DE3152921C2 - Method and device for determining the mechanical properties of a ferromagnetic specimen - Google Patents
Method and device for determining the mechanical properties of a ferromagnetic specimenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die zerstörungsfreie Prüfung
von ferromagnetischen Werkstoffen, insbesondere auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen
Eigenschaften eines ferromagnetischen Prüflings mittels mehrmaligen
Magnetisierens desselben durch ein rechtwinklig zu
seiner Oberfläche gerichtetes axialsymmetrisches Magnetfeld,
Abtasten des Gradienten des lokalen Remanenzfeldes entlang
der Symmetrieachse des Magnetfeldes und Beurteilung der mechanischen
Eigenschaften des Prüflings nach der Größe des
Gradienten. Eine solche Prüftechnik ist aus M.A. Melgui
"Magnitny kontrol mekhanicheskikh svoistv stalei" (Magnetische
Prüfung der mechanischen Eigenschaften von Stählen) in
"Nauka i tekhnika" (Wissenschaft und Technik), 1980, S. 140
bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Prüfling
durch mehrmaliges Einwirken eines axialsymmetrischen pulsierenden
Magnetfeldes mit gleichbleibender Amplitude magnetisiert,
dessen Symmetrieachse normal zur Oberfläche des Prüflings
gerichtet ist, und der Gradient der Normalkomponente
des magnetischen Remanenzfeldes wird anschließend entlang
der Symmetrieachse des Magnetfeldes mittels einer Gradiometer-
Ferrosonde abgetastet. Dadurch wird der Einfluß von
vorhergehenden magnetischen Vorgängen bei dünnen Prüflingen
ausgeschaltet und die Ergebnisse der Prüfung werden stabiler.
Bei Prüflingen großer Dicke beeinträchtigt jedoch Unbestimmtheit
der Magnetisierungstiefe und der Einfluß der
vorhergehenden magnetischen Vorgänge die Stabilität und
Genauigkeit der Prüfergebnisse. Aus diesem Grund kann
das bekannte Verfahren zur Prüfung von über 4 mm dicken
Erzeugnissen, beispielsweise von dickem Blechwalzgut,
kaum angewendet werden.
Eine Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften
von ferromagnetischen Prüflingen ist aus "Defektoskopia"
(Defektoskopie), 1979, H. 3, S. 29 bekannt.
Diese hat einen Impulsformer zur Erzeugung eines pulsierenden
axialsymmetrischen Magnetfeldes, eine Schaltung
zur Messung des Gradienten des Remanenzfeldes und eine Anzeigevorrichtung.
Der Impulsformer ist eine Magnetisierungsvorrichtung
(ein Solenoid), die an einen Stromimpulsgenerator
angeschlossen ist.
Die Magnetisierung des Prüflings folgt durch die Impulse
des Magnetfeldes des Solenoids, das mit seiner Stirnfläche
auf die Oberfläche des Prüflings gestellt wird. Ein
Wandler des Gradienten der Normalkomponente des magnetischen
Remanenzfeldes liefert ein entsprechendes Signal an
die Meßschaltung, die die Anzeigevorrichtung ansteuert.
Nach deren Anzeige wird über die mechanischen Eigenschaften
des Prüflings geurteilt.
Auch diese Vorrichtung liefert glaubwürdige Ergebnisse
nur bei der Prüfung von Prüflingen geringer Dicke (bis
zu 4 mm).
Eine ähnliche Prüftechnik ist noch aus der US-PS
26 47 628 bekannt. Hier findet die Prüfung jedoch statt
durch einmaliges Hindurchbewegen der Prüflinge durch
eine Spule, was nur mit kleinen Werkstücken einfacher
Konfiguration möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen
Eigenschaften eines Prüflings aus ferromagnetischem Werkstoff
zu schaffen, die eine Erhöhung der Genauigkeit und
Glaubwürdigkeit der Ergebnisse in einem breiten Bereich
der Prüflingsdicken, vor allem bei höheren Wandstärken,
erlauben.
Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird die
gestellte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Magnetisierung
des Prüflings mittels einer ersten Impulsfolge
bis zum ersten Zeitpunkt, in dem die Zunahme der Größe
des Remanenzfeldgradienten aufhört, und danach mittels
einer zweiten Impulsfolge, deren Amplitude unter der maximalen
Impulsamplitude der ersten Impulsfolge liegt, bis
zum zweiten Zeitpunkt, in dem die Zunahme der Größe des
Remanenzfeldgradienten aufhört.
