JPS58501966A - 強磁性体の疲労強度を非破壊的に測定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 強磁性体の疲労強度を非破壊的に測定する方法本発明は強磁性体の疲労強度の判 定において使用する測定方法に関するものである。

疲労強度は、試験試料を様々な歪みすなわち応力の振幅で最終的な疲労破、１１ まで歪ませることＫよって実験的に判定するいわゆるＳ−Ｎ曲縁によって表わさ れる。５−ＮＩＩＩ線の最も重要な細目の１つは、耐久限度または疲労限度、す なわち付加した振幅がもうそれ以上試料を疲労破壊させることができない限界歪 みすなわち応力の振幅である。この実際的用途の観点から、耐久限度すなわち疲 労限度も疲労強度の最も重要な値である。上述の破壊的方法でこの限度を判定す るには、使用する試験機械によっては５〜１０昼夜の時間が必要である。

疲労傾向を測定する、主として疲労と関連した構造劣化の進展を追尾するいくつ かの非破壊的方法もある。

これらの方法の特徴として、測定結果を前の測定の結果または参照材料の結果と 比較することが必要である。

しかしながらこれらの方法はあまシ信頼できないことがわかシ、さらＫこれらの 方法では最も重要な疲労強度、耐久限度すなわち疲労限度を測定することができ ない。これらの方法の例は中でも疲労ゲージ法（疲労ワイヤ法）および保磁力の 測定である。

耐久限度すなわち疲労限度を測定する本発明の非破壊的方法は、いわゆる機械的 バルクハウゼンノイズ現象を適用している。現象としては、機械的パルクハクゼ ／ノイズ形成は材料の磁気状態の不可逆変化に関連している。（安定磁界または 消磁状態で試料の機械的荷重の影響で磁区壁が断続的に運動する。）変化する外 部磁界で発生した「通常の」バルクハウゼンノイズ効果はよく知られている。非 破壊的測定技術においてこの「通常」バルクハウゼンノイズ効果を適用するため 、多数の装置が開発されている。変化する外部磁界によって材料の静的荷重また は歪み状態を測定する米国特許第３，４２７，８γ２号もこの「通常」ノイズ効 果に基いている。しかしながらこの方法は機械的バルクハウゼンノイズの分析に も、材料の耐久限度すなわち疲労限度の判定にも適用することができない。

本発明による方法は、特許請求の範囲にその特徴を記載した。本発明の方法は、 耐久限度すなわち疲労限度を実際Ｋ例えば１５分の時間で極めて迅速に判定する ことができるという注目すべき利点を提供する。従って本発明の方法は、機械部 分の動的荷重が大きすぎるか否かを即座に判定するのに実際に適用することがで きる。

本発明の方法を、添付図面を同時に参照して以下の説明で詳細に明らかにする。

図面のうち第１図は本発明の方法を適用する際に必要な測定装置を示し、第２図 は様々なシーケンスでの本発明の方法による測定の１実施例を示す。

測定装置（第１図）の詳細 ａ、荷重または歪みを受ける試料 す１機械的バルクハウゼン現象が動電力（電圧）パルスまたは信号を誘起する感 知装置。該感知装置は試料の表面から離して設けてもよい。

Ｃ０増幅器 ｄ１分析のため増幅したノイズ信号から所要のパルスを選択する弁別装置。

ｅ、サイズ分布、実効値、平均値または周波数の創定ｆ、出力（プリントまたは 記録） 第１図は水平縁およびＣで磁化装置を示し、該装置によって試料すなわち試験片 を安定磁界で磁化することができ、その方向ｔ″変化させることができる。さら 　。

にｈは磁化装置と関連した直流源を示す。磁化装置ｇおよび直流源りは本発明の 第２実施例で使用する。

測定は以下のような段階で行なわれる。

段階１：外部荷重によって試験片中に格子欠陥配列が作られ、この配列は試験片 内の不可逆磁化変化ｔ−ｎ制する。例えば、機械的荷重振幅Ｆは第２図（ａ）の ように連続して、あるいは段階的に増加させる。後者の場合各段階はいくらかの 振幅程度のものである。これに関連して格子欠陥に例えば転位を意休し、これに よって材料の塑性変形、従って疲労も生じる。荷重振幅を増加させると機械的バ ルクハウゼンノイズパルスの実効値ＲＭＳ　は＠２図（ｂ）のように荷重振幅と 相関関係で増加する。

