Магнитное поле дефекта, наклонного к поверхности изделия

Известно, что большинство естественных дефектов в изделиях производства имеют форму значительно более сложную, чем прямоугольная щель, и располагаются под различными углами к поверхности изделия. Так, более сложный профиль поперечного сечения имеют дефекты металлургического производства, которые не только наклонены своей плоскостью к поверхности изделия, но могут изменять многократно свой угол наклона в процессе развития внутри изделия. К дефектами сложной конфигурации относятся плены, ужимы, закаты.

Впервые попытка учесть влияние угла наклона предпринята в работе [46]. Была рассчитана топография поля косорасположенного дефекта при однородной поляризации его граней и показано, что удовлетворительное совпадение эксперимента с расчетом удается достичь, если увеличить плотность поверхностных зарядов s у острого угла наклонного дефекта. Для каждого угла наклона плоскости дефекта приходилось подбирать свои значения плотностей зарядов вблизи острого угла.

В работе [47] для решения задачи о поле дефекта была использована модель двух дипольных нитей, расположенных вблизи граней дефекта и заглубленных под поверхностью изделия, а наклон дефекта моделировался путем поворота оси диполя относительно этой поверхности. В работе [48] показано, что поля очень узких наклонных дефектов можно представить как суперпозицию полей двух противоположно направленных токов, расположенных в вершинах дефекта. Аналогичные результаты получены в работе [49], где магнитное поле наклонного дефекта преложено моделировать полем тонкого соленоида.

Таким образо, все рассмотренные модели условно можно разбить на три типа: 1 – наклонный дефект типа ленточного диполя с однородным намагничиванием граней; 2 – токовая или соленоидальная модель; 3 – наклонный дефект типа линейного диполя с углубленными зарядами и поворотом оси диполя относительно поверхности изделия. Очевидно, что информация о глубине и наклоне дефекта содержится в топографии касательной и нормальной составляющих напряженности поля в области над дефектом. На рис.4.13 приведены эти модели и вычисленная по ним топография тангенциальной составляющей поля наклонного дефекта с параметрами: h =2, 5 мм, 2b =0, 4 мм и a =50° при y =2 мм [50]. Как видно из этого рисунка, кривые существенно отличаются для различных моделей. Несмотря на это можно определить некоторые общие закономерности топографии полей наклонных дефектов:

1. наклонный дефект характеризуется асимметрией тангенциальной составляющей поля Нх, а именно – наличием отрицательного экстремума на кривой Нх(x), как показано на рис.4.13;

2. в работе [51] установлено, что величина этого экстремума

Рис. 4.13. Некоторые модели полей наклонных дефектов: а) модель ленточного диполя с однородным намагничиванием граней; б)токовая модель; в) модель линейного диполя

непосредственно связана с углом наклона, но при этом зависит и от других факторов;

3. величина и топография поля наклонного дефекта существенно зависит от расстояния до поверхности, на котором происходит дефектоскопирование изделий. Причем положительный экстремум функции Нх(x) сильнее реагирует на изменение координаты y, чем отрицательный;

4. ширина дефекта также влияет на топографию его поля. Наблюдается небольшое увеличение асимметрии поля с уменьшением ширины 2b, однако это влияние не столь значительно;

5. в работе [52] показано влияние на величину топографии поля наклонного дефекта величины приложенного к образцу намагничивающего поля. Однако, как показали результаты экспериментальных исследований, при измерении полей дефектов сложного профиля, в том числе и наклонных, в полях, соответствующих максимальной магнитной проницаемости, топография их полей не зависит от конфигурации дефекта и аналогична топографии поля прямого дефекта [53].

Таким образом, применимость той или иной модели в практике магнитной дефектоскопии может быть оценена только с помощью экспериментальных исследований [50, 53].