FI60934B - SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET - Google Patents

SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET Download PDF

Info

Publication number
FI60934B
FI60934B FI801615A FI801615A FI60934B FI 60934 B FI60934 B FI 60934B FI 801615 A FI801615 A FI 801615A FI 801615 A FI801615 A FI 801615A FI 60934 B FI60934 B FI 60934B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
fatigue
att
mechanical
utmattningshaollfasthet
ferromagnetiskt
Prior art date
Application number
FI801615A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI60934C (en
Inventor
Pekka Ruuskanen
Pentti Kettunen
Original Assignee
Pekka Ruuskanen
Kettunen P
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pekka Ruuskanen, Kettunen P filed Critical Pekka Ruuskanen
Priority to FI801615A priority Critical patent/FI60934C/en
Priority to FI813161A priority patent/FI62732C/en
Priority to PCT/FI1981/000086 priority patent/WO1983001836A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI60934B publication Critical patent/FI60934B/en
Publication of FI60934C publication Critical patent/FI60934C/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

I55FH [B] (11)KUULUTUS]ULKAISU , n g , m J^STa l J ' ' utlAggningsskrift C/^r\ Patentti myönnetty 13 04 1932 • ·ύ\? (45) ' 7 Patent meddelat ^ T ^ (51) Kv.lk?/lnt,CI.3 G 01 N 27/72 SUOMI—FINLAND d) Ptt*nttih*k«mut— Pattnun*6knlng 80l6l5 (22) H«k«mltpUvl — Ansdknlngtdag 20.05.80 (23) AlkupUvi —Glltlgh«t*d»g 20.05.80 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offemllg 21.11.8lI55FH [B] (11) ADVERTISEMENT] PUBLICATION, n g, m J ^ STa l J '' utlAggningsskrift C / ^ r \ Patent granted on 13 04 1932 • · ύ \? (45) '7 Patent Meddelat ^ T ^ (51) Kv.lk?/lnt,CI.3 G 01 N 27/72 FINLAND — FINLAND d) Ptt * nttih * k «mut— Pattnun * 6knlng 80l6l5 (22) H «K« mltpUvl - Ansdknlngtdag 20.05.80 (23) AlkupUvi —Glltlgh «t * d» g 20.05.80 (41) Become Public - Bllvlt offemllg 21.11.8l

Patentti- ]a rekisterihallitut .... ........ ........Patent] a register held .... ........ ........

_ . . , . . , (44) Nlhtlvlkslpsnon ja kuuLjulkalsun pvm. —_. . ,. . , (44) Date of issue and date of issue. -

Patent-och registerstyrelsen Antokin utitgd och utl.*krift.n pubik«f>d 31.12.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prloritet (71)(72) Pekka Ruuskanen, Pellervonkatu 27 B 6U, 335^0 Tampere 5k,Patent-och registerstyrelsen Antokin utitgd och utl. ^ 0 Tampere 5k,

Pentti Kettunen, Liutuntie 15 D 21, 362I+O Nattari,Pentti Kettunen, Liutuntie 15 D 21, 362I + O Nattari,

Suomi-Finland (FI) (51») Menetelmä ferromagneettisen materiaalin väsymislujuuden määrittämiseksi ainetta rikkomatta - Sätt att definiera utmattningshäll-fasthet hos ferromagnetiskt material utan att bryta materialet Tämä keksintö kohdistuu ferromagneettisen materiaalin väsymislujuuden mittausmenetelmään.The present invention relates to a method for measuring the fatigue strength of a ferromagnetic material without breaking the material. This invention relates to a method for measuring the fatigue strength of a ferromagnetic material.

