Способ неразрушающего контроля магнитных материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам неразрушающего контроля механических свойств изделий из магнитных материалов. Известен способ неразрушающего электромагнитного контроля механичес ких свойств изделий, заключающийся в том, что исследуемый и компенсационный образцы помещают в заданное переменное магнитное иоле, измеряют .. разностную выпрямленную ЭДС с измерительных катушек, исследуемый образец подвергшот механическому воздействию, повторно измеряют ЭДС а затем определяют разность этих ЭДС, по которой и судят о механических свойствах С 1 1Недостатком данного способа являет ся разброс результатов, связанный с неуравновешенностью состояния ферромаг нетика при однократном механическом воздействии. Производительность мето невелика в связи с многооперационнос тью контроля. Кроме того, при высоко температурном отпуске изменения сигнал-а неоднозначны с изменением механических свойств сталей с содержание углерода более 0,3%, в реззшьтате че го контроль изделий, прошедших такую обработку, невозможен. Известен также способ неразрушающ го контроля магнитных материалов, за ключающийся в том, что образец помещают в постоянное магнитное поле, упруго деформируют при помощи однократного ударного нагружения и по изменению магнитной индукции в образ це, измеренной с помощью баллистического гальванометра, судят о механических свойствах 2, К недостаткам этого способа следует отнести нестабильность результа тов, связанную с неуравновешенностью состояния ферромагнетика при однократном ударном нагружении, и неоднозначность изменения магнитоупругого эффекта с механическими свойствами при высоких температурах отпуска, Последнее обусловлено еще и тем, что обратимые и необратимые процессы, приводящие к изменению индукции, носят взаимно несогласованный характер и приводят к добавочной неоднозначности. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ нерачрушающего контроля магнитных 1 12 материалов, заключающийся в том, что контролируе --тый материал намагничивают постоянным магнитным полем и воздействуют на него переменной механической нагрузкой - подвергают воздействию ультразвуковых колебаний EI пределах области упругой деформации, а о механических свойствах материалов судят по величине переменной составляющей индукции в них З. Недостатком известного спосрба является невозможность контроля механических свойств некоторых среднеи высокоуглеродистьгх сталей после термообработки с использованием среднего и высокотемпературного отпуска и низкая чувствительность. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности. Указанная цель достигается тем, что согласно способу неразрушаюш.его контроля магнитных материалов, заключающемуся в том, что контролируемый материал намагничиваиуг постоянным магнитным полем и воздействуют на него переменной механической нагрузкой, предварительно на эталонном образце путем намагничивания его до насыщения и последующего размагничивания определяют величину напряженности магнитного поля, при которой достигается экстремум необратимой магнитоупругой чувствительности образца, после намагничивания контролируемого материала перед воздействием переменной механической нагрузкой его размагничивают до определенной на эталонном образце величины напряженности магнитного поля, а во время приложения переменной механической нагрузки измеряют величину приращения постоянной индукции в контролируемом материал.е и по ней определяют контролируемый параметр. Особенностью предлагаемого способа является то, что контролируемьм материал намагничивают постоянным магнитным полем, а затем это поле уменьшается до заранее выбранного на эталоне значения, при этом материал перемагиичивается по спинке петли гистерезиса. Прикладывают к материалу переменное механическое напряжение и определяют приращение постоянной индукции. Это приращение обусловлено необратимыми магнитоупругими релаксационными процессами. 3 Первый экстремум необратимой чувс вительности при перемагничивании по спинке петли имеет наибольшее абсолютное значение по сравнению с абсолютными значениями магнитоупругих чувствительностей в других состояниях. Следствием этого является наибольший сигнал, получаемый при контроле. Происходящие в выбранном состоянии необратимые магнитоупругие изменения индукции обусловлены ростом объема магнитной фазы с векторам спонтанной намагниченности, расположенными перпендикулярно направлению перемагничивающего поля. Такое перераспределение магнитных фаз наиболее тесно связано со структурой материала и распределением в нем упругих напряжений, чем и обусловлены расширенные функциональные возможности и повышенная чувствительность предлагаемого способа. Для выбора поля, при котором развиваются необратимые процессы, используется эталонный образец. Он представляет собой изделие, прошедшее обработку по режиму, аналогичному . для контролируемых деталей, но с получением свойств наиболее магнитоупругомягких.Эталонный образец намагничивается увеличивающимся магнитным полем, затем это поле уменьшается до значений между И 0 иН Н после эт го прикладывается переменное напряжение и определяется приращение постоянной индукции. После этого такая операция повторяется и ищется значение поля, при котором приращение индукции максимально. Для более жест ких изделий максимум приращений индукции имеют тенденцию смещаться по полю и уменьшатся по величине. Таким образом, такой выбор эталона позволяет повысить чувствительность спос 1 за счет смещений максимумов прирабащений индукции. Способ осуществляется следующим образом. Были взяты образцы из Ст.У8, прошедшие закалку от 800°С через воду в масло и отпущенные при различных температурах. В качестве эталона был взят самый мягкий образец с твердостью 25 HRC, отпущенный при в течение 20 мин. Эталон 1амагничивался в коротком соленоиде (причем края его замыкались магнитопроводом) возрастающим полем до состояния технического насыщения А/см. Затем намагничивающее поле уменьшалось до отрицательного значения. После этого в эталоне возбуждались упругие колебания с помощью ультразвуковой установки УМ1-0,4. При этом с помощью микровеберметра Ф 190 и измерительной катушки (20 витков) надетой на образец, измерялось приращение магнитного потока в образце. При последовательном проведении таких операций установлено, что максимальное приращение потока достигается при перемагнячивающем поле А/см. Затем с помощью соленоида проводилось намагничивание контролируемых образцов до А/см и перемагничивание до А/см. После этого в образцах с помощью установки УМ1-0,4 создавались упругие колебания и микровеберметром Ф 190 и охватывающей катушкой измерялось приращение магнитного потока. Таким образом, предлагаемый способ позволяет вести контроль изделий из средне- и высокоуглеродистых сталей после таких термических обработок, которые затруднено или невозможно контролировать известными способами.

СПОСОБ НЕРАЗРУШАЩЕГО КОНТРОЛЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключаю-; щийся в том, что контролируемый материал намагничивают постоянным магнитным полем и воздействуют на него переменной механической нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей и повышения чувствительности, предварительно на эталонном образце путем намагничивания его.до насыщения и последующего размагничивания определяют величину напряженности магнитного поля, при которой достигается экстремум необратимой магнитоупругой чувствительности образца, после намагничивания контролируемого материала под воздействием переменной механической нагрузкой его размагничивают до определенной на эталонном i образце величины напряженности маг- нитного поля, а во время приложения (Л переменной механической нагрузки С измеряют величину приращения постоянной индукции в контролируемом материале и по ней определяют контролируемьш параметр. ;О ф Сл Од