제 2장 자화방법

 
3. 자화방법별특성
3-1 코일법(Coils)
시험체에 선형자장을 유도하기 위하여 시험체에 코일을 감아 시험체를 자화시키는 방법이다.
코일 내의 자속밀도는 자화전류(I;Ampere)와 코일의 권선수(N;Turns)의 곱에 비례하게 된다.
대형시험체를
검사하는 경우에는 시험체를 코일로 5~7번 정도 감아 자화시키는데 이때 주의해야 할 사항은 코일의 바로밑에 있는 지시가 가려지지 않도록 해야 한다.  시험체의 크기가 그다지 크지 않은 경우에는 그림과 같은 장치를 이용하여 간단하게 검사를 수행할수 있다.
코일법으로
자화시키면 코일 양쪽으로 150~230mm(6~9인치) 정도의 자장이 검사에 유효하다.  즉 시험체의 길이가 460mm(18인치) 이상인 경우에는 1회 자화로는 시험체 전체 길이를 검사할 수 없으므로 시험체 길이에 따라 2회 이상으로 분할하여 자화시켜 검사해야 한다.


그림 . 코일법의 유효자장거리

또한 코일법으로 자화시킬때에는 시험체의 길이/직경(L/D : Length to Diameter) 비율이 매우 중요하다.  이는 시험체 끝부분에 형성된 자극(Magnetic Pole)의 탈자효과에 기인하기 때문이다.  이 탈자효과는 L/D 비율이 10 이하인 경우에 나타나며 특히 3 이하인 경우에는 매우 심하게 나타난다.
이는 코일 내에서 자화된 시험체의 양끝에 반자장이 적용하게 되어 시험체에 적용되는 유효자장의 세기가 약화된다.  반자장의 세기는 시험체의 L/D 비율이 작아질수록 그 영향이 커진다.  또한 자극에 가까울수록 반자장의 영향이 커지므로, 반자장의 영향을 줄이기 위한 방법으로
첫째, 교류를 사용한다
교류는 표피효과가 있기 때문에 직류에 비해 반자장의 영향이 적다
둘째, 시험체의 L/D 비율을 크게 한다
시험체의
양끝에 다른 시험체를 접촉시켜 모서리 영향을 줄인다. (즉, 겉보기 L/D를 증가시킨다)
셋째, 가능하면 긴 코일을 사용한다
코일법으로
자화시킬자화전류의 양은 다음식에 따라 구할수 있다.


(1)

여기서 I는 자화전류(Amp)
N은 코일의 감은수(Turns)
L은 시험체의 길이
D는 시험체의 외경 또는 두께이다.
코일내에서자장의 분포는 균일하지 않다.  코일에서의 자장의 세기는 코일의 중심 부분에서 가장 크고 코일의 끝부분으로 갈수록 약해진다.  또한 코일 내에서의 자장의 세기는 코일 내부 근처에서 가장 강하며 중심에서 가장 약하게 된다.
시험체가 코일의 한쪽에 근접해 있는 경우에 자속밀도는 대략 110 Lines/mm² 정도가 되는데, 적절한 검사감도를 유지 할 수 있는 자속밀도는 약 54 Lines/mm² 이상이다.
시험체가 코일의 중앙에 위치하였을 때 자화전류를 구하는 식 (1)은 다음과 같이 달라지게 된다.


(2)

여기서 r은 코일의 반경(인치)
μ eff 는 (6L/D)-5 이다.
식 (2)는 시험체가 코일의 가운데에 위치하고 시험체의 단면적이 코일 단면적의 10% 이하인 경우에 적용한다.
코일법의 장점으로는
첫째, 자화가 쉽고 빠른 검사가 가능하다.
둘째, 시험체와 집적 접촉시키지 않아도 무방하다.
셋째, 복잡한 형태의 시험체도 검사가 비교적 쉽게 가능하다.
단점으로는
첫째, 1회 자화로 검사가능한 유효길이가 제한된다.
둘째, 시험체 형태에 따라 여러번의 자화가 필요 할 수 있다.
셋째, 시험체의 길이/직경(L/D) 비율의 영향을 받는다.
넷째, 시험체 끝부분에서의 감도가 저하되는 경향이 있다.
코일법으로 시험체를 자화시킬 때 검사에 유효한 자장은 코일 양쪽으로 어느 정도 되는가?

6~9 ㎝ 6~9 인치