FI89414C - Foerfarande foer maetning av plastisk formfoeraendring och dislokationstruktur i magnetiskt material - Google Patents
Foerfarande foer maetning av plastisk formfoeraendring och dislokationstruktur i magnetiskt material Download PDFInfo
- Publication number
- FI89414C FI89414C FI910289A FI910289A FI89414C FI 89414 C FI89414 C FI 89414C FI 910289 A FI910289 A FI 910289A FI 910289 A FI910289 A FI 910289A FI 89414 C FI89414 C FI 89414C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- measured
- examined
- magnetization
- measuring
- magnetic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims description 13
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 title claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 20
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 14
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000005330 Barkhausen effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
1 89414
MENETELMÄ PLASTISEN MUODONMUUTOKSEN JA DISLOKAATIORA-KENTEEN MITTAAMISEKSI MAGNEETTISESSA MATERIAALISSA
Keksinnön kohteena on menetelmä plastisen 5 muodonmuutoksen ja dislokaatiorakenteen mittaamiseksi magneettisessa materiaalissa.
Erilaisiin kappaleisiin syntyy valmistuksen ja käytön aikana suuruudeltaan ja laadultaan erilaista plastista muodonmuutosta. Plastinen muodonmuutos tapah-10 tuu dislokaatioiden välityksellä. Muodonmuutosta aiheuttavat esim. sorvaus, jyrsintä, kuulapuhallus, karkaisu, staattiset ja dynaamiset kuormitukset, viruminen jne.
Jännitysten mittaamiseksi on olemassa materi-15 aalin magneettisiin ominaisuuksiin perustuvia jäännös-jännitysten mittausmenetelmiä. Kaikille niille on ominaista, että kappaletta magnetoidaan syklisesti ja mitataan esim. magneettisen hystereesikäyrän muutoksia tai ns. Barkhausen-kohinan ominaisuuksia.
20 Näissä tunnetuissa menetelmissä on ongelmana, että mitattavaan signaaliin vaikuttavat myös ne mag-netisaatioprosessit, jotka ovat herkkiä muillekin mik-rorakenteellisille ilmiöille kuin jännitykselle ja muodonmuutokselle, esim. sulkeumat, erkaumat, faasira-25 jät ja pinnalla olevat halkeamat, kuten esim. hakemus-julkaisussa EP-235 118.
Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on luoda uudenlainen mittausmenetelmä, jolla voidaan 30 mitata kappaleen pinnalla oleva plastinen muodonmuutostila ja jolla voidaan tutkia plastisen muodonmuutoksen aikana syntynyttä dislokaatiorakennetta.
Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.
35 Kun ferromagneettiseen materiaaliin kohdistuu kuormitus, sen magnetisaatio muuttuu. Tätä vuorovaikutusta kutsutaan magnetoelastiseksi tai magnetomekaani- 2 -,9414 seksi ilmiöksi. Magnetisaation muutoksen suunta ja suuruus riippuvat materiaalin magnetostriktiivisyydes-tä, jännityksestä, edeltävästä muodonmuutoksesta ja materiaalin alkuperäisestä magneettisesta tilasta eli 5 hystereesi- ja anhystereesitilojen välisestä erosta. Magnetisaatiomuutos voidaan mitata kappaleen pinnalla olevalla mittausanturilla.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä mitattavan signaalin tuottavat pääasiassa sellaiset magnetisaatio-10 prosessit, 90° domeenivallit, jotka ovat herkkiä erityisesti plastiselle muodonmuutokselle. Tästä johtuen keksinnön mukaisen menetelmän herkkyys muodonmuutoksen mittaukseen on suurempi kuin tunnetuissa menetelmissä.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä tutkittavan 15 materiaalin mitattava kohta magnetoidaan tietyn suuruisella vakiomagneettikentällä. Tällä tavoin metallin magneettinen rakenne viritetään mahdollisimman herkäksi plastisen muodonmuutoksen dislokaatioiden ja myötymän vaikutukselle. Tämän jälkeen magnetoituun alueeseen 20 aiheutetaan akustinen herätepulssi ja herätepulssin aiheuttama magnetisaatiomuutos materiaalissa mitataan. Magnetisaatiomuutoksia kuvaavista mittaustuloksista voidaan analysoida tutkittavan materiaalin jännitys- ja muodonmuutostiloja.
