SU1583824A1 - Способ контрол прочностных свойств прот женных ферромагнитных изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение информативности способа за счет вы влени  локальных зон с повышенным уровнем напр жений в ферромагнитных издели х при одновременном определении величины этих напр жений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе контрол  прочностных свойств ферромагнитных прот женных изделий, заключающемс  в перемагничивании издели  низкочастотным полем индуктивного преобразовател  при его перемещении по поверхности издели  и регистрации сигнала ЭДС магнитного шума издели , изделие перемагничивают магнитным полем величиной H≥3H с, где H с - коэрцитивна  сила материала контролируемого издели , регистрируют акустические шумы перемагничивани  пъезопреобразователем, дополнительно установленным неподвижно на поверхности издели . При перемещении индуктивного преобразовател  одновременно регистрируют распределение сигнала ЭДС магнитных шумов и его градиента вдоль поверхности издели , по максимальным величинам градиента и абсолютных значений сигнала ЭДС магнитного шума определ ют зоны с повышенным уровнем напр жений, по максимуму сигнала акустических шумов определ ют величину напр жений и прогнозируют склонность издели  к трещинообразованию по наличию зон с максимальным значением сигнала ЭДС магнитного шума, его градиента и минимальным значением сигнала акустических шумов перемагничивани . 4 ил.

Description

прот женного издели  среднеквадратиче- ского значени  магнитного шума,

Устройство, реализующее способ, содержит индуктивный преобразователь 1, включающий катушку 2 намагничива  с маг- нитопроводом, измерительную катушку 3 и датчик 4 координат, генератор 5 тока треугольной формы, подключенный к катушке 2, последовательно соединенные блок 6 измерени  текущей мощности магнитного шума, измеритель 7 градиента и двухкоординатный индикатор 8, блок 9 измерени  экстремумов (максимума и минимума) магнитных шумов, включенный между блоком 6 и вторым входом индикатора 8, последовательно соединенные пьезопреобразователь 10, блок 11 измерени  текущей мощности акустических шумов пере- магничивани  и второй индикатор 12, датчик 4 координат подключен соответственно к измерителю 7 градиента и индикаторам 8 и 12. Преобразователь 1 установлен на изделии 13 длиной I с возможностью перемещени  по его поверхности, пьезопреобразователь 10 установлен неподвижно у торца издели  13.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Контролируемое изделие 13 перемагни- чивают полем треугольной формы (крива  14 на фиг. 2), создаваемым током катушки 2, питаемой генератором 5. В измерительной катушке 3 возникает сигнал ЭДС магнитных шумов, огибающа  мощности которого выдел етс  блоком 6 за полупериод перемаг- ничивани  Т/2, Типичный вид огибающей текущей мощности магнитных шумов VM показан на фиг, 2 (кривые 15), которые имеют один максимум, расположенный вблизи значени  пол  Н Нс - коэрцитивной силы ферромагнитного материала, Измеритель 7

,dVM

определ ет производную у

dx

при перемещении преобразовател  1 по изделию 13, блок 9 измер ет максимальное и минимальное значени  параметра VM. Индикатор, выполненный в виде двухкоординатного самописца с разверткой от датчика 4 коорди нат, фиксирует распределение параметров магнитного шума у и VM по длине I издели  13 (кривые 16-18 на фиг. 3) при перемещении преобразовател  1.

Одновременно при, перемагничивании ферромагнитного издели  вследствие маг- нитострикционного механизма преобразовани  скачков Баркгаузена возникают акустические шумы, которые регистрируютс  пьезопреобразователем 10. Огибающа  мощности сигнала акустических шумов пе- ремагничивани  выдел етс  блоком 11 (кривые 19 на фиг, 2), а распределение его

параметров VA вдоль издели  13 при перемагничивании индуктивного преобразовател  регистрируетс  индикатором 12 (крива  20 на фиг. 3).

Исследовани  показали, что важно правильно выбрать режим перемагничивани . Дл  надежной регистрации магнитных шумов достаточно перемагничивать ферромагнитный материал по предельной петле

гистерезиса . Дл  надежной регистрации акустических шумов перемагничивани  необходимо обеспечить , так как в этом режиме все необратимые процессы перемагничивани  в ферромагнитном материале заканчиваютс , при этом огибающа  текущей мощности акустических шумов перемагничивани  (кривые 19 на фиг. 2) имеют два максимума. По вление первого максимума можно объ снить магнитострикционными

процессами возникновени  акустических волн при образовании и росте зародышей новой магнитной фазы (доменов) при изменении знака пол  перемагничивани ,а второго - магнитострикционными процессами при

необратимом смещении 90°-ных доменных границ при насыщении ферромагнитного материала . Максимум магнитного шума (кривые 15 на фиг. 2) приходитс  на область полей, близких коэрцитивной силе Нс материала

ферромагнетика, где основной вклад в эффект Баркгаузена внос т необратимые смещени  180°-ных доменных границ. Максимум магнитного шума лежит между максимумами акустических шумов перемагничивани , а

различный физический характер сигналов шумов позвол ет их совместно использовать дл  надежного контрол  приложенных и остаточных механических напр жений.

Изменение распределени  напр жений

в ферромагнетике приводит к изменению его доменной текучести и характеристик эффекта Баркгаузена из-за перераспределени  энергии и количества преп тствий (дислокаций, локальных зон микронапр жений и т.д.) дл  смещени  доменных границ. Из фиг. 3 видно, что распределение параметров VM(16) ty(18), Уд(20) вдоль контролируемого ферромагнетика неоднородно. Параметр VM имеет  вно выраженные максимумы и минимумы. Если ферромагнетик

обладает положительной магнитострикцией Я , то большее значение VM сигнала

соответствует большому уровню раст гивающих внутренних напр жений, меньший

сигнал - меньшему уровню раст гивающих напр жений (кривые 15 на фиг, 2).

