Электромагнито-акустический способ контроля качества изделий из ферромагнитных материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к методам и средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для неразрушающего акустического контроля структурных свойств издели из ферромагнитных материалов.

Известен бесконтактный электромагнитно-акустический (ЭМА) способ контроля качества изделий из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что при наличии высокочастотного электромагнитного поля создаваемого при помощи ЭМА-преобра зователя на локальном участке контролируемого изделия, к изделию пригкладывают постоянное магнитное поле за счет магнитострикционного эффекта возбуждают упругие колебания, охватывающие весь объем изделия, реrffcTpHpyiOT акустический сигнал приемным ЭМА-преобразователем и по этому сигналу определяют качество контролируемого изделия СП.

Известный способ обладает низкой надежностью контроля из-за малой величины акустического сигнала.

Наиболее близким к изобретению яляется способ электромагнитно-акустческого (ЭМА) контроля качества издлий из ферромагнитных материалов,заключающийся в том,что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМА-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого 1 зделия, прикладывают к этому участку изделия постоянное мазгннтиое поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет Мс1гнитострикционного эффекта, приемным ЭМА-преобразователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля 12.

Этот способ хотя и позволяет повысить надежность контроля за счет регистрации максимального акустического сигнала, соответствующего определенному значению поля намагничивания, но обладает недостаточной надежностью контроля..

Это связано с тем, что акустический сигнал частично затухает в объеме ферромагнетика.

Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет увеличения акустического сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно электромагнитноакустическому .способу контроля изделий из ферромагнитных материалов,

заключающемуся в том,что высокочас- тотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМА.-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого изделия, прикладывают к этому участку изделия постоянное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемйым ЭМА-преобразователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля, предварительно весь объем контролируемо0 го изделия намагничивают до насыщения другим постоянным магнитным полем противоположного знака и сохраняют в процессе контроля неизменными знак и величину этого поля,

5 Сущность способа основана на следующих физических представлениях.

Суммарное затухание упругих колебаний -Оч во всем объеме ферромагнетика, где имеют место акустические

0 колебания, складывается из чисто

акустического затухания -S- и магнитомеханического затухания -9 , При малых потерях на акустическое излучение в окружающую среду величина -9

целиком обусловлена рассеянием и поглощением упругих колебаний на зенах металла и дефектах, несет информацию о качестве изделия и не зависит от магнитного состояния. Напротив, магнитомеханическое затухание -й , складывающееся из потерь на макро- и микровихревые токи и на магнитомеханический гистерезис существенно зависит от магнитного состояния во всем объеме изделия с упругими колебаниями, характеризуемого постоянной магнитной индукцией В, и исчезает только при значениях В , соответствующих техническому насыщению ftg. В последнем случа величина акустического сигнала максимальная.

Сохранение в процессе контроля неизменными знака и величины поля, намагничивающего материал во всем объеме изделия до технического на.сыщения, приводит к тому, что все контролируемое изделие за исключением локальных участков под ЭМАпреобразователями остается намагниченным до величины Вд. Регулируемые по величине локальные намагничивающие поля складываются на локальных участках под ЭМА-преобразователями с неизменным по величине и противоположным по знаку насыщающим полем, и указанные локальные участки изделия размагничиваются до. величины индукции, соответствующей максимуму магнитострикционной чувствительности и максимальной эффективности возбуждения и приема упругих колебаний (т,е, до В 80-90% &s ) , Таким образом, достигается оптимальнее магнитное состояние контролируемого изделия с максимальной магнитострикционной чувствительностью в зонах возСуждения и приема упругих колебаний и с подавлением матнитомеханйческого затухания во всем остальном объеме изделия, в результате чего происходит увеличение полезного сигнала. На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ. Устройство содержит контролируемый образец 1, излучающий и приемный ЭМА-преобразователи 2 и 3 соответственно в виде проходных катушек, проходные катушки 4 и 5 системы локального намагничивания, приставные П-об разные магнитопроводы 6 и 7 систем локального намагничивания, электромагнит 8, генератор 9 качающейся час тоты, частотомер 10, измеритель 11 амплитудно-частотных характеристик, вольтметр 12, потенциометр -13 для регулировки тока в обмотке электромагнита, амперметр 14, потенциометр 15 для регулировки тока в катушках систем локального намагничивания. Способ реализуется в резонансном режиме возбуждения и приема упругих колебаний. