CS197383B1 - Způsob zjišťování meohaniokýoh vlastností feromagnetických materiálů nedestruktivní metodou a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu zjišťování meohaniokýoh vlastností feronagnetiokýoh materiálů nedestruktivní metodou a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosud používaná způsoby měření meohaniokýoh vlastností feromagnetických materiálů spočívají v tom, že. se provádějí měřením mechanických vlastností při destrukčníoh zkouškáoh vybraných reprezentativních vzorků. Proto se ve výrobě ěasto zpracuje materiál, jehož meohanické vlastnosti neodpovídají předepsaným požadavkům, a dochází v důsledku toho k poruchám a haváriím.

Výše uvedená nedostatky odstraňuje způsob zjišťování mechanických vlastností feromagnetických materiálů nedestruktivní metodou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že feromagnetický materiál se zmagnetuje magnetickým pólem, buzeným napětím se sinusovým průběhem a měří se amplitudy a fáze harmonických složek napětí indukovaného deformovaného magnetického pole pomocí rozvinutí časového průběhu Intenzity magnetického pole z bysterezní smyčky koeficienty Pourierovy řady, načež se srovnávají vztahy mezi těmito veličinami a veličinami získanými u normálového vzorku o známých meohaniokýoh vlastnostech.

Zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu sestává se členu pro magnetizaoi feromagnetického materiálu a snímaoí cívky, připojené na harmonický analyzátor, přičemž snímaoí cívka je induktivně vázána s feromagnetickým materiálem.

Způsob měření a zařízení k jeho provádění podle vynálezu umožňují měřit mechanioké vlastnosti feromagnetického materiálu, ať již jde e zjištění meze klusu, pevnosti ▼ tahu,

197 383

197 383 tvrdosti, meze pružnosti, bez jeho porušení. Měření lze provádět s dostačujíoí přesností, asi 5 %, a to nikoliv jen na několika reprezentativních vzoroíoh, ale dokonoe 1 na hotových výrobcích.

Příklad provedení zařízení ke zjišlování meohaniokýoh vlastností feromagnetických materiálů nedestruktivní metodou podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese.

Clen X pro magnetizaoi feranuujnetiokého materiálu £ je generátor sinusového napětí, na jehož výstupu je magnetovaoí oívka 2· Feromagnetický materiál £ je umístěn v blízkosti magnetovaoí cívky £, nejlépe uvnitř magnetovaoí oívky £, Zařízení je dále opatřeno snímaoí oívkou 2, jejíž vývody jsou připojeny na vstup harmonického analyzátoru 2· Snímaoí oívka 2 je umístěna v blízkosti magnetovaol oívky '2 a feromagnetického materiálu £. U nejvýhodnějšího řešení jsou magnetovaoí oívka 2 a snímací oívka 2 souosé.

Feromagnetický materiál £ neznámého vzorku se zmagnetuje magnetickým polem vytvářeným v magnetovaoí oívoe 2 napětím ze sinusovým průběhem buzeným Slenem 1 pro magnetizaoi feromagnetického materiálu £. Feromagnetickým materiálem £ deformované magnetické pole se snímá snímací oívkou £ a ▼ nl Indukované napětí neslnnsového průběhu se přivádí na vstup harmonického analyzátoru 2, kterým se změří amplitudy a fáze harmonických složek napětí indukovaného ve snímaoí oívoe 2* Veličiny takto získané se srovnají s veličinami dříve zaměřeného normálového vzorku o známýoh meohaniokýoh vlastnostech.

U vynálezu je využito závislosti magnetických veličin závislých na tvaru hysterzní smyčky na způsobu a dokonalosti krystalické stavby feromagnetického materiálu £, a tím také na jeho meohaniokýoh vlastnosteoh, Tvar hysterzní smyčky lze vyjádřit trigonometrickou řadou, nebol cyklická změna magnetioké indukoe vymezuje ploohu úměrnou ztrátě energie ve feromagnetickém materiálu £· Beharmonioký průběh magnetického pole ve feromagnetickém materiálu £, který smyčka vyjadřuje, lze analyzovat. Stejně tak při průchodu magnetického pole se sinusově proměnnou indukcí feromagnetickým materiálem £ se časový průběh intenzity magnetlokého pole deformuje na periodiokou neharmonlokou funkoi.

Rozvinutím časového průběhu intenzity magnetlokého pole z hysterzní smyčky lze obdr^ žet sinové a kosinové členy Fourierovy řady podle rovnicei

H(t) A^sin ώ t + A^sln3£J t + AjiinS 63 t + ... + A_nein(2n-1) 63 t + B^oos 63 t + + Β^οοβ3 63 t + Β^οοβ!» 63 t + ... + B_nooe(2n-1) 63 t, kde

A^j Aj# ... A* jaou sinové složky amplitud vyšších harmonických intenzity magnetického ΡΛ·.

