투과성과 강자성 물체의 자화

투과성

자기장의 방향과 결함 검출 가능성

물체의 균열이나 다른 결함들을 알맞게 검사하기 위해선, 자기력선과 결함 사이의 방향을 이해하는 것이 매우 중요하다. 밑의 그림은 물체내에 형성된 일반적인 형태의 자기장이다. 가로형태의 자기장은 물체의 가로와 수평되게 형성되어있다. 물체의 가로형태의 자기장은 코일이나 솔레노이드에 의해 형성될 수 있다. 또한 영구자석이나 전자석에 의해서도 만들어질 수 있다.

원형모양의 자기장은 물체의 둘레를 도는 자기력선을 갖는다. 원형모양의 자기장은 물체내의 전류를 흐르게 하거나 물체 둘레의 도체에 전류를 흐르게 함으로써 만들 수 있다.

아래와 같은 자기장 형태는 특정물체을 자화시킬때 사용된 방법에 의해 결정된다. 두 방향으로 물체를 자화시킬 수 있는 것이 중요한 이유는, 결함을 발견하기위해선 자기력선이 결함의 가장 긴 방향과 수직으로 생성될 때이기 때문이다. 이 방향은 물체내의 자기장의 가장 큰 찌그러짐을 생성하고, 물체 표면의 가장 큰 자속 누출도 만들어낸다. 아래 그림을 보면 알다시피, 만약 자기장이 결함에 수평이면 자기장은 매우 약간의 찌그러짐을 생성하고 자속의 누출도 생성되지 않을 것이다.

결함을 검출하기 위해선 결함과 자기장의 방향이 45도에서 90도가 알맞다. 결함은 다양하고 알수없는 방향으로 생성되기 때문에, 일반적으로 물체를 검사할때, 하나는 수평방향, 다른것은 수직방향으로 자화를 시킨다. 아래의 물체에 검사를 할때, 물체의 한쪽 끝에서 반대편 끝으로 전류를 흘리는 것은 전류의 흐름과 90도인 원형의 자기장을 형성할 것이다. 그러므로, 전류 방향으로 형성된 상당한 크기의 결함들이 (가로모양의 결함들) 발견될 것이다. 반대로, 원형 자기장을 횡당하는 결함들은 원형 자기장으로 결함 검출이 불가할 것이다.

강자성 물체의 자화

자기탐상검사를 사용하여 물체를 검사하기위한 자기장을 만드는 데에는 여러가지 방법들이 사용된다. 물체를 자화하는 방법은 직접적인 것과 간접적인 것으로 나누는게 일반적이다.

직접유도를 사용한 자화방법(직접자화)

직접자화에선, 전류가 직접적으로 물체를 통과한다. 전류가 흐를때면 언제든지 자기장이 생성되는 것을 인지하자. 이전에 소개된 오른손의 법칙을 이용하여, 자속선은 전류의 방향으로 생성되고 원형자기장은 도체 주위로 형성된다. 직접 자화 방법을 사용할때, 검사장비와 검사물체간의 완전한 전기적 접촉이 이뤄지고 유지해야하는 것을 확실히 해야한다. 부적절한 접촉은 물체에 손상을 주는 아크현상을 일으킬 수 있다. 접촉부분들, 좁은 단면적부분들과 같이 높은 저항을 갖는 부분을 가열하는 것 또한 가능하다.

직접자화를 이루기위한 여러가지 방법들이 있는데, 한 가지 방법은 물체에 장비의 특수한 두 전기적 접촉들을 맞물리는 것이다. 전류가 물체를 통과하여 물체의 안, 바깥으로 원형자기장을 형성시킬 것이다. 자화전류가 멈췄을때, 잔류자기장이 물체 내부에 남게되고, 유도된 자기장의 세기는 물체를 통과한 전류의 양에 비례할 것이다.

두번째 방법은 클램프나 프로드를 물체에 붙이거나 위치하는 것이다. 전류가 물체의 접촉지점에서 다른 접촉지접으로 흐르고, 전류는 전류가 흐르는 주위에 회전 자기장을 생성한다.

간접유도를 사용하는 자화방법(간접자화)

간접자화는 물체내의 자기장을 형성시키기 위해 외부의 강력한 자기장을 사용한다. 직접자화방법과 같이 간접자화를 시키는 방법에는 여러가지가 있다.

영구 자석의 사용은 자기장을 형성시키기 위한 저렴한 방법이다. 그러나 이 방법은 자기강도 조절의 어려움이나, 물체로부터 영구자석을 위치시키거나 없애는데 어려움이 있어 제한적이다.조절가능한 말굽자석(요크라고 불리우는)이 만드는 전자기장은 영구자석이 갖는 문제점들을 제거할 수 있어 산업분야에서 광범위하게 사용된다. 전자기장은 전류가 연선 주위를 흐를때만 존재한다. 물체에 자석이 놓여질때, 자기장은 자석의 양극과 음극 사이에 생성된다.

물체가 갖는 자기장의 또다른 간접유도 방법은 도체에 흐르는 전류의 자기장을 이용하는 방법이다. 회전 자기장은 중심 도체를 사용함으로써 원통형 물체들에 형성될 수 있다. 일반적으로, 하나 또는 그 이상의 원통형 물체들을 단단한 구리바의 둘레내부를 이동시키는 방법이다. 전류는 구리바를 지나가고, 그 결과로 생긴 원형자기장은 검사 물체 내부에 자기장을 형성시킨다. 간접자화의 세번째 방법은 코일이나 솔레노이드를 사용하는 것이다. 물체의 길이가 그것의 둘레보다 몇배 더 길때, 가로형태의 자기장이 물체에 생성된다. 물체는 코일이나 솔레노이드 중앙에 형성되고 집중된 자기장안에 가로형태로 위치된다. 이 자화방법을 종종 “코일샷”이라고 일컫는다.