SU894540A1

SU894540A1 - Method of magnetic noise structuroscopy

Info

Publication number: SU894540A1
Application number: SU802899339A
Authority: SU
Inventors: Борис Викторович Лаврентьев
Original assignee: Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1981-12-30

Description

(St) СПОСОБ МАГНИТОШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ(St) METHOD OF MAGNETOSECH STRUCTURE

1one

Изобретение относитс к неразрушающему контролю и может быть использовано в машиностроении дл контрол твердости поверхностного сло ферромагнитных изделий после химико-термической обработки.The invention relates to non-destructive testing and can be used in mechanical engineering to control the hardness of the surface layer of ferromagnetic products after chemical heat treatment.

Известен способ магнитошумоеой структуроскопии, при кртором контролируемое изделие циклически перемагничивают по предельной петле гистерезиса , регистрируют индукционным преобразователем ЭДС магнитного шума и по форме нормированного относительно одной из составл ющих спектра ЭДС магнитного шума суд т о свойствах издели f .The known method of magnetic noise restructuroscopy, when the controlled product is curved, is cyclically remagnetized over the limiting hysteresis loop, the magnetic field noise EMF is recorded by the induction transducer and the magnetic field noise normalized relative to one of the components of the EMF spectrum is measured.

Недостатком известного способа вл етс сложность реализации и методики измерений.The disadvantage of this method is the complexity of the implementation and measurement techniques.

Наиболее близким к изобретению вл етс способ магнитошумовой структуроскопии , заключающийс в том, что контролируемое изделие циклически перемагничивают по предельной петлеThe closest to the invention is a method of magnetic noise restructuroscopy, which consists in the fact that the controlled product cyclically re-magnetized through the limiting loop

гистерезиса и регистрируют индукционным преобразователем ЭДС магнитного шума. О структуре издели суд т по временному интервалу между сигналами двух последовательных полуциклов перемагничивани И Недостатками известного способа вл ютс низка достоверность и точность контрол структурно-механических свойств ферромагнетиков, на10 пример их твердости. Низка достоверность контрол св зана с тем, что физическа сущность этого способа заключаетс в определении временного интервала, в течение которого в наts магниченном определенной полуволной перемагничивающего пол до насыщени контролируемом изделии скачки намагниченности уже не возникают или, после перехода через экстремум перемаг20 ничивающего пол , еще не возникают. Рассматриваемый временной интервал слева по оси времени определ етс напр женностью внешнего пол , при котором прекращаютс скачки намагниченности - полем финиша, и справа - напр женностью пол старта зародышей обратного перемагничивани . В то же врем известно, что магнитные свойства ферромагнетиков, чувствительные к изменени м их структурно-механических свойств и, в частности, к твердости (например, коэрцитивна/, сила) определ етс именно усредненной по перемагничиваемому объему напр женностью пол старта зародышей обратного перемагничивани . Напр женность пол финиша определ етс характером распределени потенциальных барьеров дл движени доменных стенок и не св зана пр мо со структурно-механическими свойствами. Низка точность контрол обусловлена вли нием нестабильности частоты перемагничивани н длительность измер емого временного интервала, вариации периода перемагничивани привод т к вариаци м измер емого вр-еменного интервала.hysteresis and register the induction transducer EMF magnetic noise. The structure of the product is judged by the time interval between the signals of two consecutive half cycles of magnetization reversal And the disadvantages of this method are the low reliability and accuracy of control of the structural and mechanical properties of ferromagnets, 10 is an example of their hardness. The low reliability of the control is related to the fact that the physical essence of this method consists in determining the time interval during which the magnetization jumps no longer appear in the magnetic field of a defined half-wave reversing magnetic field before saturation of the controlled product or, after passing through the extremum of the remagnetizing field, arise. The considered time interval on the left along the time axis is determined by the intensity of the external field at which the magnetization jumps stop by the finish field, and on the right by the intensity of the start field of the reverse magnetization nuclei. At the same time, it is known that the magnetic properties of ferromagnets sensitive to changes in their structural-mechanical properties and, in particular, to hardness (for example, coercive /, force) is determined by the start field of reverse-magnetization nuclei averaged over the magnetically reversible volume. The intensity of the finish field is determined by the nature of the distribution of potential barriers to the movement of the domain walls and is not directly related to the structural and mechanical properties. The low control accuracy is caused by the influence of the instability of the frequency of the magnetization reversal on the duration of the measured time interval, variations in the period of the magnetization reversal lead to variations of the measured time interval.

