DE3152921T1

DE3152921T1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der mechanischen eigenschaften eines erzeugnisses aus ferromagnetischem stoff

Info

Publication number: DE3152921T1
Application number: DE813152921T
Authority: DE
Inventors: Michajl Aleksandrovi&ccaron; Melgui; Valerij Borisovi&ccaron; Kratirov; Anatolij Ivanovi&ccaron; Filippov; Viktor Viktorovi&ccaron; Minsk Deinekin
Original assignee: INST PRIKLADNOI FIZIKI AKADEMI
Current assignee: INST PRIKLADNOI FIZIKI AKADEMI
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1983-07-07
Also published as: DE3152921C2; GB2115557A; US4647856A; GB8307337D0; GB2115557B; JPS58501195A; JPH0252821B2; WO1983000560A1

Description

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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERIiITTLUNG DEH MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN EINES ERZEUGNISSES " AUS FäRKOMAGNETISCHEH STOFF

Gebiet der Technik

Die Erfindung oezieht sich auf die zerstörungsfreie Prüfung von .LrZeugnissen aus ferromagnetischen Stoffen und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften eines Erzeugnisses aus ferroioagnetischem Stoff.

Vorheriger Stand der Technik

Es ist ein Verrahren zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von Erzeugnissen aus ferromagnetischen Stoffen (s. Förster, Zeitschrift rür wetallkunde, Bd. 45, H4, 245, 1954) bekannt, nach welchem das Erzeugnis durch einmaliges Einwirken eines axial^symmetrischen Magnetfeldes magnetisiert wird, welches auf die Oberfläche des zu prüfenden Erzeugnisses normal gerichtet ist. Danach wird die Tangentialkomponente des lokalen magnetischen Remanenzfeldes abgetastet, nach deren Größe über die mechanischen Eigenscharten des Erzeugnisses geurteilt wird. Das erwähnte Verfahren wird mit Hilfe einer Vorrichtung realisiert, in welcher ein linearer Permanentmagnet als Magnet isierungsvorrichtung dient.

Die Ergebnisse der einmaligen -Magnetisierung sind unstabil und deshalb unreproduzierbar, wenn das Erzeugnis vor der erneuten Messung nicht entmagnetisiert wird. Außerdem ist die bekannte Vorrichtung gegenüber dem Spalt zwischen dem Permanentmagnet und dem Erzeugnis sowie zur Strukturanisotropie des Stoffes des Erzeugnissas sehr enpfindlich.

Es ist rerner ein Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Eigenschafteu von Erzeugnissen aus ferromagnetischen Stoffen (s. Λ'..Α. Kelgui: Magnitny kontröl Jtekhanicheskikh svoistv stalei /Magnetische Prüfung der mechanischen Eigenschalten von Stählen/, in ".Nauka i tekhnika"/Wissenschaft und Technik/, 190O, S. 140) De-

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kennt;, bei welchem das Erzeugnis durch mehrmaliges Einwirken eines axialsymmetrischen pulsierenden aagnetfeldes Alt gleichbleibender Amplitude magnetisiert wird, des» 'sen Symmetrieachse auf die Oberfläche des zu prüfenden Erzeugnisses normal gerichtet ist, und der Gradient der Normalkomponente des magnetischen Remanenzfeldes entlang der Symmetrieachse des Magnetfeldes mittelseiner Gradiometer-Kerrosonde anschließend abgetastet wird* Dadurch wird der Einfluß von vorhergehenden magnetischen Prozessen bei dünnen Erzeugnissen ausgeschaltet und die

Ergebnisse der Prüfung solcher Erzeugnisse werden stabil ■■■ ' ler." . ·.■';.. ' ·. .. ■■ . ■ ■'■■■■ ■■. „■ . . -.

Die Umbestimmtneit der Magnetisierungstiefe bei Erzeugnissen großer Dicke und der Einfluß der vörnergehen- den magnetischen Prozesse Deeinträchtigen jedoch in diesem Jf all die Stabilität und Genauigkeit der Prüiergebnisse· Aus diesem Grunde kann das oekannte Verfahren zur Prüfung von über 4 mm dicken Erzeugnissen, peispielsweise von dickem ulechwalzgut, kaum angewendet werden.