Väsymiskestävyys ilmoitetaan ns. S-N-käyrän avulla, joka määritetään kokeellisesti rasittamalla koekappaleita eri kuormitus-amplitudeilla murtumaan saakka. Eräs S-N-käyrän tärkeimmistä yksityiskohdista on sieto- tai väsymisraja, mikä on se kuormitus-amplitudin arvo, jota pienempi rasitus ei aiheuta väsymismurtumaa eikä kappaleen tuhoutumista. Sieto- ja väsymisraja on myös käytännön kannalta tärkein väsymislujuuden arvo. Ko. rajan määrittäminen em. tavalla kestää aineenkoetuskoneen laadusta riippuen 5-10 vuorokautta.Fatigue resistance is stated in the so-called Using the S-N curve, which is determined experimentally by stressing the test pieces with different loading amplitudes until fracture. One of the most important details of the S-N curve is the tolerance or fatigue limit, which is the value of the load amplitude below which the stress does not cause fatigue fracture or part destruction. The tolerance and fatigue limit is also the most important value of fatigue strength in practice. Ko. it takes 5-10 days to determine the limit in the above way, depending on the quality of the substance testing machine.

On olemassa joitakin ainettarikkomattomia väsymismittausmene- telmiä, joilla voidaan seurata väsymisen kehittymistä rakentees- 2 60934 sa. Näille menetelmille on ominaista se, että ne vaativat mittaustulosten vertaamista edellisiin mittauksiin tai referenssi-näytteestä saatuihin arvoihin. Ko. menetelmät ovat kuitenkin osoittautuneet melko epäluotettaviksi eikä niillä voida määrittää em. tärkeintä suuretta, sieto- tai väsymisrajaa. Esimerkkeinä mainittakoon mm. väsymislankarnenetelmät ja koersitiivi-voiman mittaukset.There are some non-destructive fatigue measurement methods that can be used to monitor the development of fatigue in the structure. These methods are characterized in that they require a comparison of the measurement results with previous measurements or with values obtained from a reference sample. Ko. however, the methods have proved to be quite unreliable and cannot determine the above-mentioned major limit, tolerance or fatigue limit. Examples include e.g. fatigue wire methods and coercive force measurements.

Tässä ainettarikkomattomassa väsymisrajan mittausmenetelmässä käytetään hyväksi ns. mekaanista Barkhausen-kohinaa. Mekaaninen Barkhausen-kohina on ilmiönä aikaisemmin tunnettu ja se liittyy materiaalin magneettisen tilan irreverslibeleihin muutoksiin (ns. domeenivallien epäjatkuviin liikkeisiin) mekaanisen kuormituksen vaikutuksesta kappaleen ollessa stabiilissa magneettikentässä tai demagnetoidussa tilassa.This non-destructive fatigue limit measurement method utilizes the so-called mechanical Barkhausen noise. Mechanical Barkhausen noise is previously known as a phenomenon and is related to irreversible changes in the magnetic state of a material (so-called discontinuous movements of domain walls) due to mechanical loading when the body is in a stable magnetic field or demagnetized state.

Paremmin tunnettu on ns. "tavallinen" Barkhausen-kohina, joka perustuu muuttuvan ulkoisen magneettikentän vaikutuksiin ja jonka hyväksikäyttämiseksi ainettarikkomattomaan mittaukseen on kehitetty lukuisia laitteita. Viimemainittuun ilmiöön perustuu mm. US.pat.no. 3,427,872, jolla materiaalin staattinen kuormitus- tai myötymätila voidaan määrittää ulkoisen muuttuvan magneettikentän avulla. Ko. menetelmää ei voida käyttää kuitenkaan mekaanisen Barkhausen-kohinan analysointiin, eikä sillä voida määrittää materiaalin väsymisrajaa.Better known is the so-called "ordinary" Barkhausen noise, based on the effects of a changing external magnetic field, for which a number of devices have been developed for non-destructive measurement. The latter phenomenon is based on e.g. US.pat.no. 3,427,872, by which the static load or yield state of a material can be determined by means of an external variable magnetic field. Ko. however, the method cannot be used for the analysis of mechanical Barkhausen noise and cannot determine the fatigue limit of a material.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se mikä on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa. Keksinnön mukaista menetelmää käyttäen saavutetaan se merkittävä etu, että tämä väsymis- tai sietoraja voidaan määrittää n. 15 minuutissa.The method according to the invention is characterized by what is stated in the appended claim. By using the method according to the invention, the significant advantage is achieved that this fatigue or tolerance limit can be determined in about 15 minutes.

