<누설자장, Leakage field>
1) 시험체의 표면을 벗어나거나 들어오는 자장을 누설 자장이라 한다.
2) 표면에서의 터짐 혹은 불연속 부위 부위에 형성되는 자장을 누설 자장이라 한다.
3) 원형 자석에서 균열이 검출되었을 때 균열에 자분이 모이는 원인
<누설 자속, Magnetic leakage flux>
1) 자기 회로에서 철심에 간극이나 단면의 변화가 있을 때에 그 부분이 자극이 생겨 외부에 누출되는 자속을 말한다.
2) 누설 자속은 공간에 자장을 만든다.
3) 고리모양 자석의 일부가 깨져 균열이 생겼을 때 균열의 주위에 생성되는 자력선을 누설 자속이라 한다.
4) 원형으로 자화된 부품에 선형의 표면 균열이 있을 때 누설 자속에 의해 지시가 나타남.
<자속 밀도 Magnetic flux density>
1) 자속의 방향과 수직인 단위 면적당 자속선의 수를 의미한다.
2) 부품에 유도된 자장의 세기를 자속밀도라 한다.
3) 자장의 강도(밀도, 세기)를 측정하는데 사용한다.
4) 단위
가) 1CGS -> gauss[G}
- 1CGS -> emu의 자기에 1dyne의 힘이 작용하는 자기의 강도
- 단위 면적당 한 개의 자석속의 단위.
나) SI 단위 -> Teals [T}
다) MKS 단위 -> Wb/m^2(Wb : Weber) [Wb/m^2] = 1T
<자속밀도 크기>
1) 최대 전류가 흐르고 있을 때 자속밀도가 가장 크다.
2) 검사품의 모양, 크기, 재질에 의해 결정된다.
<봉재의 자속밀도>
1) 봉재내의 자속밀도는 중심으로 부터 선형적으로 증가한다.
2) 봉재내의 중심에서 자속밀도는 0이 되며, 표면에서는 자속밀도값은 최대값을 갖는다.
3) 봉재 중심으로 부터 2R의 거리에서 자속밀도는 H/2이고, 3R에서는 H/3이다.
*봉재의 변경 : R, 봉재 표면의 자속밀도 : B, 자화력 : H
=> 반지름이 증가하면 자속밀도가 떨어짐
<표면결함의 깊이와 누설자속밀도와의 관계>
1) 표면결함의 깊이와 누설자속밀도와의 관계는 결함의 폭이 동일하다.
2) 결함의 깊이가 낮은 번위내에서는 그 깊이와 누설자속밀도는 거의 비례하지만 아주 깊게 되면 비례하지 않는다.
3) 솔리트형의 인공결함에 대해 구한 실험결과로는 구멍의 깊이가 12cm까지 비례 한다.
4) 강 자성자의 표면에 가까운 내부에 결함이 있어도 표면공간으로 자속이 누설된다.
<내부결함의 누설자속밀도>
1) 표면 결함에 비해 현저히 낮다
2) 결함의 위치가 표면으로부터 멀어(깊어)질수록 감소한다.
3) 자화방향에 수직인 평명으로 투명 단면적이 작은 결함일수록 낮게 된다.
4) 내부 결함의 누설자속은 표면결함에 비해 강자성체 표면으로부터 보다 깊은 곳의 나속밀도가 문제가 된다.
<자기특성>
1) 철강재료의 자기특성은 탄소함유량, 가공상태, 열처리 등에 따라 다르다.
2) 풀림이나 담금질 등의 열처리의 경우 크게 변화한다.
3) 탄소함유량이 많을수록, 냉간가공비가 클수록, 당금질효과가 클수록, 즉 강의경도가 높게 되수록 포화에 필요한 자계의 강도가 보자력이 크게 되고, 포화자속밀도나 잔류자속밀도는 약간 작게 된다.
<자기이력곡선 Hysteresis loo[, 자화곡선, Hysteresis Curve, H-B곡선>
1) 자속밀도(B)와 자력의 힘(자계, H)과의 관계를 나타내는 곡선으로 자성체의 자기 특성을 나타낸다.
2) 완전히 탈자된 시편의 원점(0)으로부터 자력의 힘(H)이 증가하면 자속 밀도가 (0a)선을 따라 자력의 힘이 증가한 만큼 증가한다.
3) 이 때 자력의 힘을 증가시켜도 자장의 강도가 증가하지 않는 상태를 자기포화적상태라 하고 이 점을 포화점(saturation point) 이라한다.