Es ist eine Vorrichtung zur Krmittlung der mechanischen Eigenschalten von Erzeugnissen aus ferromagnetischem Stoff (s. "Defektoskopia^¹ /^"Defektoskopie"/, 1979, H. 3» S. 23) bekannt, welche eine Reihenkombination aus einem Impulsformer zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes, eine Schaltung zur Messung des Gradienten des Hemanenzfeldes und einen Anzeiger enthält. Der Impulsformer ist als eine Liagrietisierungsvorrichtung (ein Solenoid) ausgeführt, die an einen an sich Dekannten Stromirapulssenerator angeschlossen ist.

Die Magnetisierung des zu prüfenden £rZeugnisses eriolgt durch die Impulse des Magnetfeldes des Solenoids, das mit seiner Stirnfläche auf . die-'Open lache * des Erzeugnisses gestellt ist. Vom Ausgang des Wandlers des Gradienten der Normalkomponente des magnetischen Remanenzieldes in das elektrische Signal kommt das letztere an der Meßschaltung und danach am Anzeiger an. Nach den Anzeigen des Anzeigen" wird über die mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses geurteilt.

Die beschriebene Vorrichtung sichert die Gewinnung glaubwürdiger Ergebnisse bei der Prüfung von Erzeugnissen mit geringer Dicke (,Die zu 4 ram). Bei der Kontrolle der Wärmebehandlungsgüte sowie Ermittlung der mechanisehen Eigenschaften von Erzeugnissen größerer Dicke werden die Keproduzierbarkeit und somit die Glaubwürdigkeit und Genauigkeit der Prüfung verringert·

Orfenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verrahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften eines üjzeugnisses aus ferromagnetischem Stofr zu entwickeln, welche durch Vervollkommnung des Magnetisierungsvorgangs im Erzeugnis und dank Einsatz von dafür bestimmten Mitteln eine Erhöhung der Genauigkeit und Glaubwürdigkeit der Ergebnisse der Ermittlung in einem breiten Bereich der Erzeugnisdicken ermöglichen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften eines Erzeugnisses aus ferromagnetische!!! Stoff, bei welchem das Erzeugnis durch ein axialsymmetrisches Magnetfeld mehrmals magnetisiert wird, dessen Syiunetrieachse zur ODerflache des luzeugnisses in der Magnetisierungszone perpendicular ist, der Gradient des lokalen Remanenzfeldes entlang der Symmetrieachse abgetastet wird und nach der Größe des genannten Gradienten üüer die mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses geurteilt wird, die Magnetisierung des Erzeugnisses eriindun£sgeniäß aurch eine erste Impulsiolge ois zum ersten Zeitpunkt, in dem die Zunahme der Größe des Kemanenzfeldsradienten aufhört, und danach durch eine zweite impulsfolge, deren Amplitude die maximale IxcpulSamplitude der ersten Impulsfolge unterschreitet, bis zum zweiten Zeitpunkt, in dera die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört, durchgeführt wird.

Die gestellte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß die Impulsamplitude der ersten Impulsfolge allmählich

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vergrößert wird, bis der erste Zeitpunkt eintritt, in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört, und die Impulsamplitude der zweiten Impulsfolge allmählich verringert wird, bis der zweite Zeitpunkt eintritt, in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört.