Bei einem solchen Vorgehen kommt es zu einem bisher
nicht bekannten nochmaligen Ansteigen des Gradienten
des magnetischen Remanenzfeldes bei Anlegen der Magnetisierungsimpulse
der zweiten Impulsfolge. Dieses weitere
Ansteigen des Remanenzfeldgradienten durch die zweite Serie
von Magnetisierungsimpulsen ist unabhängig davon, wie der
Verlauf während der ersten Serien war, d. h. ob von einer
Nullmagnetisierung, von einer Magnetisierung entgegengesetzter
Polarität oder von einer bereits vorhandenen Magnetisierung
gleicher Polarität ausgegangen wurde. Eben dadurch
werden die genauen Prüfungsergebnisse erzielt.
Die größte Wirkung im Sinne eines weiteren Ansteigens des
Remanenzfeldgradienten durch die zweite Magnetisierungsimpulsserie
wird erzielt, wenn die erste Serie von ansteigender
und die zweite Serie von fallender Amplitude ist. Demgemäß
ist es eine zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens,
wenn die Impulsamplitude der ersten Impulsfolge bis zum
ersten Zeitpunkt kontinuierlich vergrößert wird, in dem
die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört,
und die Impulsamplitude der zweiten Impulsfolge bis zum
zweiten Zeitpunkt kontinuierlich verringert wird, in dem
die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient
eine Vorrichtung mit einem Impulsformer zur Erzeugung eines
pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes und einer
Schaltung zur Messung des Gradienten der Normalkomponente
des Remanenzfeldes, die in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
ausgestattet ist mit einem Arbeitsspeicher zur Speicherung
des gemessenen Wertes des Gradienten bis zur nächsten
Messung, einer Schaltung zum Vergleichen des aktuellen Meßsignals
am Ausgang der Schaltung zur Messung des Remanenzfeldgradienten
und des im Speicher gespeicherten vorangegangenen
Meßsignals, sowie einer Vorrichtung zur Messung der
Impulsamplitude am Ausgang des Impulsformers, wobei die Eingänge
des Impulsamplitudenmessers an die Vergleichsschaltung
und den Impulsformer, der Eingang des Speicher und ein Eingang
der Vergleichsschaltung an die Schaltung zur Messung
des Remanenzfeldgradienten, der andere Eingang der Vergleichsschaltung
an den Speicher und der Ausgang der Vergleichsschaltung
an den Impulsformer angeschlossen ist.
Zweckmäßigerweise besteht der Impulsformer zur Erzeugung
eines pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes aus einem
Speicherkondensator mit einem Ladekreis aus einem Widerstand
und einem steuerbaren Gleichrichter aus einem Entladekreis
mit einem steuerbaren Gleichrichter und einer
Magnetisierungsvorrichtung, und aus einer Sperrschaltung
des steuerbaren Gleichrichters des Ladekreises und einer
Vergleichsschaltung, deren einer Eingang an den Anschlußpunkt
des Lade- und des Entladekreises an den Speicherkondensator
angeschlossen ist, und deren Ausgang an die Sperrschaltung
des steuerbaren Gleichrichters des Ladekreises
und die Steuerelektrode des Gleichrichters des Entladekreises
sowie an den Zähleingang des Magnetisierungsimpulszählers
angeschlossen ist, dessen Ausgang über einen
Dechiffrator an den Eingang eines Digital-Analog-Wandlers
angeschlossen ist, dessen einer Ausgang an die Steuerelektrode
des Gleichrichters des Ladekreises und dessen anderer
Ausgang an den zweiten Eingang der Vergleichsschaltung angeschlossen
ist.