Siten ko. menetelmällä voidaan käytännössä välittömästi todeta, kun jonkin koneenosan dynaaminen rasitus nousee liian suureksi.Thus, ko. the method can in practice immediately detect when the dynamic stress of a machine part becomes too great.

Keksinnön mukaista menetelmää on lähemmin selostettu oheisessa selityksessä samalla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi vaadittavia mittausjärjestelyjä, ja kuva 2 esittää mittausmenetelmää vaiheittain.The method according to the invention is described in more detail in the accompanying description, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the measurement arrangements required for applying the method according to the invention, and Figure 2 shows the measurement method step by step.

3 609343,60934

Mittausjärjestelyihin liittyvät osat (kuva 1): a. kuormituksen alainen kappale b. anturi, johon mekaaninen Barkhausen-kohina indusoi smv-pulsseja; anturi voi olla irti mitattavan kappaleen pinnasta c. vahvistin d. diskriminaattori, jolla vahvistetusta kohinasta valitaan analysoitaviksi halutun suuruiset pulssit e. kokojakauman, tehollisarvon, keskiarvon tai taajuuden mittaus f. tulostusComponents related to the measurement arrangements (Figure 1): a. Subject under load b. Sensor to which mechanical Barkhausen noise induces smv pulses; the sensor may be detached from the surface of the object to be measured c. amplifier d. a discriminator for selecting pulses of the desired size from the amplified noise for analysis e. measurement of size distribution, rms value, average or frequency f. printing

Mittaus tapahtuu vaiheittain seuraavasti:The measurement is performed step by step as follows:

Vaihe 1: Mitattavaan kappaleeseen aiheutetaan ulkoisella kuormituksella hilavikajärjestys, joka dominoi kappaleen sisäisiä irreversiibelejä magnetisaatiomuutoksia. Esim. mekaanista kuor-mitusamplitudia F nostetaan joko jatkuvasti, kuten kuvassa 2a on esitetty, tai portaittain, jolloin jokainen porras sisältää useita amplitudeja. Hilavioilla tarkoitetaan tässä yhteydessä mm. dislokaatioita, joiden välityksellä materiaalin plastinen muodonmuutos ja siten myöskin väsyminen tapahtuvat. Kuormitus-amplitudia nostettaessa nousee esim. indusoituneen mekaanisen Barkhausen-kohinan tehollisarvo RMS verrannollisena kuormitus-amplitudiin, kuten kuvassa 2b on esitetty.Step 1: An external load is applied to the object to be measured in a lattice fault order that dominates the irreversible magnetization changes inside the object. For example, the mechanical load amplitude F is increased either continuously, as shown in Fig. 2a, or in stages, each stage containing several amplitudes. In this context, lattice defects mean e.g. dislocations through which the plastic deformation of the material and thus also fatigue takes place. As the load amplitude is increased, e.g., the rms value of the induced mechanical Barkhausen noise RMS increases in proportion to the load amplitude, as shown in Figure 2b.

4 609344,60934

Vaihe 2: Pudotetaan kuormitusamplitudi F nollaan ja lähdetään nostamaan sitä uudelleen/ kuten kuvassa 2c on esitetty. Tällöin jos ensimmäinen väsytys on suoritettu riittävän suurella amplitudilla havaitaan esim. indusoituneen mekaanisen Barkhausen-kohinan tehollisarvossa RMS selvä maksimikohta tietyllä kuormi-tusamplitudin arvolla, kuten kuvassa 2d on esitetty. Tämän kuormitusamplitudin on todettu vastaavan erittäin tarkasti alkuperäisen väsymättömän materiaalin väsymis- tai sietorajaa.Step 2: Drop the load amplitude F to zero and start raising it again / as shown in Figure 2c. In this case, if the first fatigue is performed with a sufficiently large amplitude, e.g. a clear maximum point in the rms value of the induced mechanical Barkhausen noise RMS is detected with a certain value of the load amplitude, as shown in Fig. 2d. This load amplitude has been found to correspond very closely to the fatigue or tolerance limit of the original non-fatigue material.