25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä ennen magne- tointia tutkittava materiaali demagnetoidaan ja sen jälkeen se magnetoidaan paikallisesti siten, että tutkittavan alueen magnetoelastinen vuorovaikutus on suurimmillaan. Suoritetuissa kokeissa on todettu, että 30 magnetoelastinen vuorovaikutus on suurimmillaan, kun magnetoiva kenttä on noin 70 - 90 % magneettista kyl-lästystilaa vastaavasta arvosta. Tämä magnetointi voidaan suorittaa esim. siten, että ensiksi materiaali magnetoidaan sen kyllästystilaa vastaavaan arvoon, 35 jolloin saadaan ne äärirajat, joissa toimitaan.
Menetelmässä käytettävä elastinen herätepulssi voidaan aiheuttaa esim. jousikuormitteisella tai muulla 3 3 9 414 * mekaanisella iskurilla. Kun herätepulssi etenee mitattavalla alueella, muuttuu tämän alueen magnetisaatio irreversiibelisti. Tämä muutos voidaan mitata tutkitta- van kappaleen pinnalla olevalla sopivalla anturilla, 5 esim. ferriittisydämisellä kelalla. Herätepulssina voidaan käyttää yksittäisiä pulsseja tai se voi koostua sarjasta perättäisiä pulsseja.
Jos tutkittavassa materiaalissa on tapahtunut plastista muodonmuutosta, ovat mittauskelaan indusoitu-10 neen sähköjännitteen ominaisuudet erilaisia kuin muokkaamattomassa kappaleessa. Näin saatavien mittauspuls-sien käyrämuodot vaihtelevat tutkittavan materiaalin ominaisuuksien mukaan. Muokatusta materiaalista mitattu pulssi on pienempi kuin alkuperäinen pulssi. Lisäksi 15 muokatusta materiaalista mitatussa pulssissa on vai meneminen pienempää kuin alkuperäisessä pulssissa.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää ominaisuuksiltaan ja rakenteeltaan tunnettua referenssinäytettä, jolloin referenssinäytteen antamaa 20 pulssimaista käyrämuotoa voidaan verrata tutkittavista materiaaleista saatuihin käyrämuotoihin.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävään laitteeseen muodonmuutoksen mittaamiseksi magneettisessa materiaalissa kuuluu magnetointipiiri, jolla mitat-25 tava materiaali magnetoidaan halutun suuruisella magneettikentällä, mittausanturi, jolla magneettivuon tiheys mitataan, herätepulssilähde, jolla materiaaliin aiheutetaan akustinen herätepulssi, mittausanturi, jolla herätepulssin aiheuttama magnetisaatiomuutos 30 mitataan sekä sopiva analysointilaite mittaustulosten analysoimiseksi.
Käytettävän magnetointipiirin voi muodostaa esim. U-sydäminen kela, jolla tutkittava materiaali voidaan ensiksi demagnetoida ja sen jälkeen magnetoida 35 paikallisesti siten, että alueen magnetoelastinen vuorovaikutus on suurimmillaan.
Herätepulssina käytetään elastista aaltoa, 4 3 9-114 jonka voi tuottaa esim. jousikuormitteinen iskuri. Herätepulssilähteen tuottama akustinen aalto etenee materiaalissa ja aiheuttaa paikallisen irreversiibelin magnetisaatiomuutoksen mitattavalla alueella.
5 Mittausanturina voidaan käyttää esim. ferriit- tisydämistä kelaa, johon herätepulssin aiheuttama mag-netisaatiomuutos indusoi sähköjännitteen, jonka ominaisuudet riippuvat mittausalueen jännitys- ja muodonmuutostiloista. Laitteessa käytettävä analysointilaite voi 10 olla mikä tahansa tunnettu laitteisto tai järjestely, jolla tuloksia voidaan käsitellä ja/tai ne voidaan rekisteröidä tai tallentaa.
Laitteessa on myös mittauslaite, esim. Hall-anturi, jolla voidaan mitata tutkittavan alueen mag-15 neettivuon tiheys, jolloin magnetoiva kenttävoimakkuus voidaan säätää vastaamaan suurinta magnetoelastista vuorovaikutusta.