Bei Anwendung der Erfindung geschieht eine Magnetisierung
des Prüflings bis zu einem Zustand, in dem sich der Gradient
des lokalen Remanenzfeldes bei anhaltender Erhöhung
der Magnetisierstromstärke nicht ändert. Das Verfahren ermöglicht
die optimale Wahl der Magnetisierstromamplitude
je nach den konkreten Bedingungen, beispielsweise je nach
der Dicke bzw. Sorte des Stahls des Prüflings. Vorangegangene
magnetische Prozesse im Prüfling haben bei optimaler
Wahl der Impulsamplituden keinen Einfluß auf die Prüfergebnisse.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung
von Ausführungsbeispielen an Hand der beigegebenen Zeichnungen
weiter erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Abhängigkeit der Normalkomponente des magnetischen
Remanenzfeldes bzw. dessen Gradienten von
der Größe des pulsierenden Magnetisierfeldes;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und
Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild der in Fig. 2
dargestellten Vorrichtung.
Die Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften
eines Prüflings aus ferromagnetischem Stoff
besteht im wesentlichen, wie aus Fig. 2 ersichtlich,
einem Impulsformer 1 zur Erzeugung eines pulsierenden
axialsymmetrischen Magnetfeldes, einem Impulsamplitudenmesser
2, einer Schaltung 3 zur Messung des Gradienten
der Normalkomponente des Remanenzfeldes, einem Speicher
4 sowie einer Vergleichsschaltung 5. Der Ausgang des Impulsformers
1 zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen
Magnetfeldes ist mit dem Impulsamplitudenmesser
2 verbunden. Der Ausgang der Schaltung 3 zur Messung
des Gradienten der Normalkomponente des Remanenzfeldes
ist an die Eingänge des Speichers 4 und der Vergleichsschaltung
5 angeschlossen, deren anderer Eingang an den Ausgang
des Speichers 4 angeschlossen ist. Der Ausgang der Vergleichsschaltung
5 ist an den zweiten Eingang des Impulsamplitudenmessers
2 und an den Eingang des Impulsformers 1
angeschlossen.
Fig. 3 zeigt mehr Einzelheiten einer solchen Vorrichtung,
wobei diese an einen Anzeiger 6 angeschlossen ist.
Der Impulsformer 1 zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen
Magnetfeldes enthält einen Ladekreis aus
einem Widerstand 7 und einem steuerbaren Gleichrichter 8
sowie einen Entladekreis aus einem steuerbaren Gleichrichter
9 und einer Magnetisierungsvorrichtung (ein Solenoid) 10
sowie einen Widerstand 11. Die Vorrichtung enthält ferner
einen Speicherkondensator 12 mit einem parallelgeschalteten
ohmschen Spannungsteiler 13, eine Sperrschaltung des
Gleichrichters 8 aus einem steuerbaren Gleichrichter 14 und
einen Widerstand 15, einen Digital-Analog-Wandler 16, eine
Vergleichsschaltung 17, einen Zähler 18, einen Dechiffrator
19 und eine Verzögerungsvorrichtung 20.
Der eine Eingang der Vergleichsschaltung 17 ist an den ohmschen
Spannungsteiler 13 und der andere Eingang der Vergleichsschaltung
17 an einen der Ausgänge des Digital-
Analog-Wandlers 16 angeschlossen, während ihr Ausgang an
die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters 14 der
Sperrschaltung des Gleichrichters 8 und an den Eingang der
Verzögerungsvorrichtung 20 angeschlossen ist. Der Ausgang
der Verzögerungsvorrichtung 20 ist an die Steuerelektrode
des steuerbaren Gleichrichters 9 des Entladekreises und an
den Eingang des Zählers 18 angeschlossen, dessen Ausgang
über den Dechiffrator 10 an den Eingang des Digital-Analog-
Wandlers 16 angeschlossen ist. Der Ausgang des Digital-
Analog-Wandlers 16 ist an die Steuerelektrode des Gleichrichters
8 angeschlossen.
Der Impulsamplitudenmesser 2 besteht aus der Reihenschaltung
eines Spitzendetektors 21 und eines Speichers 22, an
welchen ein Anzeiger 23 der Impulsamplitude angeschlossen
ist.
Die Schaltung 3 zur Messung des Gradienten der Normalkomponenten
des Remanenzfeldes besteht aus der Reihenschaltung
einer Gradiometer-Ferrosonde 24, eines Filters
25, eines Verstärkers 26 und eines Detektors 27.