段階２：荷重振幅Ｆを零に減少させる。

段階３：第２図（Ｑ）のように荷重振幅Ｆを再度増加させる。荷重振幅Ｆの最初 の増加を十分に胃い値まで行なった場合、誘起された機械的バルクハウゼンノイ ズパルスの実効値ＲＭＳ　は第２図（ｄ）のように荷重振幅Ｆの成る値で最大値 を通る。この荷重振幅の値は、元の疲労していない材料の耐久限度（すなわち疲 労限度）に極めて正確に一致することがわかった。

予備の疲労化を行なう荷重振幅の十分に高い値はあらかじめ知る必要はない。段 階１および２を繰返し、各繰返しで段階３による１ＭＳ値の最大点が現れるまで 最大荷重振幅の値を増加させることによって実験的に見出すことができる。実験 によって、所要最大荷重振幅は引張耐力強度の約６０〜１０％であることがわか った。

本発明の方法の第２の実施例と関連した磁化装置ｇによって、試料を測定中安定 磁界で磁化させることができる。次いで誘起ノイズパルスの振幅が増加し耐久限 度（疲労限度）での変化はより明確に現れる。磁界の方向を変えることによって 、得造の磁気状態にさらに影響を与えることができ、従って作用荷重の方向に相 関して最も有効になる。例えば鉄を基礎とする金属において磁界の方向は荷重の 方向と平行でなければならない。また、機械的パルクツｈウゼンノイズの最大ノ くルスは、転位による変化に対して最も敏感であることがわかった。弁別装置ｄ によって最大パルスが分析のため選択された場合、測定結果の精度は増加する。

本発明の方法に磁化Ｖｉ、置ｇを適用することによって、第１の適用モードの段 階１および２を省くことができる。すなわち、第２図（０）に従って荷重振幅を 増加させることによって、第２図（ｄ）の最大点を明らかにすることができ、該 点は元の疲労していない材料の耐久限度（疲労限度）に極めて正確に一致する。

本発明の方法は周知の装置を使用することによって適用することができる。

以上、本発明の方法の２つの最もＭ葺な適用モードのみを示した。例えば上述の 実効値１（ＭＳの代わりに転位運動によって発生したパルクツ・ウゼンノイズ信 号の周波数、サイズ分布またに平均値の変化を測定することも全く可能である。

また、不発明の方法の）くルクハウゼンノイズの最大値を発生させる外部荷重は 、振幅が増加する庵期的荷重以外にしてもよい。例えば繰返しの圧ｍｉ力をこの ために使用してもよい。

不発明の方法による実施？１４μ、特許請求の範囲内で変更し得る。

手続補、正書彷■ 昭和５８年　８月２３日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、　１■牛の耘 ＰＣＴ／ＦＩ８１１０００８６ ２、　発明の名称 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　フィンランド国　３３５４０タンペレ　５４、ペレルポンカツ氏名　ルー スカネン、ペツカ　他１名 ６、　補正の対象 国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）疲労強度を測定する非破壊的方法としで、転位運動および変化する機械的 荷重によって強磁性体中に発生する機械的バルクハウゼンノイズ現象を使用する 方法において、（１）例えば連続的に振幅が増加する周期的荷重（第２図（＆） ）Ｋよって試験片に外部から荷重を与え、従って不可逆磁化変化の観点から抑制 する格子欠陥配列が上記試験片中に作られ、同時に強磁性体の疲労中誘起される 機械的バルクハウゼンノイズパルスの実効値、周波数、サイズ分布または平均値 の変化を測定する段階と、（第２図（ｂ））′（２）上記外部荷重を零に減少さ せる段階と、（３）周期的または他の荷重方法によって上記試験片に外部から荷 重を与え（第２図（０））、同時に強磁性体の疲労中誘起される機械的バルクハ ウゼンノイズパルスの実効値、周波数、サイズ分布または平均値として現れる最 大点を測定する段階とから成シ、上記最大点が現れる荷重振幅は上記試験片の耐 久限度（ｆ労限度）と等しい疲労強度に一致する（第２図（ｄ））ことを％徴と する上記方法。
2. （２）　特許請求の範囲第１項に記載の方法において、上記段１１（１）および （２）は安定磁界によって上記試験片を磁化することに置換えるととｔ−ｉｓ徴 とする上記方法。