SU1698730A1 - Способ контрол качества ферромагнитных изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю качества различных ферромагнитных изделий и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности, Цель изобретени  - повышение достоверности за счет устранени  вли ни  на результаты контрол  нестабильности длины контролируемых изделий - достигаетс  измерением остаточной индукции- и коэрцитивной силы издели  после намагничивани  издели  до насыщени , а также определением при перемагничивании издели  по кривой возврата вспомогательного параметра, завис щего от измеренных ранее величин, внешнего магнитного пол  и коэффициента размагничивани  эталонных изделий, сравнением этого параметра с индукцией в изделии и определением параметра контрол  в момент равенства сравниваемых величин. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  неразрушающего контрол  физико-механических характеристик ферромагнитных материалов и изделий по магнитным параметрам.

Цель изобретени  - повышение достоверности контрол  за счет устранени  вли ни  на результаты контрол  нестабильности длины контролируемых изделий.

На фиг. 1 изображено устройство дл  реализации предлагаемого способа контрол  качества ферромагнитных изделий; на фиг. 2 и 3 - зависимости индукции В от внутреннего пол  HI контролируемого издели  при его размагничивании по предельной петле гистерезиса; на фиг, 4 зависимость В(Н|) при повторном намагничивании издели  после его размагничивани  до заданной индукции.

Устройство содержит соленоид 1, соединенный с регулируемым источником 2 тока , преобразователь 3 ток - напр женность магнитного пол . Внутри соленоида соосно с ним установлен преобразователь 4 магнитной индукции - катушка, внутрь которой устанавливают контролируемое изделие 5. Катушка 4 соединена с интегратором 6 и измерителем 7 магнитной индукции.

Способ заключаетс  в следующем.

Контролируемое изделие 5 устанавливают внутрь катушки 4 и намагничивают до насыщени  путем пропускани  тока от источника 2 через соленоид 1. После выключеО Ю 00 XJ СО О

ни  намагничивающего тока измер ют остаточную магнитную индукцию (Вг) в изделии посредством катушки 4, интегратора 6 и измерител  7 индукции и запоминают значение Вг.

Далее производ т размагничивание издели  в соленоиде и по мере изменени  внешнего магнитного пол  (пол  соленоида) измер ют его нэп р женность Не с помощью преобразовател  3 ток - напр женность пол . В момент, когда индукци  в изделии при размагничивании становитс  равной нулю, измер ют величину и запоминают ее.

Продолжают размагничивать изделие до тех пор, пока индукци  в нем не станет равной заданному значению Вхр, выбранному дл  эталонных изделий (изделий с известным коэффициентом размагничивани  N ). По достижении индукции Вхр изделие повторно намагничивают, т.е. перемагничи- вают его по кривой возврата. При этом измер ют текущие величины напр женности Не внешнего магнитного пол  и индукции В в изделии, вычисл ют текущую величину вспомогательного параметра А по формуле

,

jHo N

Br to

где //о магнитна  посто нна , и сравнивают его с индукцией В. В момент равенства сравниваемых величин фиксируют значение индукции и по нему с использованием градуировочного графика, полученного на эталонных издели х данного типоразмера, определ ют качество контролируемого издели ,

Достоверность контрол  качества ферромагнитных изделий при нестабильности их длины достигаетс  за счет того, что, измер   магнитные параметры издели  на спинке петли гистерезиса (остаточную индукцию Вг и напр женность пол  Н0), можнс определить величину, пропорциональную коэффициенту размагничивани  N контролируемого издели , а затем в процессе перемагничивани  издели  по кривой возврата после предварительного размагничивани  до заданного значени  индукции Вхр учесть эту величину при определении значени  индукции, соответствующего параметру контрол  (Вк). При этом используетс  величина коэффициента размагничивани  эталонных изделий N , т.е. изделий известной длины, дл  которых получена градуировочна  зависимость между параметром контрол  и контролируемой характеристикой , например температурой термообработки.