Der Widerstand 11 des Impulsformers zur Erzeugung eines
pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes ist an den
Spitzendetektor 21 angeschlossen. Der Ausgang des Detektors
27 ist an die Eingänge des Speichers 4 und der Vergleichsschaltung
5 angeschlossen. Der Ausgang der Vergleichsschaltung
5 ist an den Eingang des Speichers 22 und an den
Zähler 18 angeschlossen.
Es versteht sich, daß Abweichungen von der betrachteten
Schaltung möglich sind. Wenn der Zähler 18 die Anzahl der
gezählten Magnetisierungsimpulse unmittelbar in einer digitalen
Form ausgibt, die zur Weiterverarbeitung im Digital-
Analog-Wandler 16 geeignet ist, so ist der Dechiffrator 19
entbehrlich. Auch kann der Eingang der Vergleichsschaltung
17 unmittelbar an den Anschlußpunkt des Entlade- und des
Ladekreises an den Speicherkondensator 12 angeschlossen
sein bzw. der Speicherkondensator 12 kann in Form mehrerer
hintereinandergeschalteter Kondensatoren ausgeführt sein, wobei
der Eingang der Vergleichsschaltung 17 zwischen diesen
angeschaltet ist. Ebenso kann die Sperrschaltung des Gleichrichters
8 je nach der Art des verwendeten Gleichrichters
anders ausgeführt sein.
Die Vorrichtung arbeitet folgenderweise.
Der Speicherkondensator 12 wird über den Ladekreis aus
dem Widerstand 7 und dem Gleichrichter 8 aus einem
Wechselstromnetz geladen. Der Gleichrichter 8 wird vom
Digital-Analog-Wandler 16 angesteuert. Bei der Speisung
des Impulsformers 1 zur Erzeugung eines pulsierenden
axialsymmetrischen Magnetfeldes wird der Zähler 18 in den
Anfangszustand gebracht. Der Zählerstand wird vom Dechiffrator
19 in einen Kode umgesetzt, der vom Digital-Analog-
Wandler 16 in ein analoges Signal, nämlich einen Spannungspegel
umgesetzt wird, welcher den einen Eingang beaufschlagt.
Gleichzeitig erscheint am anderen Ausgang des Wandlers 16
ein Signal zum Öffnen des Gleichrichters 8 des Ladekreises.
Der Speicherkondensator 12 wird geladen, bis seine Spannung
den vom Digital-Analog-Wandler 16 vorgegebenen Wert erreicht.
Sobald die vorgegebene Spannung erreicht ist,
spricht die Vergleichsschaltung 17 an, welche ein Signal
zum Sperren des Gleichrichters 8 des Ladekreises erzeugt,
das den Gleichrichter 14 der Sperrschaltung ansteuert,
so daß das Aufladen des Speicherkondensators 12 aufhört.
Gleichzeitig kommt das Signal an der Verzögerungsvorrichtung
20 an, von deren Ausgang ein Signal auf den Gleichrichter 9
des Entladekreises und auf den Zähler 18 gegeben wird.
Der Speicherkondensator 12 wird entladen und der Magnetisierungsimpuls
wird vom Zähler 18 gezählt.
Nachdem der Speichenkondensator 12 entladen ist, wiederholt
sich der Aufladevorgang, wobei die Ausgangsspannung
des Digital-Analog-Wandlers 16, die den einen Eingang der
Vergleichsschaltung 17 beaufschlagt, durch den neuen Zählerstand
bestimmt ist. Durch Verwendung verschiedener Typen
von Zählern 18 und Dechiffratoren 19 kann ein beliebiger
Verlauf der Bezugsspannung am Ausgang des Digital-Analog-
Wandlers 16 und somit des Aufladens des Speicherkondensators
12 verwirklicht werden, wovon wiederum der Verlauf
der Magnetisierimpulsamplituden bestimmt wird.
Die Amplitude jedes Impulses in der Impulsfolge ist exakt
festgelegt. Ist beispielsweise ein umsteuerbarer vierstelliger
Binärzähler verwendet, dessen Stand in einen Kode
1-2-4-8 dechiffriert wird, so können 15 verschiedene Ausgangsspannungen
des Digital-Analog-Wandlers 16 erhalten
werden, die zunächst ansteigen und dann abfallen. Dann
wird das zu prüfende Erzeugnis durch Impulse des axialsymmetrischen
Magnetfeldes magnetisiert, deren Amplitude
zunächst ansteigt und dann abfällt. Die Gleichrichter
können Thyristoren, Thyratrone, Ignytrone oder andere steuerbare
Gleichrichter sein.