Die gestellte Aufgabe wird ferner durch Entwicklung einer Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften eines Erzeugnisses aus ferromagnetischem Stoff gelöst, welche einen Impulsformer zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymnietrischen Magnetfeldes und eine Schaltung zur Messung des Gradienten der Normalkomponente des Remanenzfeldes enthält, die erfindungsgemäß einen Arbeitsspeicher zur operativen Speicherung des gemessenen Wertes des genannten Gradienten für den Impulsabstand, eine Schaltung zum Vergleichen zweier aufeinanderfolgender Signale am Ausgang der Schaltung zur Messung des Remanenzfeldgradienten und des Speichers sowie eine Vorrichtung zur Messung der Impulsamplitude am Aus-

^O ö'ang des genannten Impulsformer aufweist, wobei die Eingänge des Impulsamplitudenmessers an den Ausgang der Vergleichsschaltung und den Ausgang des Impulsformers angeschlossen sind, die Eingänge des Speichers und der Vergleichsschaltung an den Ausgang der Schaltung zur Messung des Remanenzfeldgradienten angeschlossen sind, der andere Eingang der Vergleichsschaltung an den Ausgang des Speichers angeschlossen ist_r der.Eingang des Impulsiv ormers an den Ausgang der Vergleichsschaltung angeschlossen ist, während der Impulsformer zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymnotrisehen Magnetfeldes einen Speicherkondensator mit einer mit diesem in Reihe geschalteten Ladekette, die eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem steuerbarer* Gleichrichter einschließt, und eine Entladekette des genannten Speicherkondensators, welche eine Reihenschaltung aus einem steuerbaren Gleichrichter und einer Magnetisierungsyorrichtung einschließt, eine Sperrschaltung des steuerbaren Gleichrichters der Ladekette und eine Vergleichsschaltung auf-

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weist, deren einer Eingang an den Anschlußpunkt der Ladeund der Entladeicette an den Speicherkondensator angeschlossen, und der Ausgang an die Sperr schaltung des steuerbaren Gleichrichters in der Ladekette und die Steuerelektrode des Gleichrichters in·der·Entladekette sowie an den Zähleingang des Magnetisierimpulszählers angeschlossen ist, dessen Ausgang über einen Dechiffrator an den Eingang eines Kode-Analog-Wandlers angeschlossen ist, dessen einer Ausgang an die Steuerelektrode des Gleichrichters in der Ladekette und der .andere Ausgang an den zweiten Eingang der Vergleichsschaltung angeschlossen ist.

Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung sichern die Magnetisierung des Erzeugnisses bis zu einem solchen Zustand, wenn sich der Gradient des lokalen Remanenzfeldes bei anhaltender Erhöhung der Magnetisierstromstärke nicht mehr ähdert. Das Verfahren ermöglicht die optimale Wahl der Magnetisierstromamplitude je nach den konkreten Bedingungen, beispielsweise je nach der Dicke bzw. Sorte des Stahls des zu prüfenden Erzeugnisses. Der auf dem Versuchswege festgestellte Effekt des Aufhörens der Gradientenzunahme und der anschließenden Verringerung der Größe des Remanenzfeldes und dessen Gradienten bei der Erhöhung der Impuls amplitude.des Mag— netißierfeldes bietet die Möglichkeit, den Einfluß von vorhergehenden magnetischen Prozessen im Erzeugnis bei der optimalen Wahl der Impulsamplitude auszuschalten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 erfindun^sgenÄße Abhängigkeitsicurve der Norinalkoiaponente des magnetischen Remanenzfeldes bzw. dessen Gradienten von der Größe des pulsierenden Magnetisierfeldes;

Fig. 2 Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 einj ausführliches Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.

Bevörzufiteo Ausführungsbeispiel der Erfindung

Zunächst wird die Vorrichtung zur üirmittlung der mechanischen Eigenschaften eines Erzeugnisses aus ftrrpmagnetischem Stoff beschrieben.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die genannte Vorrichtung einen impulsformer 1 zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes, einen ImpuIsamplitudenmesser 2, eine Schaltung 3 ^zur Messung des Gradienten der Normalkonponente des Remanenzfeldes, einen Speicher 4 sowie eine Vergleichsschaltung 5 enthält. 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 Remanbnzfeldes ist an die Eingänge des Speichers 4 und der Vergleichsschaltung 5 angeschlossen, deren anderer Eingang an den Ausgang des Speicherst angeschlossen ijst. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 5 ist an den zweiten Eingang des Impulsamplitudenmessers 2 und an den Eingang des Impulsformers 1 angeschlossen. . ' j

In Fig. 3 ist ein Aueführungsbeispiel .der·genannten· Vorrichtung dargestellt, die an einen Anzeiger 6 angeschlossen ist.