Цель изобретени - повышение достоверности и точности контрол структурно-механических свойств ферромагнетиков , преимущественно их твердости.The purpose of the invention is to increase the reliability and accuracy of control of the structural and mechanical properties of ferromagnets, mainly their hardness.

Поставленна цель достигаетс тем что измер ют фазовый сдвиг точки максимума текущего спектра ЭДС магнитного шума относительно предшествующей ей во времени точки перехода напр женности перемагничивающего пол через нуль и по величине этого сдвига определ ют свойства издели .This goal is achieved by measuring the phase shift of the maximum point of the current spectrum of the EMF of magnetic noise relative to the time point of the transition of the intensity of the zero-field zero field and the properties of the product are determined by the magnitude of this shift.

На фиг.1,3 показана зависимость напр женности перемагничивающего пол Н от фазы колебаний «f в некоторой произвольной системе координат; на фиг. 1,6 -зависимость действующего значени ЭДС магнитного шума е, от фазы колебаний $ перемагничивающего пол дл магнитом гкого образца с низкой механической твердостью; на фиг. 1,в - то же, дл магнитожесткого образца с высокой механической твердостью; на фиг. 2 - блок-схема .устройства, реализующего способ контрол .Fig. 1.3 shows the dependence of the intensity of the remagnetising field H on the oscillation phase "f in some arbitrary coordinate system; in fig. 1.6 - dependence of the effective value of the EMF of magnetic noise e, on the phase of oscillations of the reversal field for a magnetically soft sample with low mechanical hardness; in fig. 1, b - the same for a magnetic hard specimen with high mechanical hardness; in fig. 2 is a block diagram of a device implementing a control method.

Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.

Контролируемое изделие циклически перемагничивают переменным магнитным полем, измен ющимс во времени по гармоническому закону. Дл этого пол зависимость мгновенного значени напр женности Н от фазы колебаний 9The controlled product is cyclically remagnetized by an alternating magnetic field varying in time according to the harmonic law. For this field, the dependence of the instantaneous value of the intensity H on the oscillation phase 9

также имеет вид синусоиды (фиг.1,а) Лри перемагничивании магнитом гкого издели (низка механическа твердость ) , имеющего малую напр женностьalso has the form of a sinusoid (Fig. 1, a) LRI magnetization reversal of a soft product (low mechanical hardness), having a low intensity

пол старта , ЭДС магнитного шума е имеет максимум текущего спектра в фазовой точке f (фиг. 1,6) а при перемагничивании магнитожесткого образца (высока механическа the start field, the EMF of magnetic noise e has a maximum of the current spectrum at the phase point f (Fig. 1.6), and when remagnetizing a magnetic hard sample (high mechanical

твердость) , имеющего большую напр Hcmj hardness) having a large eg Hcmj

ЭДСEmf

женность пол стартаfemininity half start

cm.cm.

магнитного шума вд имеет максимум текущего спектра в точке д . Мерой структурно-механических свойствMagnetic noise vd has a maximum of the current spectrum at point d. A measure of structural and mechanical properties

(твердости) контролируемого издели вл етс фазовый сдвиг д j точки f максимума текущего спектра ЭДС, магнитного шума относительно предшествующей ей во времени точки jfg пере .хода напр женности перемагничивающего пол через нуль. По величине этого фазового свдига определ ют структурно-механические свойства контролируемого издели ,(hardness) of the monitored product is the phase shift d j of the point f of the maximum of the current spectrum of the EMF, magnetic noise relative to the time transition of the magnitude of the magnetizing zero field that precedes it in time jfg. The magnitude of this phase shift is used to determine the structural and mechanical properties of the controlled product,

Устройство , реализующее способ,A device that implements the method

содержит источник 1 перемагничивающего тока, возбуждающий перемагничивающую систему 2 (соленоид или электромагнит ) , котора осуществл ет циклическое перемагничивание контролируемого издели 3. Индукционный преобразователь А регистрирует ЭДС магнитного шума, возникающего в контролируемом изделии 3. Эта ЭДС через усилитель 5 поступает на сигнальный вход схемы 6 стробировани , выходное напр жение которой поступает на стрелочный индикатор 7 в течение действи строб-импульса на входе управлени схемы 6. Напр жен1-1е с выхода источника 1 поступает на вход фазорегул тора 8, выходное напр жение которого через удвоитель частоты 9 поступает на вход формировател строб-импульсов 10, управл ющего работой схеиы 6 стробировани (по входу управлени ). Фазорегул тор 8 настраивают предварительно так, чтобы ноль фазового сдвига строб-импульсаcontains a source of a reversal current that excites a reversal system 2 (a solenoid or an electromagnet) that cyclically re-magnetizes the monitored product 3. Induction transducer A records the EMF of magnetic noise in the monitored product 3. This emf is fed through the amplifier 5 to the signal input of circuit 6 gating, the output voltage of which is supplied to the dial indicator 7 during the strobe pulse operation at the control input of the circuit 6. The voltage is output from the output of source 1 is fed to the input of the phase regulator 8, the output voltage of which through the frequency doubler 9 is fed to the input of the gate generator 10, which controls the operation of the gate circuit 6 (through the control input). Phase regulator 8 pre-set so that the zero phase shift of the strobe pulse