Während über das Magnetisierungssolenoid 10 ein Stromimpuls
läuft, wird die Spannung vom Widerstand 11 abgegriffen
und an den Spitzendetektoren 21 des Amplitudenmessers 2
gelegt. Als Amplitudengeber kann auch ein Hall-Gerät verwendet
werden oder die Spannung kann von einer Zusatzwicklung
des Solenoids 10 abgegriffen werden. Vom Spitzendetektor
21 gelangt das Signal zum Speicher 22 an, der den
Anzeiger 23 ansteuert.
Der das Magnetisierungssolenoid 10 erregende Stromimpuls
magnetisiert den Prüfling. Der Gradient der Normalkomponente
des Remanenzfeldes wird von der Gradiometer-Ferrosonde
24 gemessen. Dann wird durch das Filter 25 die zweite Harmonische
der Ferrosonden-EMK ausgesiebt, durch den Verstärker
26 verstärkt, durch den Detektor 27 demoduliert
und in den Speicher 4 eingegeben. Gleichzeitig kommt das
demodulierte Signal an der Vergleichsschaltung 5 an. In
der Vergleichsstromschaltung 5 werden das vom Detektor
27 ankommende Signal der laufenden Messung und das vom
Speicher 4 anliegende Signal der vorhergehenden Messung
verglichen. Wenn diese Signale gleich sind, erzeugt die
Vergleichsschaltung 5 ein Signal, das den Speicher 22
des Amplitudenmessers ansteuert, so daß dieser die Amplitude
des letzten Impulses des axialsymmetrischen Magnetfeldes
speichert. Gleichzeitig beaufschlagt die Vergleichsschaltung
5 den Zähler 18, so daß dieser umgesteuert wird und
die Amplitude der weiteren vom Impulsformer 1 erzeugten
Impulsfolge auf Null abfällt. Der Vorgang wird bei einer
erneuten Messung wiederholt.
Das Meßergebnis kommt vom Speicher 4 am Anzeiger 6 an. Die
Impulsfolgefrequenz wird durch die Verzögerungszeit eingestellt,
so daß der Einsatz der Verzögerungsvorrichtung 20
nur dann zweckmäßig ist, wenn die Folgefrequenz der Magnetisierimpulse
zu ändern ist.
Bei der Magnetisierung durch die Impulsfolge mit ansteigender
Amplitude nimmt der Gradient des durch Remanenz
verursachten Magnetfeldes aus einem entmagnetisierten
Ausgangszustand gemäß Kurve 1 zunächst zu, bis es bei der
Größe H m des pulsierenden Magnetisierfeldes ein gewisses
Maximum erreicht, welches dem ersten Zeitpunkt entspricht,
in dem die weitere Zunahme des Gradienten aufhört. Danach
fällt der Gradient auf Grund der Wirkung der Wirbelströme
wieder ab. Zu diesem ersten Zeitpunkt wird die maximale
Impulsamplitude der gegebenen Impulsfolge durch den Wert
∇H₁ des Gradienten bestimmt.
Bei der nachfolgenden Einwirkung der Magnetfeldimpulsfolge
mit auf Null abfallender Amplitude auf das Erzeugnis nimmt
der Gradient des durch Remanenz verursachten Magnetfeldes
gemäß Kurve 2 stark zu. Dieser Verlauf des Gradienten
gemäß Kurve 2 wurde bei Forschungen entdeckt, die zur
vorliegenden Erfindung geführt haben.
Der Wert ∇H m des Gradienten wird zum zweiten Zeitpunkt
erreicht, die weitere Zunahme des Gradienten hört auf
und dieser kann mit einer hohen Genauigkeit gemessen
werden, was eine Erhöhung der Genauigkeit der Ermittlung
der mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses ermöglicht.
Wenn der Prüfling im Ausgangszustand eine Magnetisierung
entgegengesetzter Polarität aufweist und der Gradient
- ∇H i beträgt, so ändert sich der Gradient des durch Remanenz
verursachten Magnetfeldes bei der Einwirkung der
Impulsfolge mit auf denselben Wert H m ansteigender Amplitude
gemäß Kurve 1 i und nimmt den Wert ∇H₁ und nach
der Einwirkung der Impulsfolge mit abfallender Amplitude
den Wert ∇H m an.