По вление наибольшего значени  сигнала магнитного шума позвол ет вы вить участок издели  с наибольшими внутренними напр жени ми, опасными дл  разрушени . Однако при разрушении издели  наиболее опасны участки издели  с большим перепадом внутренних напр жений в соседних зонах, которые вы вл ютс  по параметру У Однако абсолютный

уровень внутренних напр жений по одному сигналу магнитного шума определить затруднительно , так как знак напр жений может быть разный (раст гивающие или сжимающие напр жени ), Исследовани  показали, что при возрастании раст гивающих внутренних напр жений первый максимум акустических шумов (крива  19 на фиг. 2) резко падает и имеет минимальное значение при напр жени х, равных пределу текучести ov. Этот факт позвол ет использовать акустический шум ( параметры его первого максимума) дл  оценки абсолютного среднего уровн  внутренних напр жений , относительно которого мен етс  сигнал магнитного шума. По параметрам сигналов магнитного шума и акустического шума VM, VA и у надежно вы вл ютс  зоны издели , наиболее опасные дл  разрушени , в этих зонах VM - максимален, у- наибольша , VA - минимален. В качестве VM и VA соответственно сигналов магнитного и акустического шумов перемагничивани  могут использоватьс  параметры, характеризующие их энергетические свойства, например мощность, среднеквадратические значени  или параметры, характеризующие их эмиссионные свойства, например число выбросов, амплитудное (временное) распределение .

Пример 1. Исследуют трубн ые холод- нокатанные заготовки 21 (фиг. 3) из мартен- ситностареющей стали диаметром 40 мм, длиной 500 мм. Их перемагничивают полем частотой 10 Гц, напр женностью до 1 кА/м. Сигналы преобразователей 1 и 10записывают на двухканальном самописце. В качестве блоков 6 и 11 используют прибор АФС, позвол ющий регистрировать среднеквадратические значени  сигналов магнитного и акустического шумов в любой точке петли гистерезиса. Индуктивный преобразователь 1 перемещают по наружной поверхности заготовки вдоль оси, акустический преобразователь устанавливают неподвижно на торце заготовки. В партии заготовок имеетс  группа, в которой параметр VM (крива  17 на фиг. 3) по длине I не мен етс  и у 0. Испытани  этой группы заготовок в кислоте показывают их хорошую стойкость ктрещинообразованию, и в дальнейшем заготовки с равномерным распределением VM относ т к разр ду годных, Друга  группа заготовок имеет  вно выраженную неоднородность распределени  VM и у по длине 5 I, что указывает на неоднородность распределени  остаточных напр жений. Выдел ют ЗОНЫ, Где Умакс И У макс (ЗОНЫ I, li, III), 8

следовательно, перепад напр жений наибольший . Испытани  в кислоте показывают,

что трещины образуютс  именно в этих зонах у большинства заготовок, У заготовок, которые не потрещали в кислоте, но имеют перепады VM и у, оценили уровень сигнала первого максимума VA акустических шумов,

5 который был на 30-50% больше, чем дл  заготовок, склонных к трещинообразова- нию. Следовательно, эти заготовки также можно отнести к годным.

Пример 2. Контролируют осевые

0 напр жени , возникающие при сборке. В годную заготовку 22 по примеру 1 (с равномерным распределением VM)c глухим отверстием с резьбой вкручивают заглушки 23 до упора с различным моментом зат жки.

5 Вследствие упора заглушек 23 в дно отверстий в зонах IV и V заготовки 22 возникают раст гивающие напр жени .

На фиг. 4 приведены распределени  параметра VM магнитного шума 24 дл  заго0 товки, в которой напр жений нет, и 25 -дл  сборки с повышенным уровнем напр жений в зонах IV и V. Испытание кислотной пробой приводит к трещинообразованию в зонах IV и V дл  сборок. При частичном выкручива5 нии заглушек 23 пики напр жений (ее сигналов VM) исчезают.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ контрол  прочностных свойств

   0 прот женных ферромагнитных изделии, заключающийс  в персмогничивтнии издели  полем индуктивного преобразовател  при его перемещении по поверхности издели  и регистрации сигнала ЭДС магнитного шу5 ма,отличающимс  тем, что, с целью повышени  информативности за счет вы влени  локальных зон с повышенным уровнем напр жений в изделии при одновременном определении вепичины

   0 этих напр жений изделие псремагмичива- ют полем величиной , где Не - коэрцитивна  сила материала контролируемого издели , регистрируют акустические шумы перемагничивани  пьезопреобразовате5 лем, дополнительно установленным неподвижно на поверхности издели , при перемещении индуктивного преобразовател  одновременно регистрируют распределение сигнала ЭДС магнитного шума и

   его градиента вдоль поверхности издели , по максимальным величинам градиента и абсолютных значений сигнала ЭДС магнитного шума определ ют зоны с повышенным уровнем напр жений, по максимуму сигнала акустических шумов определ ют величину напр жений и прогнозируют склонность издели  к трещинообразованию по наличию зон с максимальным значением сигнала ЭДС магнитного шума, его градиента и минимальным значением сигнала акустических шумов перемагничивани ,

   ,VA-fO yc.edJ

   Фиг. z

   Фиг. 1

   VM-M)

   H(t)-(/4)

   тп-за)

   2Л

   H/aax nPU Т/2

   ;(&)

   У///////////

   VM уса.ед

   .

   Фиг.З