Der Impulsformer 1 zur Erzeugung eines pulsieren^- den axi asymmetrischen Magnetfeldes enthält eine Ladekette, welche eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 7 und einem steuerbaren Gleichrichter ö aufweist, sowie eine Entladekette, die einen steuerbaren Gleichrichter 9 und eine Magnetisierungsvorrichtung (ein Solenoid) sowie einen Widerstand 11 einschließt. Die Vorrichtung enthält ferner einen Speicherkondensator 12 mit einem parallelgeschalteten ohmschen Spannungsteiler I3, eine Sparschaltung des Gleichrichters ö, die aus einem steuerbaren Gleichrichter 14 und einem Widerstand 15

besteht, einen üode-Analog-Wander 16, eine Vergleichsschaltung 17, einen Binär-Dezimal-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 Ausgange des Kode-Analog-Wandlers 16 angeschlossen, während ihr Ausgang an die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters 14 der Sperrsehaltung des Gleichrichters 3 und an den Eingang der Verzögerungsvorrichtung· 20 angeschlossen ist. Der Ausgang der Verzögerungsvorrichtung 20 ist an die Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters 9 der Entladeicette und an den Zähleingang des Binär-Dezimal-Zählers 1ö angeschlossen, dessen Ausgang über den Dechiffrator 19 an den Eingang des Äode-AnaJLog-Wandlers 16 angeschlossen ist. Der Ausgang des Kode-Analog-Wandlers 16 ist an die Steuerelektrode des Gleichrichters Ö angeschlossen.

Der Impulsamplitudenmesser 2 enthält eine Reihen-Kombination aus einem Spitzendetektor 21 und einem Speicher 22, an welchen ein Anzeiger 23 der Impulsamplitude angeschlossen ist. Die Schaltung 3 zur Messung des Gradienten der NormalKomponenten des Remanenzfeldes enthält eine Reihenschaltung aus einer Gradiometer-Ferrosonde 24, einem Filter 25t einem Verstärker 26 und einen Detektor 27·

Der Widerstand 11 des impulsformers zur Erzeugung eines pulsierenden axialsjmmetrischen 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 dinär-Dezimal-Zähler 1Ö angeschlossen.

Die bevorzugte AusführungsVariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1st in Fig. 3 gezeigt. Es sind aber auch andere Ausführungsvarianten möglich, die sich durch geringfügige Änderungen und Ergänzungen kennzeich-

nen, wobei der £rfindungst atbestand im Rahmen der beigelegten Patentansprüche erhalten bleibt.

Sq kann z.B. der Eingang der Vergleichsschaltung 17 uninittelbar an den Anschlußpunkt der Κατ;lade- und der Ladekette an den Speicherkondensator /12 angeschlossen sein bzw. der Speicherkondensator 12 kann als mehrere hintereinandergeachaltete Kondensat oren ausgeführt sein, während der Eingang der Vergleichsschaltung 17 zwischen diesen zugeschaltet ist. Analog dazu kann die äperrschaltung des Gleichrichters 8 je nach der Art des verwendeten Gleichrichters anders ausgeführt sein· Die Vorrichtung arbeitet folgenderweise. Der Speicherkondensator 12 wird über die Ladekette, die aus dem Widerstand 7 und dem Gleichrichter 8 besteht,

^c aus einem Wechselstromnetz geladen. Die Steuerung des Gleichrichters 8 erfolgt mit hilfe des üpde-AnalogrWandlers 16, dessen Eingang an den Ausgang des Dechltfrators 19 angeschlossen 1st, welcher an den Ausgang des Binär-Dezimal-Zählers 18 angeschlossen ist. Hei der Speisung „des Impulsformers 1 zurUrzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes wird der Binär-Dezimal-Zähler 18 in den Anfangszustand gebracht. Der Zählerstand wird vom Dechiffrator 19 in einen Kode umgesetzt, während der Kode-Analog—Wandler 16 die Bezugsspannung an der Vergleichsschaltung 17 vorgibt;, wobei von seinem Ausgang gleichzeitig ein Signal zum öffnen des Gleichrichters 8 der Ladekette ankommt. Der Speicherkondensat or 12 wird geladen, bis die Spannung den vom Kode-Analog-Wandler 16 vorgegebenen Wert erreicht.