Wenn der Prüfling im Ausgangszustand positiv vormagnetisiert
ist und der Gradient +∇H k beträgt, so ändert sich
der Gradient des durch Remanenz verursachten Magnetfeldes
unter der Einwirkung der Impulsfolge mit ansteigender Amplitude
gemäß Kurve 1 k und nimmt den Wert ∇H₁ und nach
der anschließenden Einwirkung der Impulsfolge mit abfallender
Amplitude den Wert ∇H m an, wobei er wiederum gemäß
Kurve 2 zunimmt. Daraus folgt, daß der Meßwert ∇H m ungeachtet
der vorhergehenden magnetischen Prozesse im Erzeugnis
nur durch die maximale Amplitude des Magnetisierungsfeldes
bestimmt wird, deren Größe ihrerseits von der Struktur
des Stoffes, d. h. von dessen mechanischen Eigenschaften,
abhängig ist.
Nachfolgend werden noch drei konkrete Anwendungsbeispiele
angeführt.
Es wurden die mechanischen Eigenschaften eines aus Baustahl
mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,32 bis 0,40% warmgewalzten
Dickblechwalzgutes mit einer Dicke von 18 mm ermittelt.
Zu diesem Zweck wurde das warmgewalzte Blech mit einer
Dicke von 18 mm aus einem entsprechenden Ausgangszustand
durch eine Folge von Impulsen eines axialsymmetrischen
Magnetfeldes mit ansteigender Amplitude magnetisiert.
Die Impulsfolge umfaßte 15 Impulse, die Anfangsamplitude
betrug 1 · 10⁵ A/m, die Endamplitude 1,5 · 10⁶ A/m.
Dabei betrug der erzielte unveränderliche Wert ∇H₁ des
Gradienten des magnetischen Remanenzfeldes 3,6 · 10³
A/m².
Nachdem dieser Wert des Gradienten erreicht wurde, wurde
die Blechmagnetisierung durch eine Impulsfolge mit auf
Null abfallender Amplitude fortgesetzt. Auch diese Impulsfolge
umfaßte 15 Impulse. Der nach Abschluß dieser
Impulsfolge erreichte Wert des Gradienten ∇H m betrug
9,3 · 10³ A/m². Dieser Wert des Gradienten entspricht
bei der bekannten Korrelationsabhängigkeit zwischen dem
Gradienten und beispielsweise der Bruchgrenze σ B einer
Bruchfestigkeit von 58 kp/mm² mit einer Genauigkeit von
2 kp/mm².
Es wurden die mechanischen Eigenschaften des gleichen
Dickblechwalzgutes ermittelt, wobei dieses im Ausgangszustand
auf ∇H i =-2,8 · 10³ A/m² magnetisiert war.
Die Magnetisierung erfolgte durch eine ansteigende Impulsfolge
nach Beispiel 1. Dabei betrug der erreichte Wert
H₁ des Remanenzfeldgradienten 3,6 · 10³ A/m². Auch
die weitere Magnetisierung erfolgte durch eine Impulsfolge
nach Beispiel 1. Der nach Abschluß dieser Impulsfolge
erreichte Wert ∇H m des Gradienten betrug
9,29 · 10³ A/m². Auch dieser Wert von ∇H m entspricht
einer Bruchfestigkeit von 58 kp/mm² mit einer Genauigkeit
von 2 kp/mm².
Es wurden die mechanischen Eigenschaften des gleichen
Dickblechwalzgutes ermittelt, wobei dieses im Ausgangszustand
auf ∇H k = 4,2 · 10³ A/m² magnetisiert war.
Auch hier wurde das Verfahren analog dem Beispiel 1
durchgeführt. Dabei wurden folgende Werte erreicht:
∇H₁ = 3,61 · 10³ A/m²,
∇H m = 9,31 · 10³ A/m²,
∇H m = 9,31 · 10³ A/m²,
was einer Bruchfestigkeit
σ B = 58 kp/mm² mit einer Genauigkeit von 2 kp/mm²
entspricht.