4) 자력의 힘을 감소시키면 자속 밀도는 (0𝘢)곡선을 따라 zero(0)점으로 줄지 않고 자력의 힘의 zero(0)이 되어도 약간의 자속을 갖고 있으며 이 때를 잔류 자장이라 하며 곡선상에서 보는 B축 값으로 (b)점이 된다.
5) 계속해서 자력의 힘을 감소시키는면 음의 방향에서 H축 상의 (c)점까지 B의 값이 감소하고 이때 (0₀)는 항자력(또는 보자력)을 나타낸다
6)포화상태 이후 자속 밀도가 zero(0)점에 돌아오는데 필요한, 즉 탈자되는 힘을 음의 방향으로 더욱 감소시키면 음의 잔류자장인 B축의 (e)점을 지나 포화점(a)에 다시 돌아오는 abcdefa의 곡선을 만들고 이를 자기이력곡선이라 한다.
<투자율, Magnetic permeability>
1) 투자성은 자력에 대한 자속밀도의 비율로 주어진 재료는 일정값을 갖지 않으나, 일정비율을 갖는다.
즉, 자화될 수 있는 비율의 크기를 말한다.
2)자속밀도(B)와 자장(H)간의 관계식 B=μH에서 비례상수(μ)를 말한다.
*B : 자속밀도, H : 자력((자장의 세기), μ : 투자율
3) 투자율은 물질이 자화되기 용이함을 나타낸다.
4)투자율이 클수록 자속을 통과시키기 쉬워 자속에 대한 저항이 적다.
5)투자율이 높은 재료는 자화하기 쉽다.
6)MKS단위계에서는 μ = μ₀μᵣ로 표시하며, CGS 단위계에서는 μ는 μ와 일치한다.
*μ₀ : 진공투자율(4𝛑 x 10⁻⁷ H/m), μ : 비투자율
7) 투자성이 갑자기 변함으로서 시편의 불연속에서 자력분포의 균일성이 깨어진다.
8) 투자율의 종류
① 재료 투자율(Material permeability)
- 자력선의 통로(flux path)가 모두 재료 내에 존재할 때의 투자율
② 최대 투자율(maximum permeability)
- 최대 투자율로 500~2,000(또는 이상) gauss/oersted의 범위
③ 실효 투자율(Effective permeability)
- 제품에 자력이 없을 때와 동일점에서 측정될 때의 투자율
④ 초기 투자율(Initial permeability)
- 자속 밀도와 자력이 zero에 접근했을 때 나타나는 투자율
<교류자속의 표피효과>
1) 교류자화에서는 일정한 강도의 자계를 주어도 강자성체중의 자속밀도가 일정하게 되지 않고,
표면에서 최대이고 표면으로부터 안으로 들어감에 따라 현저히 저하 된다. 이러한 현상을 교류자속의 표피효과라 한다.
2)자속밀도가 표면의 약 37%가 되는 깊이를 표피의 두께라 한다.
3)이 표피효과는 지속만이 아니라 전류에 있어서도 동일하다.
4)표피의 두께(S)는 교류의 주파수(f), 전도율(Ơ) 및 투자율 (μ)이 높을수록 작아진다
5) 상용교류(50Hz 또는 60Hz)탄소강을 자화한 경우 표피의 두께는 약 2~3mm이다.
<자기포화, Magnetic Saturation>
1)강자성 재료를 탐상할 때 재료 내 각 부분의 자성의 불균일로 인하여 발생되는 잡음을 억제하기 위하여
시험부를 강하게 자화하는 것을 말한다.
2)일반적으로 직류 자장이 사용되므로 직류자기포화라고도 한다.
3)자장을 가하여 시험체의 비투자율을 1에 가깝게 함으로서 비자성체와 동등한 시험이 된다.
4)자기포화점, Sauration Point
- 금속내에서 자력의 증가에 따라 자속밀도도 증가하지만 어느 한계이상에 서는 자력이 증가하여도 자속 밀도는 변화가 없다.
<보자성, Retentivity>
1)강자성체가 잔류 자장을 보유하는 능력을 갖는 성질
2)강자성체가 자력을 제가한 후에도 재료 내에 잔류 자기를 존재하도록 하는 재료의 특성이다.
<황자력>
1)재료에 남아 있는 잔류 자기를 제거하는데 소요되는 역의 자장의 세기를 말한다.
2)잔류자기는 자화력이 제거된 후에도 자성체에 남아있는 자화의 세기이다
3)외부의 자화력이 제거된 후에도 부품에는 자극의 배열이 나타나는 경우의 자극의 배열을 원상태 즉 임의대로 퍼져있는 자극 배열로 환원시키는데 소요되는 자력이다.
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