Sobald die vorgegebene Spannung erreicht ist, spricht die Vergleichsschaltung 17 an, welche ein Signal zum Sperren des Gleichrichters ö der Ladekette erzeugt, das am Gleichrichter 14 der Sperrschaltun^ ankommt, wonach das Aufladen des Speicherkondensators 12 aufhört.

Gleichzeitig kommt ein Signal an der Verzögerungsvorrichtung 20 an, von deren Ausgang ein Signal auf den Gleichrichter 9 der jintladekette und auf den Binär-Dezi— mal-Zähler 18 gegeben wird. Der Speicherkondensator

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-AO-wird entladen und die Magnetisierimpulse werden vom uinär-Dezimal-Zähler 1ö gezählt. Nachdem der Speicherkondensator 12 entladen ist, wird der AufladeVorgang wiederholt, die Ausgangsspannung des Kοde-Analog-Wandlers 16, die an der Vergleichsschaltung I7 ankommt, wird aber durch den neuen Zählerstand Destimmt· Durch Verwendung verschiedener Typen von Binär-Uezimal-Zählern 1ö und Dechirrratoren I9 kann ein beliebiges Gesetz für die Änderung der aezugsspannung am Ausgang des Kode-Analog-Wandlers 16 und somit rür das Aufladen des Speicherkondensators 12 realisiert werden, durch welches das Gesetz der Änderung der Magnetisierimpulsamplituden bestimmt wird. Die Amplitude jedes Impulses in der Impulsfolge ist exakt festgelegt. Ist oeispielswei- se ein reversibler vierstelliger uualzähler eingesetzt, dessen Stand im Kode 1-2-4-8 dechiffriere wird, so können 15 verschiedene Ausgangsspannungen des Kode-Analog-Wandlers 16 erhalten werden, die zunächst ansteigen und dann abfallen, d.h. die Magnetisierung des zu prüfenden

!^Zeugnisses wird durch Impulse des axialsymmetrischen Magnetfeldes bewirkt, deren Impulsamplitude

zunächst ansteigt und dann abfällt. Als Gleichrichter können in der erfinduAjsgemäßen Vorrichtung Thyristoren, Thyratrone, Ignytrone und andere steuerbare Gleichrichter verwendet werden·

Während üDer das Magnetisierungssolenoid 10 ein Stromimpuls lauft, wird die Spannung vom Widerstand 11 abgegriffen und an den Spitzendetektor 21 des Amplitudenmessers 2 gelegt. Als Amplitudengeber kann auch ein Hall-üerät verwendet werden bzw. die Spannung kann von der Zusatzwicklung aes Solenoids 10 abgegriffen werden. Vom Spitzendetektor 21 kommt das Signal am Eingang des Speichers 22 an, von dessen Ausgang es am Anzeiger 23 ankommt ·

Während über das Magnetisierungssolenoid 10 ein Stromimpuls läuft, wird das zu prüfende Erzeugnis magnetisiert. Der Gradient aer flormalkomponente des Hemanenzreldes wird mit der Gradiometer-rerrosonde 24 gemessen.