Edellämainittua "riittävän suurta kuormitusamplitudia" ei tarvitse tuntea. Se voidaan löytää kokeellisesti suorittamalla vaiheet 1 ja 2 riittävän monta kertaa peräkkäin lisäämällä joka kerralla maksimikuormitusamplitudia, kunnes vaiheen 2 maksimi-kohta ilmestyy. Kokeet ovat osoittaneet, että vaadittava maksimi-kuormitus amplitudi on n. 60-70 % rakenteen vetomyötölujuudesta.The aforementioned "sufficiently large load amplitude" need not be felt. It can be found experimentally by performing steps 1 and 2 a sufficient number of times in succession, increasing the maximum load amplitude each time until the maximum point of step 2 appears. Experiments have shown that the required maximum load amplitude is about 60-70% of the tensile yield strength of the structure.

Edellä on esitetty vain eräs edullinen suoritusmuoto keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi. On hyvin mahdollista esimerkiksi mitata Barkhausen-kohinan taajuudessa, kokojakaumassa tai keskiarvossa dislokaatioliikkeiden ja -ryhmittymien aiheuttamia muutoksia tehollisarvon asemesta. Myöskin ulkoinen kuormitus, jolla aiheutetaan menetelmän mukainen Barkhausen-kohinan maksimiarvo, voi olla jokin muu kuin amplitudiltaan kasvava vaihtokuormitus, esim. tykyttävä kuormitus tms.Only one preferred embodiment for applying the method according to the invention has been presented above. For example, it is very possible to measure changes in the frequency, size distribution, or mean of Barkhausen noise caused by dislocation movements and groupings instead of the rms value. Also, the external load which causes the maximum value of the Barkhausen noise according to the method can be something other than an amplifying alternating load, e.g. a pulsating load or the like.

Keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuodot voivat vaihdella oheisen patenttivaatimuksen puitteissa.Embodiments of the method according to the invention may vary within the scope of the appended claim.

Claims (1)

5 60934 Patenttivaatimus : Menetelmä dislokaatioliikkeen ja muuttuvan mekaanisen kuormituksen ferromagneettisissa materiaaleissa aiheuttaman mekaanisen Barkhausen-kohinan käyttämiseksi ainetta rikkomattomana väsymismittausmenetelmänä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: - koekappaletta kuormitetaan ulkoisesti esim. amplitudiltaan portaittain tai jatkuvasti kasvavalla vaihtokuormituksella tai vastaavalla (kuva 2a) ja siten aiheutetaan koekappaleeseen irreversiibeleiden magnetisaatiomuutosten kannalta dominoiva hilavikarakenne (hilavikajärjestys), jolloin samanaikaisesti mitataan ferromagneettisen materiaalin väsymisen aikana indusoituneen mekaanisen Barkhausen-kohinan tehollisarvossa, taajuudessa, kokojakaumassa tai keskiarvossa tapahtuvia muutoksia (kuva 2b), - ulkoinen kuormitus poistetaan, - koekappaletta kuormitetaan ulkoisesti esim. amplitudiltaan portaittain tai jatkuvasti kasvavalla vaihtokuormituksella (kuva 2c), jolloin samanaikaisesti mitataan ferromagneettisen materiaalin väsymisen aikana indusoituneen mekaanisen Barkhausen-kohinan tehollisarvossa, taajuudessa, kokojakaumassa tai keskiarvossa syntyvä maksimikohta, jota vastaava kuormitus-amplitudin arvo vastaa koekappaleen väsymisrajan väsymislujuutta (kuva 2d). iClaim: A method for using mechanical Barkhausen noise caused by dislocation movement and variable mechanical loading in ferromagnetic materials as a non-destructive fatigue measurement method, characterized in that the method comprises the steps of: 2a thus causing a lattice defect structure (lattice defect sequence) to dominate the specimen in terms of irreversible magnetization changes, simultaneously measuring changes in rms, frequency, size distribution, or mean of the Barkhausen mechanical noise induced during fatigue of ferromagnetic material. with a stepwise or continuously increasing alternating load (Fig. 2c), simultaneously measuring the ferr the maximum point in the rms value, frequency, size distribution, or average of the mechanical Barkhausen noise induced during fatigue of the magnetic material, the corresponding value of the load amplitude corresponding to the fatigue strength of the fatigue limit of the test piece (Figure 2d). i
FI801615A 1980-05-20 1980-05-20 SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET FI60934C (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI801615A FI60934C (en) 1980-05-20 1980-05-20 SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET
FI813161A FI62732C (en) 1980-05-20 1981-10-12 SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET
PCT/FI1981/000086 WO1983001836A1 (en) 1980-05-20 1981-11-18 Method for measuring fatigue strength of ferromagnetic materials non-destructively