Laitetta käytettäessä analysoimalla mittauske-lassa indusoituneen jännitepulssin ominaisuuksia saa-20 daan tietoa materiaalin plastisesta muodonmuutostilasta ja dislokaatiorakenteesta. Jos mitattavassa kappaleessa on tapahtunut plastista muodonmuutosta, myöskin heräte-pulssin aiheuttama magnetisaatiomuutos ja mittauskelaan indusoitunut jännitepulssi ovat erilaisia kuin kuormit-25 tamattomassa kappaleessa.
Keksinnön mukaisen menetelmän etuna tunnettuun tekniikkaan verrattuna on se, että saadaan tietoa paikallisesti materiaalin pintakerroksessa tapahtuneesta plastisesta muodonmuutoksesta ja dislokaatiorakentees-30 ta.
Seuraavassa keksintöä selostetaan oheisen piirustuksen avulla, jossa on esitetty kaaviomaisesti eräs keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä laite.
35 Laite ei millään tavoin rajoita tutkittavan magneettista materiaalia olevan kappaleen 1 muotoa, vaan se voi olla levymäinen, tankomainen, putkimainen 5 b 9 41 4 jne. Kuvan esittämään laitteeseen kuuluu U-sydämisestä kelasta koostuva magnetointipiiri 3, herätepulssilähde 4, analysointilaite 5, magnetisaatiomuutosten mittausanturi 2 sekä magneettivuon mittauslaite 6.
5 Laitetta käytetään seuraavasti. Laite asete taan tutkittavan materiaalin 1 tutkittavan kohdan päälle ja ensiksi magnetointipiirillä 3 tutkittava alue demagnetoidaan. Tämän jälkeen magnetointipiirillä 3 tutkittava alue magnetoidaan siten, että alueen magne-10 toelastinen vuorovaikutus on suurimmillaan, joka tapahtuu esim. siten, että mittauslaitteen 6 avulla tutkittava alue magnetoidaan aluksi magneettista kyllästysti-laa vastaavaan arvoonsa ja tämän jälkeen magnetointi lasketaan noin 80 %:iin tästä arvosta. Mittauslaite 6 15 on esim. Hall-anturi.
Tämän jälkeen herätepulssilähteellä 4, joka voi olla esim. jousikuormitteinen iskuri tai pietsosäh-köinen kide, aiheutetaan tutkittavaan alueeseen akustinen aalto, joka etenee tutkittavassa alueessa aiheut-20 taen siihen magnetisaatiomuutoksen, joka indusoi mittausanturissa 2 olevaan kelaan sähköjännitteen, jonka ominaisuudet riippuvat mittausalueen muodonmuutostilasta. Saatu jännite johdetaan analysointilaitteeseen 5, jolla saatua pulssimaista käyrämuotoa voidaan tutkia ja 25 sen perusteella määrittää tutkittavan materiaalin muodonmuutostila .
Esitetyllä anturilla voidaan mitata kappaleessa valmistuksen tai käytön aikana syntyneitä muodonmuutoksia, joita voivat aiheuttaa esim. sorvaus, jyrsintä, 30 kuulapuhallus, karkaisu, staattiset ja dynaamiset kuormitukset, viruminen jne.
Edellä keksintöä on selostettu esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen avulla keksinnön eri sovellusten ollessa kuitenkin mahdollisia patenttivaatimus-35 ten rajaaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.