Dann wird durch das Kilter 25 die zweite harmonische der Kerr ο sonde n-^MK. ausgesiebt, durch den Verstärker 26 verstärkt, durch den Detektor 27 demoduliert und in den bpeicher 4 eingegeben. Gleichzeitig kommt das demodulierte Signal an der Vergleichsschaltung 5 an. In der Vergleichsschaltung 5 werden zwei Signale - das vom Detektor 27 ankommende Signal der laufenden Messung und das vom Speicher 4 eintreffende Signal der vorhergehenden Messung - verglichen· Kalis diese Signale gleich sind, erzeugt die Vergleichsschaltung 5 ein Signal, das am Speicher 22 des Amplitudenmessers ankommt, welcher die Amplitude des letzten Impulses des axialsymmetrischen Magnetieldes speichert. Gleichzeitig kommt von der Vergleichsschaltung 5 ein Signal am Binär-Dezimalsanier 1ö an, welches den Zähler reversiert· üei Impulsiormer zur Krzeugung des pulsierenden axialsymmetrischen tfagnetreldes tormc eine Impulsfolge mit auf JNuIl abfallender Amplitude. Der Vorgang wird bei der 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 Verzögegerungsvorrichtung 20 nur dann zweckmäßig ist, wenn die Polgefroquenz der Magnetisierimpulse zu ändern ist.

Bei der Magnetisierung durch die Impulsfolge mit ansteigender Amplitude nimmt der Gradient des durch

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Remanenz verursachten .Magnetfeldes aus dem entmagnetisierten Ausgangszustand gemäß Kurve 1 zu, bis er ein gewisses 'Maximum:erreicht, welches dem ersten Zeitpunkt -entspricht,' in άφη die weitere Zunahme des Gradienten aufhört, wonach der Gradient abfällt, was durch Einwirkung der tfirbelströme bedingt ist. Zu diesem ersten Zeitpunkt wird die maximale Impulsamplitude der gegebenen Impulsfolge durch den Wert V HL des Gradienten bestimmt. Bei der nachfolgenden Einwirkung der kagnetfeldimpulsfolge mit auf Null abfallender Amplitude auf das Erzeugnis nimmt der Gradient des durch Remanenz verursachten Magnetfeldes gemäß Kurve 2 stark zu. Das Ä'nde-

rungsgesetz des genannten Gradienten gemäß Kurve 2 wurde im Laufe der Forschungen festgestellt, die im Zusammenhang mit der Schaffung der vorliegenden Erfindung stehen. ,

Der Wert yH des Gradienten wird zum zweiten Zeitpunkt erreicht, die weitere Zunahme des Gradienten hört auf, wobei dieser mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden kann, was im Ganzen eine Erhöhung der Genauigkeit der Ermittlung von mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses ermöglicht.

Wenn das Erzeugnis im Ausgangszust and negativ magnetisiert ist und der Gradient — νH. beträgt, so ändert sich der Gradient des durch Remanenz verursachten Magnetfeldes nach der Einwirkung der Impulsfolge mit auf denselben Wert H_m ansteigender Amplitude gemäß Kurve 1£ und nimmt den Wert ₇ H₁ und nach der Einwirkung der Impulsfolge mit abfallender Amplitude den Wert vH_m an. Wenn das Erzeugnis im Ausgangszust and positiv magnetisiert ist und der Gradient + ν Hj₅. beträgt, so ändert sich der Gradient des durch .Remanenz verursachten Magnetfeldes unter der Einwirkung der Impulsfolge mit ansteigender Amplitude gemäß Kurve \ und nimmt den Wert V H^j und nach der anschließenden Einwirkung der Impulsfolge mit abfallender Amplitude den Wert ν H_ an, wobei er gemäß Kurve 2 zunimmt. Daraus folgt, daß das Abtastergebnis ν H ungeachtet der vorhergehenden magnetischen Irozesse im Erzeugnis nur durch die maxiaale Amplitude des Magnetisierungsfeldes bestimmt wird, deren Größe ihrerseits von der Struktur des Stoffes, d.h. von dessen

^o mechanischen Eigenschaften, abhängig ist. Beispiel 1

Es wurden mechanische Eigenschaften des aus Konstruktionsstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,32 bis 0,40 % warmgewalzten Dickblechwalzgutes mit einer Dicke von 1d mm ermittelt.

Zu diesem Zweck wurde das warmgewalzte ßlech mit einer Dicke von 18 mm aus dem entmagnetisierten Ausgangszustand durch eine Folge der Impulse eines axialsymmetri-

sehen Magnetfeldes mit ansteigender Amplitude magnetisiert. Die Impulsfolge zählte 1 5 Impulse, die Anfangsamplitude betrug 1·1Ό^ a/m, die Endamplitude 1,5*10 a/m.

