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磁粉探傷交流磁化、退磁交替過程的磁滯回線效應分析

作者:宏旭探傷機制造有限公司 發表時間:2016/3/22 13:45:01

首先需要了解什么是磁滯回線?

磁滯回線指描述磁滯現象的閉合磁化曲線,如下圖1所示:

磁粉探傷機磁滯回線 

1 磁滯回線

0-1曲線:

鐵磁性材料在外加磁場強度的作用下由0點磁化到1點,到達1點后磁感應強度B不再隨著外加磁場強度H的增加而增加,而是保持在Bm值,此時的0-1曲線叫初始磁化曲線。此時1點被稱為飽和點m,其鐵磁性材料內部對應的磁疇全部轉向與外加磁場方向一致;

1-2曲線:

逐漸減小磁場強度H至零值后,磁感應強度B不沿0-1曲線下降,而是沿著1-2曲線下降,直至2點停止,此時磁感應強度B值不再是初始值零,而是剩余部分磁感應強度Br(簡稱剩磁),這種磁感應強度B變化滯后于磁場強度H變化的現象被稱為磁滯現象。磁滯現象反應了磁化過程的不可逆性;

2-3曲線:

為了使剩磁Br歸于零值,需要外加一個反向磁場強度-H,隨著外加反向磁場強度-H的逐漸增加-Hc(被稱為矯頑力)值,出現2-3曲線,反向磁感應強度-B由Br值逐漸歸于零值,剩磁消失,鐵磁性材料不顯示磁性;

3-4曲線:

如果繼續增加反向磁場強度-H至超過-Hc,會出現反向磁感應強度-B隨著-H的增加而逐漸的增加至-Hm值,至后磁感應強度-B不再隨著外加反向磁場強度-H的增加而增加,而是保持在-Bm值,形成3-4曲線,此時的磁感應強度與初始磁化曲線的磁感應強度方向相反,其最大飽和點m與0-1曲線中的最大飽和點m大小相等,方向相反;

4-5曲線:

逐漸減小反向磁場強度-H至零值后,反向磁感應強度-B不是沿著3-4曲線下降,而是沿著4-5曲線下降,直至5點停止,5點對應反向剩磁-Br,同樣是出現反向磁滯現象,且為不可逆性;

5-6曲線:

要想使鐵磁性材料的反向剩磁消失,只有加上正向磁場強度H,隨著正向磁場強度逐漸增加至Hc,反向剩磁-Br逐漸減小為零值,此走勢形成5-6曲線;

6-1曲線:

如果繼續增加正向磁場強度H至超過,會出現正向磁感應強度B隨著H的增加而逐漸回歸至飽和點,此走勢為6-1曲線。

以上由0-1構成磁化過程,1-2-3-4-5-6-1構成的曲線走勢圖被稱為磁滯回線,且只有交流電才能出現正反方向交替的磁場強度,才能形成磁滯回線效應,我們利用0點磁化點的切線形成的角度來表示該材料磁化的難易程度,若角度越大,其越容易磁化;若角度越小,其越難以磁化。

對于不同的磁性材料,其對應額磁滯回線效應也是不同的,下面就簡單的對比一下軟磁性材料、硬磁性材料、距磁性材料各自的相同和不同之處:

(1)軟磁性材料

軟磁性材料指的是磁滯回線狹長,具有高磁導率μ、低矯頑力Hc<100A/m、低磁阻、較低剩磁Br的鐵磁性材料。其特點是容易被磁化,也容易被退磁。例如純鐵、低碳鋼、軟磁鐵氧體。

磁粉探傷儀軟磁性材料磁滯回線 

圖2 軟磁性材料磁滯回線

(2)硬磁性材料

硬磁性材料指的是是磁滯回線肥長,具有低導磁率μ、高矯頑力Hc≥100A/m、高磁阻、高剩磁Br的鐵磁性材料。其特點是難以被磁化,也難以被退磁。例如鋁鎳鈷、稀土鈷、硬磁鐵氧體。

退磁機硬磁性材料磁滯回線 

圖3 硬磁性材料磁滯回線

(3)距磁性材料

距磁性材料是硬磁性材料的一種特例。其特點是,初始磁化時較容易被磁化;一經退磁,就表現出較高的剩磁Br,其值非常接近磁感應強度的最大值Bm再次磁化,就表現出較高的矯頑力Hc,其值非常接近飽和點Hm。距磁性材料常被用在現代電機中,計算機的存儲芯片中。

探傷機距磁性材料磁滯回線 

圖4 距磁性材料磁滯回線

磁粉探傷機磁粉探傷儀退磁機就是依據以上原則,根據所測得不同的材料,調節不同的磁化退磁電流,從而達到充磁、退磁的效果。

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