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI801615A FI60934C (en) 1980-05-20 1980-05-20 SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET
FI801615 1980-05-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI60934B true FI60934B (en) 1981-12-31
FI60934C FI60934C (en) 1982-04-13

Family

ID=8513488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI801615A FI60934C (en) 1980-05-20 1980-05-20 SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI60934C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI60934C (en) 1982-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9157892B2 (en) Surface property inspection device and surface property inspection method
US4689558A (en) Non-destructive method of measuring the fatigue limit of ferromagnetic materials by use of the mechanical Barkhauser phenomenon
JPS5772033A (en) Contact-free measurement of static and dynamic torque
EP0309956A3 (en) Method of testing semiconductor elements and apparatus for testing the same
JP3300810B2 (en) Non-destructive method for measuring the aging of the strength of ferromagnetic structural materials
FI60934B (en) SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET
WO1983001836A1 (en) Method for measuring fatigue strength of ferromagnetic materials non-destructively
FI62732B (en) SAETT ATT DEFINIERA UTMATTNINGSHAOLLFASTHET HOS FERROMAGNETISKT MATERIAL UTAN ATT BRYTA MATERIALET
JPS59112257A (en) Method and device for nondestructive inspection of ferromagnetic material
SU947738A1 (en) Method of non-destructive checking of ferromagnetic material articles
SU1114938A1 (en) Method of measuring mechanical stresses in ferromagnetic objects
JPS63205558A (en) Method for measuring cracking depth
Vértesy et al. Nondestructive material evaluation by novel electromagnetic methods
Nestleroth et al. The effects of remanent magnetization on magnetic flux leakage signals
SU1048302A1 (en) Method of measuring thickness of ferromagnetic articles and coats
JPS604856A (en) Method and apparatus for non-destructive testing of toughness and strength of ferromagnetic material by acoustic analysis
SU1513084A1 (en) Apparatus for determining resistance of soil in static probing
SU1467489A1 (en) Method of testing devices of nondestructive check
SU1154562A1 (en) Method of measuring mechanical stress
SU372493A1 (en) DETERGENT DEFECTSCOPE METHOD
SU1303927A1 (en) Method of magnetic powder checking
SU122930A1 (en) The method of checking the correctness of the readings of magnetic flaw detectors
SU1229609A1 (en) Method of determining structure loading at vibrational loading
SU370517A1 (en) BYBLIOTEPA -. • (((". {(•• ЬЬЬ
SU1610424A1 (en) Apparatus for electromagnetic inspection of mechanical properties of articles from ferromagnetic materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: RUUSKANEN, PEKKA

Owner name: KETTUNEN, PENTTI