Dabei betrug der erzielte unveränderliche Wert VH₁ des Gradienten des magnetischen Remanenzfeldes 3,6·1Ο^

Nachdem der genannte Wert des Gradienten erreicht wurde, wurde die Blechmagnetisierung durch eine Impulsfolge mit auf Null abfallender Amplitude fortgesetzt. Diese Impulsfolge zahlte 15 Impulse. Der nach Abschluß dieser Impulsfolge erreichte Wert; des Gradienten VH_ betrug 9,3*10^ A/m². Dieser Wert des Gradienten entspricht bei der bekannter Korrelationsabhängigkeit zwischen dem Gradienten und beispielsweise der Bruchgrenze ο 3 einer Bruchfestigkeit von 5ö kp/mm mit einer Genauigkeit von 2 kp/mm ·
Beispiel 2

Es wurden mechanische Eigenschaften des aus Stahl nach Beispiel 1 warmgewalzten Dickblechwalzgutes mit einer Dicke von 1ö mm ermittelt.

Im Ausgangszustand war das Blech mit einer Dicke

■■ · ' ' ■■■■■■ ■ ' ■ ■% 2 ' ■ · ■ von 1d mm auf V H^ = -2,8*10^ A/m magnetisiert. Die Magnetisierung erfolgte durch eine Impulsfolge nach Beispiel 1. Dabei betrug der erreichte unveränderliche Wert ν H₁ des Remanenzfeldgradienten 3,6·10-* A/m · Die weitere Magnetisierung erfolgte durch eine Impulsfolge nach Beispiel 1. Der nach Abschluß dieser Impulsfolge erreichte Wert V H_m des Gradienten betrüg 9,29*10^.A/m²· Dieser Wert VH- entspricht bei der bekannter Korrelationsabhängigkeit zwischen dem Gradienten des magnetischen Remänenzfeldes und beispielsweise der Bruch^renze ο α einer Bruchfestigkeit von 5Ö kp/mm mit einer Genauigkeit von 2 kp/mm.
Beispiel 3

Es wurden mechanische Eigenschaften des aus demselben Stahl warmgewalzten Dickblechwalzgutes mit einer Dicke von 1ö inm ermittelt.

Im Ausgangszustand war das 31ech mit einer Dicke von 18 mm auf ν H^ = 4,2-10^ A/n* magnetisiert. Die weitere Realisierung des Verfahrens verlief analog dem Beispiel 1. Dabei wurden folgende Werte erreicht:

VH, = '3.61-1Ο³ A/m²,

ι p
7H_M = 9,31.10-' A/m , was einer Bruchfestigkeit

^ = 5ö kp/mm mit einer Genauigkeit von 2 kp/mm entspricht.

Die Erhöhung der Empfindlichkeit und Meßgenauigkeit bleibt auch bei anderen Magnetisierungsdaten gesichelt, und zwar bei gleichbleibender Impulsamplitude der ersten Impulsfolge, bei gleichbleibender Impulsamplitude der zweiten Impulsfolge, bei gleichbleibender Impulsampiitude der ersten Impulsfolge und abfallender Impulsamplitude der zweiten Impulsfolge. Die obenbeschriebene AusführungsVariante des erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht aber gegenüber den anderen Varianten eine Verringerung des Energieaufwanda und ist deshalb vorzuziehen.

Die Anwendung des erfindungsgeniäßen Verfahrens und 3er erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung der Wärmebehandlungsgüte und Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von Erzeugnissen aus ferroma^netischem Stoff bietet die Möglichkeit, die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse zu verbessern.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Erfindung wird in Einrichtungen zur Prüfung der Wärmebehandlunssgüte und Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von Erzeugnissen aus ferromagnetischem Stoff verwendet.

