充系數。

對低填充系數和中填充系數線圈，有效磁化區寬度約為線圈內徑D（左右各1/2）；對高填充系數線圈，有效磁化區一般為從線圈兩端向外各延伸150mm范圍內。該范圍以外應通過磁場強度測量與標準試片顯示情況確定是否有效磁化。有效磁化區應通過磁場強度測量與標準試片顯示情況進行驗證。此外，分段磁化時，各線圈有效磁化區之間應有一定的重疊。

磁化電流調節：線圈法連續法磁化時，磁化電流通常根據設備特性與檢測產品，結合檢測試驗情況進行調節。線圈縱向磁化與周向磁化協同進行復合磁化時，縱向磁化電流值還應考慮對周向磁化的影響，兩個方向的磁場應大體一致，標準試片各方向顯示應完整清晰。

（4）線圈法剩磁法磁化規范 線圈法剩磁法適用于檢測橫截面突變的長條形工件，例如，螺栓螺紋根部橫向缺陷檢測。線圈法檢測時，L/D值對剩磁影響較大，所用線圈在空載狀態下，其中心磁場強度不得小于表1-5規定的數值。

（5）線圈法磁化實例

1）軸類工件線圈法縱向磁化：軸類工件線圈法縱向磁化通常采用兩種方法實現。

第一，采用均布線圈整體磁化，沿工件長度方向均勻布置一定數量的線圈，線圈通常用銅條制作，各線圈位置固定，如圖1-10a所示。

第二，采用單體式線圈分段磁化，線圈由多圈銅導體制作而成，匝數通常為5～10，磁化時線圈沿軸長方向移動，每次磁化一定長度的范圍，分多次完成全軸縱向磁化，如圖1-10b所示。

2）盤類工件線圈法復合磁化。盤類工件磁化時，可采用中心導體法+線圈法復合磁化，也可采用線圈法進行局部磁化。

以車輪磁化為例，磁化方式大體有兩類：

第一，在車輪周圍布置徑向均布線圈與側面環形線圈，徑向線圈產生圓周方向磁場，側面線圈產生徑向、軸向磁場，協同實現車輪外表面復合磁化。采用該方式時，內孔部位使用中心導磁穿棒，與徑向均布線圈共同實現內孔復合磁化，如圖1-11a所示。

第二，將車輪上側放入扁平線圈，磁化的同時勻速轉動車輪，車輪轉動一圈即可實現兩側面復合磁化與踏面周向磁化。踏面與內孔軸向磁化通過非接觸磁軛進行，內孔周向磁化通過中心磁化針實現，如圖1-11b所示。

3）異形工件線圈法復合磁化。工件形狀不規則時，通常采用多組線圈來實現復合磁化，線圈結構如圖1-12所示。

3.磁軛法（縱向磁化）

磁軛法磁化時，磁極間距d一般控制在75～200mm，磁軛內側各25mm為盲區，有效磁化區范圍為(d-50)，如圖1-13所示。兩次磁化間應有≥10%的有效磁化區重疊。

磁軛法磁化時，可通過標準試片顯示情況與提升力測試情況確定檢測靈敏度，部分應用場合還需要驗證磁場強度。