5

После намагничивани  разомкнутого ферромагнитного тела до насыщени  и выключени  намагничивающего пол  магнетик характеризуетс  параметрами остаточного намагничивани  - остаточной намагниченностью Мг, остаточной индукцией Вг.и внутренним полем Hir (фиг. 2). При этом, как видно на фиг. 2, угол ON пропорционален (с учетом магнитной посто н-, ной ц0 и масштабов по ос м В и HI) коэффициенту размагничивани  N тела, так как при напр женности внешнего пол  внутреннее поле равно полю магнитных зар дов (размагничивающему-полю) Ног:

lg(m /10Мг ро /ЛоМт(1U

С другой стороны, величина остаточной индукции Вг согласно известному выражению 20 В (Н + М)равна

Вг /«оН|г 4- оМг (2)

5

0

5

0

Дл  магнитом гких материалов величиной fi0 HI можно пренебречь в сравнении с (Ло М, т.е. можно полагать, что М- Тогда (фиг. 2)

Hi tgoN«tga -g:(3)

Коэрцитивна  сила по индукции тела, т.е. величина напр женности внешнего пол , при которой индукци  в теле равна нулю, (Но), св зана с коэрцитивной силой по индукции материала НсВ формулой

Но Нсв(1-М),(4)

а между НсВ и коэрцитивной силой по намагниченности Нсм существует зависимость

Нсв Нсмг-(5)

1 +

1 «сВ

где Ксв - Мв/(Нсм Нсв) восприимчивость магнетика на спинке петли гистерезиса вблизи Нем (где Мв - значение намагниченности при ),

5 Учитыва , что дл  магнитом гких материалов KCB составл ет обычно более 1000, можно считать Нсв « Нем.

Как видно из фиг. 2, по мере увеличени  коэффициента размагничивани  тела (на0 пример, уменьшени  длины контролируемых изделий при неизменной площади их поперечного сечени ) внутреннее поле Ни- увеличиваетс , приближа сь к значению Нов. С другой стороны, согласно (4) величи5 на Н0 с увеличением N уменьшаетс  от Нсв (при ) и стремитс  к нулю (при N, стрем щемс  к 1). При определенном значении N эти две величины (Hir и Н0) равны. Найдем услови , при которых это происходит.

На фиг. 3 представлено состо ние остаточного намагничивани  тела таких размеров (длины), при которых . Отношение В/(НсВ-Н|) дает значение магнитной проницаемости на спинке петли гистерезиса /Лс, т.е. дл  рассматриваемого случа 

)

В то же врем  из фиг. 2 видно, что tga определ етс  не только формулой (3), но и выражением

(7)

Поскольку по условию , то, реша  с учетом этого совместно с (3), (6) и (7), имеем дл  этого случа 

N (8)

Учитыва , что дл  магнитом гких мате- риалов , а НсвМНсм,, может прин т восприимчивость на петле гистерезиса равной Kc c/fio , а дл  режима остаточного намагничени 

«НЕИ

откуда значение N при (обозначим его No, соответственно угол оь на фиг. 3) определ етс  как

Ксг

Из приведенных выражений видно, что при определенных услови х, а именно когда величина Hir не сильно отличаетс  от Н0, вместо выражени  (3) можно Использовать формулу

tgo«5r (11)

Это дает возможность определить величину , пропорциональную коэффициенту размагничивани  тела, по измеренным значени м остаточной индукции Вг и коэрцитивной силы по индукции тела Н0, а также учитывать ее при определении параметра контрол .,

Это достигаетс  тем, что после измерени  Вг и Но изделие продолжают размагничивать внешним полем Не до заданного значени  индукции Вхр (фиг. А). В момент, когда , на изделие воздействует внешнее поле Hep, при этом внутреннее поле в нем равно Н|Р. Величина Вхр выбираетс  из услови  получени  однозначной зависимости между параметром контрол  Вк и контролируемой характеристикой. Дл  этого эталонные издели  с различными физико- механическими свойствами, например с различной термообработкой, подвергаютс 