Claims

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PATEN TA NSP R UCHE

( 1. Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften eines Erzeugnisses aus ferromagnetischem Stjoff, bei welchem daß Erzeugnis durch ein axialsynunetrisches Magnetfeld mehrmals magnetisiert wird, dessen Symmetrieachse zur überfläche des Erzeugnisses, in der Uegnetisierungszone.perpendicular ist, der Gradient des lokalen Remanenzfeldes entlang der Symmetrieachse abgetastet wird und nach der Größe des genannten Gradienten über die mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses geurteilt wird, d a d u r c h g β k e η η ζ ei c h η e t, daß die Magnetisierung des Erzeugnisses durch eine erste Impulsfolge bis zum ersten Zeitpunkt, in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört, und danach durch eine zweite Impulsfolge, deren Amplitude die maximale Impulsamplitude der ersten Impulsfolge unterschreitet, bis zum zweiten Zeitpunkt, in dem die Zunahme der Große des Remanenzfeldgradienten aufhört, 'durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, da du r c h g e k e η η ze i c h η e t, daß die Impulsamplitude der ersten Impulsfolge allmählich vergrößert wird, bis der erste Zeitpunkt eintritt, in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört, und die lmpuisamplitude der zweiten Impulsfolge allmählich verringert wird, bis der zweite Zeitpunkt eintritt, in dem die Zunahme der Größe des Remanenzfeldgradienten aufhört.
3. Vorrichtung zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften eines Erzeugnisses aus ferromagnetischem Stoff, enthaltend einen impulsformer zur Erzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen Magnetfeldes und eine Schaltung zur Wessung des Gradienten der NormalKomponente des Remanenzfeldes, dadurch g e k en η ζ e i cn η e t, daß die Vorrichtung einen Arbeitsspeieher (4) zur operativen Speicherung des gemessenen Wertes des genannten Gradienten für den Impulsabstand, eine Schaltung (5) zum Vergleichen zweier aufeinanderfol-

gender Signale am Ausgang der ticnaltung (3) zur Messung des Remanenzreldgradienten und des Speichers (4) sowie eine Vorrichtung (2) zur Messung der Impulsamplitude am Ausgang des genannten Impulsformers (1) aufweist, wobei die Eingänge des Impulsamplitudenmessers (2) an den Ausgang der Vergleichsschaltung (5) und den Ausgang des ImpulsTormers (1) angeschlossen sind, die Eingänge des Speichers (4) und der Vergleichsschaltung (5) an den Ausgang der Schaltung (3) zur Messung des Remanenzreldgradienten angeschlossen sind, der andere Eingang der Vergleichsschaltung (5) an den Ausgang des Speichers (4) angeschlossen ist, der Ausgang der Vergleichsschaltung (5) an den Impulsrormer (1) angeschlossen ist, während der Impulsrormer (1) zur rlrzeugung eines pulsierenden axialsymmetrischen Magnetleides einen Speicherkondensator (12)mit einer mit diesem in Reihe geschalteten Ladekette, die eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (7). und einen steuerbaren Gleichrichter (8) einschließt, eine Entladekette des genannten Speicherkondensators (12), welche eine Reihenschaltung aus einem steuerbaren Gleichrichter (9) und einer Mahnetisierungsvorrichtung (.10) einschließt, eine Sperrschaltung des steuerbaren Gleichrichters der Ladekette und eine Vergleichsschaltung (17) aufweise, deren einer üin^anö an den Anschlußpunkt der Lade- und der rintladekette an den Speicherkondensator (12) angeschlossen ist, und der Ausgang an die Sperrschaltung des steuerbaren Gleichrichters (ö) in der Ladekette und die Steuerelektrode des Gleichrichters (9) in der ü,ntladekette sowie an den Zähleingang des Ma^netisierimpulszählers (1d) angeschlossen ist, dessen Ausgang über einen Dechiffrator (19) an den Eingang eines Kode-Analog-Wandlers (16) angeschlossen ist, dessen einer Ausgang an die Steuerelektrode des Gleichrichters (ö) in der Ladekette und der andere Ausgang an den zweiten Eingang der Vergleichsschaltung (17) angeschlossen