соответствовал во времени моменту перехода напр женности перемагничивающего пол через нуль. Затем увеличивают фазовый сдвиг строб-импульса фазорегул тором 8 до получени максимума показаний индикатора 7. При этом отсчитывают фазовый сдвиг по шкале фазорегул тора и по его величине определ ют структурно-механические свойства издели . Вариации частоты .перемагничивани при этом не вли ют на результаты контрол .corresponded in time to the moment of transition of the intensity of the reversal of the zero-field sex. Then the phase shift of the strobe pulse is increased by the phase regulator 8 until the indicator 7 is maximum. At the same time, the phase shift on the scale of the phase regulator is counted and the structural and mechanical properties of the product are determined by its value. Variations in the frequency of magnetization do not affect the results of the control.

Коэрцитивна сила ферромагнетика, вл юща с основным структурно-чувствительным магнитным параметром в практике магнитного неразрушающего контрол - , определ етс усредненным по перемагничиваемому объему значением напр женности пол старта зародышей обратного перемагничивани . Дл одноименной частицы, при перемагничивании которой имеет место только один скачок Баркгаузена.(материал с идеально пр моугольной петлей гистерезиса ) коэрцитивна сила равна напр женности пол старта одного зародыша обратного перемагничивани - рассто нию от оси ординат (индукции) до вертикального участка петли гистерезиса. При перемагничивании поликристаллического материала за полуцикл перемагничивани наблюдаетс множество отдельных скачков Баркгаузена, ЭДС которых накладываютс во времени друг на друга. При этом эффект наложени про вл етс тем сильнее, чем ближе текущее значение напр женности перемагничивающего пол к наиболее веро тному значению случайной величины - напр женности пол старта отдельных зародышей обратного перемагничивани . Поэтому максимум текущего спектра ЭДС магнитного шума, определ емой наложением во времени множества им пульсов от отдельных скачков, определ етс именно усредненной по перемагничиваемому объему напр женностью пол старта зародышей обратного перемагничивани , а фазовый сдвиг этого максимума относительно предшествующейThe coercive force of a ferromagnet, which is the main structural-sensitive magnetic parameter in the practice of magnetic non-destructive testing, is determined by the average value of the magnetic field of the magnetized volume by the value of the intensity of the field of the start of reverse-magnetization nuclei. For a particle of the same name, with the reversal of which only one Barkhausen jump occurs (material with an ideally rectangular hysteresis loop), the coercive force is equal to the intensity of the start field of one reverse magnetization nucleus — the distance from the ordinate axis (induction) to the vertical portion of the hysteresis loop. During the remagnetization of a polycrystalline material over a half-cycle of the magnetization reversal, a multitude of individual Barkhausen jumps are observed, the emf of which overlap each other in time. In this case, the effect of overlapping appears the stronger, the closer the current value of the intensity of the remagnetizing field to the most probable value of a random value - the intensity of the start field of individual germs of reverse magnetization. Therefore, the maximum of the current EMF spectrum of magnetic noise, determined by the imposition in time of a set of pulses from individual shocks, is determined precisely by the start field of the reverse-magnetization nuclei, averaged over the reversible volume, and the phase shift of this maximum relative to the preceding

ему во времени точки перехода перемагничивающего пол через нуль вл гтс мерой этой напр женности пол ;тарта, определ ющей коэрцитивную силу поликристаллического ферромагнети а .to him, in time, the transition point of the reversal field of a zero-field reversal is the measure of this field strength, which determines the coercive force of polycrystalline ferromagnetism.

Применение способа дл контрол твердости стальных изделий после термообработки позвол ет повысить качество выпускаемых изделий, их надежность и долговечность.The application of the method to control the hardness of steel products after heat treatment allows to improve the quality of the manufactured products, their reliability and durability.

Claims

1. USSR author's certificate number AbTZ + b, cl. G 01 N 27/06, 1972.

2. Authors certificate of the USSR (f 616573, class G 01 N 27/86, 1977 (prototype).

BUT

h T:

H 41

ff

4V.

/

H

/

.

. "/

-

V