И. О. Романов , Д. В. Строителев , В. М. Макиенко - Физические основы неразрушающих методов контроля: учеб. пособие

различных методов неразрушающего контроля.



1. Физические основы магнитного
неразрушающего контроля
Магнитный вид неразрушающего контроля основан на анализе взаимодействия магнитного поля и объекта контроля (ОК). Он применим лишь к деталям из металлов и сплавов, способных к намагничиванию. Основные задачи магнитного неразрушающего контроля (НК): контроль сплошности – дефектоскопия, измерение размеров – толщинометрия, контроль физико-механических свойств – структуроскопия. В отличие от двух последних на железнодорожном транспорте актуальна магнитная дефектоскопия, с помощью которой выявляют поверхностные и подповерхностные дефекты на свободных или открытых для доступа частях деталей.
На железнодорожном транспорте магнитному контролю подвергают следующие объекты подвижного состава: детали ударно-тягового и тормозного оборудования, рамы тележек различных моделей в сборе и по элементам, оси колесных пар вагонов и локомотивов всех типов в сборе, ободы, гребни и спицы локомотивных колес, свободные кольца буксовых подшипников, а также внутренние кольца, напрессованные на шейки оси, венцы зубчатых колес и шестерен тягового редуктора, валы генераторов, тяговых двигателей и шестерен в сборе, упорные кольца, стопорные планки, пружины, шкворни, болты и т.д. такая широкая номенклатура контролируемых объектов предполагает достаточно большое разнообразие методов, средств и технологических приемов магнитного контроля. При этом физическая сущность магнитной дефектоскопии для всех объектов является единой.
Методической основой технологии магнитного контроля являются государственные стандарты [1–3], руководящие документы [4–7].

1.1. Магнитное поле и его характеристики
Общеизвестно, что в «пустом» пространстве существует силовое поле, если на предмет, находящийся в этом пространстве, действует сила. Например, человек постоянно испытывает действие гравитационного поля: где бы он ни находился, Земля притягивает его с силой

, (1.1)

где m – масса тела; – ускорение свободного падения (характеристика самого поля).
Для всех физических полей структура формулы для определения силы поля одинакова [8, 9]. В ней всегда фигурирует произведение одной или нескольких величин, характеризующих тело (масса, заряд, скорость и т. д.), умноженное на векторную величину, которая характеризует поле в точке его местоположения. Эта величина называется напряженностью поля. В выражении (1) ускорение свободного падения есть напряженность гравитационного поля.
Каждое силовое поле создается теми и только теми телами, на которые оно может действовать. Например, любой предмет, независимо от размера, массы, цвета и т.д., создает вокруг себя гравитационное поле, которое притягивает к себе другие предметы вдоль линии, соединяющей их центры тяжести.
Возьмем другое по физической природе поле – электростатическое (кулоновское). Оно действует только на заряженные тела с силой

, (1.2)

где q – электрический заряд тела; – напряженность электростатического поля в месте его нахождения.
Подчеркнем, что электростатическое поле более избирательно, оно создается только заряженными телами, заряды q которых могут быть и положительными, и отрицательными, тогда как масса m всегда положительна, несмотря на то, что формулы одни и те же: чтобы определить силу, надо определенную величину, относящуюся к телу, умножить на напряженность поля в этой точке.
Рассмотрим физические поля (рис. 1.1), которые представляют силовые линии. Главное свойство такой линии поля состоит в том, что в любой точке, через которую она проходит, направление вектора напряженности совпадает с направлением касательной к ней в этой же точке (рис. 1.1, а). Длины векторов, т. е. значения напряженности во всех точках силовой линии, одинаковы. Проведенная на рисунке одна силовая линия задает направление напряженности в бесконечном числе лежащих на ней точек. Если поле сильнее, то, следовательно, величина напряженности больше там, где линии будут расположены гуще, и слабее – где они разряжены (рис. 1.1, б). В то же время силовые линии не могут пересекать друг друга.

а б

Рис. 1.1. напряженность на силовой линии
и в точках магнитного поля
Таким образом, по совокупности линий можно судить не только о направлении, но и о значениях напряженности магнитного поля. Поле, напряженность которого одинакова во всех точках, называется --">