5

Ю

0

30

35

40

45

50

55

намагничиванию до насыщени  и последующему размагничиванию до одинакового значени  Вр, После выключени  размагничивающего пол  измер етс  остаточна  индукци  в изделии,  вл юща с  параметром контрол  Вк дл  эталонных изделий. Измен   величину Вр, можно подобрать такое ее значение (Вхр), при котором зависимость остаточной индукции от контролируемого параметра, например от температуры термообработки , эталонных изделий будет однозначна.

На фиг. 4 показано изменение индукции В в изделии при перемагничивании его по кривой возврата от значени  Вхр. Если изделие эталонное (ему соответствует угол

о1 , причем tgo1 N ///O) , то при остаточна  индукци  в нем равна Вх. Если же изделие отличаетс  от эталонного длиной, т.е. имеет коэффициент размагничивани  (на фиг. 4 показан случай, когда N N

, соответственно а о1), то остаточна  индукци  такого издели  при одних и тех же свойствах материала отличаетс  от Вх (на фиг. 4 это индукци  .

Как видно из фиг. 4, дл  того, чтобы на результаты контрол  не сказывалось непосто нство длины изделий, необходимо отсчет индукции проводить в момент, когда ее текущее значение ча кривой возврата совпадает с вспомогательным параметром А, имеющим размерность индукции и соответствующим пр мой, проведенной из начала координат под углом а к оси В.

В процессе перемагничивзни  издели  с коэффициентом размагничивани  N (угол а на фиг. 4) значение Вх в изделии будет достигнуто при , при этом . Если рассматривать на кривой перемагничива- ни  некоторую точку 1, лежащую между Вхр и Вх, то, как видно из фиг. 4, ей соответствует внешнее поле Hei, внутреннее поле в изделии Ни и индукци  в нем BL Величина вспомогательного параметра А, соответствующа  внешнему полю Hei, характеризуетс  точкой 1 на пр мой, проведенной с начала координат под углом а к оси В, и равна AI.

При уменьшении внешнего пол  от Не1 до нул  рабочие точки смещаютс  вправо вдоль кривой перемагничивани  и указанной пр мой и при некотором значении внешнего пол , а именно Нхе, совпадают. В этот момент . Таким образом, независимо от длины контролируемого издели  отсчитываетс  одна и та же величина индукции, по которой определ етс  качество издели ,

Приведенные построени  на фиг. 4 позвол ют определить параметр А как функцию внешнего пол  Не и других величин - Вг, Но и N . Из фиг. 4 видно, что

tga Jirik;(12)

.(13)

Учитыва  (11), а также то, что tgo1 N1/ , находим

Не

А.

N

(14)

Но

ВТ о

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ контрол  качества ферромагнитных изделий, заключающийс  в том, что контролируемое изделие намагничивают до насыщени , выключают намагничивающее поле, размагничивают изделие до заданного значени  индукции, повторно намагничи- вают изделие и измер ют величину индукции Bk, по которой определ ют каче0

   5

   0

   ство издели , отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , после выключени  намагничивающего пол  измер ют величину остаточной индукции Вг издели , при размагничивании измер ют величину напр женности Н0 внешнего магнитного пол , при которой индукци  в изделии равна нулю, в процессе повторного намагничивани  измер ют текущие величины индукции В издели  и напр женности Не внешнего магнитного пол , вычисл ют текущую величину вспомогательного параметра А по формуле

   Не

   А -

   N

   с

   Но

   Вг Цо

   где N - коэффициент размагничивани  эталонных изделий известных размеров;

   /io - магнитна  посто нна , и величину индукции Вк определ ют в момент равенства текущих значений индукции В и вспомогательного параметра А.

   fer.J

   Г