Bjf Bj> ··· B_a jsou kosinové složky amplitud vyšších harmonickýoh intenzity magnetlokého pole, ··· je úhlová frekvenoe magnetujícího pole.

Tento průběh je souměrný k osa x a obsahuje pouze llohé členy. Koeficienty se vypočtou podle rovnic

ŠFO ’ / fo ⁷

197 383

5í

H(t)s±n(2n-1) Cú 'tdt, %

H(t)cos(2n-1) 63 tdt, kde

Aj>n-1 ·” Jsou liché sinové koeficienty Fourierova rozvoje deformovaného magnetického pole* ^B2a-1 ··· J^eou liché kosinové koeficienty Fourierova rozvoj· deformovaného magnetického pole*

H ·.· je intenzita střídavého magnetiokého pole·

Současné časové rozvinuti průběhu magnetioké indukoe a intenzity maguetlokého pole ve feromagnetickém materiálu £ vyhodnotí jejiáh vzájemné posunutí ψ 6) t.

Za počátek souřadné soustavy se volí okamžité hodnota intenzity magnetiokého pole při okamžité hodnoté magnetioké indukoe (b 0)· Tomuto bodu je v komplexní rovině přiřazován průsečík spodní větve hysterznl smyčky s osou intenzity magnetiokého pole nebo nulové hodnota napětí ve snímací cívce při použití sinusové magaetlzaoe feromagnetického materiálu £. Další body se volí po 30° časového průběhu v jedné periodě· Jsou dány souřadnicemi hlavních bodů hysterzní smyčky·

Vyjádřením koefioientů Fourierovy řady Hungeho metodou sa použití rovnic ^a2n-1 ^b2n-1

P

P

ΣΖ k-1 p

ΣΞ y^sinCžn-l )k y_koos(2n-1)k

kde y_k - je velikost funkční hodnoty F H (t) pro k-tý bod, p — je počet dílků, na které je jedna perioda rovnoměrně rozložena, lze obdržet sinové a kosinové koeflolenty vyšších harmonických.

Hlavní body hysterzní smyčky lze snímat pomocí univerzální šablony, kde magnetioké indukci nasycení odpovídá jednotlivé délka, a další body jsou na ose magnetioké indukoe snímány v poměru 1 ku 0,866 a 1 ku 0,5, odt odpovídá časovému dělení po 30®.

Souřadnioe hlavních bodů hysterzní smyčky se použijí jako vstupní hodnoty pro samočinný počítač, který koeflolenty podle jednoduehého programu vypočítá.

Barmonioký analyzátor 2.· ολ jehož vstup se přivádí napětí indukované nehaxmonioky se měnícím magnetickým polem ve feromagnetickém materiálu £ při jeho sinusovém buzení, udá

107 383 koeficienty přímo v ortogonálních aouřadnioíoh·

Velikosti jednotlivých sinových a kosinových členů Pourlerovy řady a jejioh součtů jsou v lineárním vztahu k tvrdosti materiálu B&, pevnosti v tahu ó mezí kluzu a mezí pružnosti (ý _Bt, kterýžto vztah lze pro určitou materiálovou třídu zpracovat tabelárně nebo graficky.

Porovnáním velikostí koeficientů měřeného feromagnetického materiálu £ a koeflolentů normálového vzorku lze tedy změřit uvedená meohanioká vlastnosti fsronagnstiokáho materiálu A·

Způsobu zjišťování mechanických vlastností feramagnstlekýoh materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu lze využít nejen pro zjištění-vlastností výchozího feromagnetického materiálu vs výrobě, ale i při kontrole již vyrobených výrobků.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1· Způsob zjišťování mechanických vlastností feromagnetických materiálů nedestruktivní metodou, vyznačujíoí so tím, žo feromagnetioký materiál se zmagnetuje magnetickým polem buzeným napětím se sinusovým průběhem a měří se amplitudy a fáze harmonických složek napětí indukovaného deformovaného magnstiokáho pole ponooí rozvinutí časového průběhu intenzity magnetického pole z hysterzní smyčky koeficienty Pourlerovy řady, načež se srovnávají vztahy mezi těmito veličinami a veličinami získanými u normálového vzorku o známých mechanických vlastnostech.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že sestává es členu (1) pro magnetlzacl feromagnetického materiálu (4) a snímaoí oívky (2), připojená na harmonioký analyzátor (3), přičemž snímaoí oívka (2) je induktivně vázána feromagnetickým materiálem (4)·