Die Erhöhung der Empfindlichkeit und Meßgenauigkeit ergibt
sich auch bei anderen Verläufen der Magnetisierung, und
zwar bei gleichbleibender Impulsamplitude der ersten Impulsfolge
mit gleichbleibender Impulsamplitude der zweiten
Impulsfolge sowie bei gleichbleibender Impulsamplitude der
ersten Impulsfolge mit abfallender Impulsamplitude der
zweiten Impulsfolge. Die beschriebene Durchführung des
Verfahrens ermöglicht aber gegenüber den anderen Varianten
eine Verringerung des Energieaufwands und ist deshalb
vorzuziehen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften
eines ferromagnetischen Prüflings mittels mehrmaligen
Magnetisierens desselben durch ein rechtwinklig zu seiner
Oberfläche gerichtetes axialsymmetrisches Magnetfeld,
Abtastens des Gradienten des lokalen Remanenzfeldes
entlang der Symmetrieachse des Magnetfeldes
und Beurteilung der mechanischen Eigenschaften des
Prüflings nach der Größe des Gradienten,
gekennzeichnet durch eine Magnetisierung des Prüflings
mittels einer ersten Impulsfolge bis zum ersten Zeitpunkt,
in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten
aufhört,
und danach mittels einer zweiten Impulsfolge, deren
Amplitude unter der maximalen Impulsamplitude der
ersten Impulsfolge liegt, bis zum zweiten Zeitpunkt,
in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten
aufhört.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsamplitude der
ersten Impulsfolge bis zum ersten Zeitpunkt kontinuierlich
vergrößert wird, in dem die Zunahme der Größe des
Remanenzfeldgradienten aufhört,
und die Impulsamplitude der zweiten Impulsfolge bis
zum zweiten Zeitpunkt kontinuierlich verringert wird,
in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten
aufhört.
3. Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften
eines ferromagnetischen Prüflings mit einem Impulsformer
zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen
Magnetfeldes und einer Schaltung zur Messung des
Gradienten der Normalkomponente des Remanenzfeldes,
gekennzeichnet durch einen Arbeitsspeicher (4) zur
Speicherung des gemessenen Wertes des Gradienten bis
zur nächsten Messung,
eine Schaltung (5) zum Vergleichen des aktuellen Meßsignals
am Ausgang der Schaltung (3) zur Messung des
Remanenzfeldgradienten und des im Speicher (4) gespeicherten
vorangegangenen Meßsignals,
sowie eine Vorrichtung (2) zur Messung der Impulsamplitude
am Ausgang des Impulsformers (1),
wobei die Eingänge des Impulsamplitudenmessers (2) an
die Vergleichsschaltung (5) und den Impulsformer (1),
der Eingang des Speichers (4) und ein Eingang der Vergleichsschaltung
(5) an die Schaltung (3) zur Messung
des Remanenzfeldgradienten, der andere Eingang der Vergleichsschaltung
(5) an den Speicher (4) und der Ausgang
der Vergleichsschaltung (5) an den Impulsformer
(1) angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer (1) zur
Erzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes
besteht aus einem Speicherkondensator (12) mit
einem Ladekreis aus einem Widerstand (7) und einem
steuerbaren Gleichrichter (8), mit einem Entladekreis
aus einem steuerbaren Gleichrichter (9) und einer Magnetisierungsvorrichtung
(10), und mit einer Sperrschaltung
des steuerbaren Gleichrichters (8) des Ladekreises
und einer Vergleichsschaltung (17), deren einer Eingang
an den Anschlußpunkt des Lade- und des Entladekreises
an den Speicherkondensator (12) angeschlossen ist,
und deren Ausgang an die Sperrschaltung des steuerbaren
Gleichrichters (8) des Ladekreises und die Steuerelektrode
des Gleichrichters (9) des Entladekreises
sowie an den Zähleingang des Magnetisierimpulszählers
(18) angeschlossen ist, dessen Ausgang über einen
Dechiffrator (19) an den Eingang eines Digital-Analog-
Wandlers (16) angeschlossen ist, dessen einer Ausgang
an die Steuerelektrode des Gleichrichters (8) des Ladekreises
und dessen anderer Ausgang an den zweiten
Eingang der Vergleichsschaltung (17) angeschlossen ist.
Applications Claiming Priority (1)
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