Claims (5)
1. Menetelmä plastisen muodonmuutoksen ja dislokaatiorakenteen mittaamiseksi magneettisessa mate-5 riaalissa, tunnettu siitä, että - tutkittavan materiaalin (1) mitattava kohta magnetoi-daan vakiosuuruisella magneettikentällä, - magnetoituun alueeseen aiheutetaan akustinen heräte-pulssi , 10. herätepulssin aiheuttama irreversiibeli magnetisaa- tiomuutos mitataan ja - irreversiibeliä magnetisaatiomuutosta kuvaava mittaustulos analysoidaan tutkittavan materiaalin muodonmuutostilan saamiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen magnetointia tutkittava materiaali (1) demagnetoidaan.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että akustinen heräte- 20 pulssi aiheutetaan mekaanisella iskurilla.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnetisaatio-muutos mitataan mitattavan kappaleen pinnalla olevalla anturilla (2), esim. ferriittisydäminen kela.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkittava materiaali (1) magnetoidaan magneettikentällä, jonka suuruus on noin 70 - 90 % tutkittavan materiaalin magneettista kyllästystilaa vastaavasta arvosta. 30 7 69414
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI910289A FI89414C (fi) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Foerfarande foer maetning av plastisk formfoeraendring och dislokationstruktur i magnetiskt material |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI910289 | 1991-01-18 | ||
| FI910289A FI89414C (fi) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Foerfarande foer maetning av plastisk formfoeraendring och dislokationstruktur i magnetiskt material |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI910289A0 FI910289A0 (fi) | 1991-01-18 |
| FI910289L FI910289L (fi) | 1992-07-19 |
| FI89414B FI89414B (fi) | 1993-06-15 |
| FI89414C true FI89414C (fi) | 1993-09-27 |
Family
ID=8531763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI910289A FI89414C (fi) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Foerfarande foer maetning av plastisk formfoeraendring och dislokationstruktur i magnetiskt material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI89414C (fi) |
-
1991
- 1991-01-18 FI FI910289A patent/FI89414C/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI910289A0 (fi) | 1991-01-18 |
| FI89414B (fi) | 1993-06-15 |
| FI910289L (fi) | 1992-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4931730A (en) | Method and apparatus for non-destructive materials testing and magnetostructural materials investigations | |
| Chen et al. | Quantitative nondestructive evaluation of plastic deformation in carbon steel based on electromagnetic methods | |
| Stupakov | Controllable magnetic hysteresis measurement of electrical steels in a single-yoke open configuration | |
| US4689558A (en) | Non-destructive method of measuring the fatigue limit of ferromagnetic materials by use of the mechanical Barkhauser phenomenon | |
| Ducharne et al. | Directional magnetic Barkhausen noise measurement using the magnetic needle probe method | |
| Singh et al. | Mapping of deformation-induced magnetic fields in carbon steels using a GMR sensor based metal magnetic memory technique | |
| Jagadish et al. | The effect of stress and magnetic field orientation on surface Barkhausen noise in pipeline steel | |
| FI89414C (fi) | Foerfarande foer maetning av plastisk formfoeraendring och dislokationstruktur i magnetiskt material | |
| CN112946061B (zh) | Trip钢板无损强度检测装置及方法 | |
| Tiitto | Influence of elastic and plastic strain on the magnetization process in Fe-3.5% Si | |
| Novikov et al. | Testing uniaxial stresses in steels with allowance for their magnetoelastic sensitivity | |
| US20230018264A1 (en) | Method for determining a materials characteristic value of magnetizable metal bodies by means of a micromagnetic sensor assembly, and corresponding sensor assembly | |
| Mészáros | Micromagnetic measurements and their applications | |
| Zadvorkin et al. | Detecting plastic strain localization zones in steel products by the results of magnetic measurements | |
| Jiles | Microstructure and stress dependence of the magnetic properties of steels | |
| RU2025711C1 (ru) | Способ измерения скорости разрушения при коррозионно-механических испытаниях металлических материалов | |
| FI60934B (fi) | Saett att definiera utmattningshaollfasthet hos ferromagnetiskt material utan att bryta materialet | |
| McClure et al. | Correlation of Barkhausen effect type measurements with acoustic emission in fatigue crack growth studies | |
| FI62732B (fi) | Saett att definiera utmattningshaollfasthet hos ferromagnetiskt material utan att bryta materialet | |
| WO1983001836A1 (en) | Method for measuring fatigue strength of ferromagnetic materials non-destructively | |
| RU2024889C1 (ru) | Способ измерения коэрцитивной силы ферромагнитных стержневых образцов | |
| Stuecker et al. | Method and apparatus for measuring and precisely locating internal tensile stresses in hardened regions of components by measuring coercive field strength and Barkhausen noise amplitude: US Patent No. 4,881,030 (14 Nov. 1989) | |
| Zergoug et al. | Characteristics Determination of XC48 Treated Thermally by Barkhausen Noise | |
| RU2376592C1 (ru) | Способ импульсного магнитного контроля температуры отпуска изделий из среднеуглеродистых сталей | |
| Xiangrong et al. | A study of the fatigue softening and hardening of steel by the magnetoelastic effect method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MA | Patent expired |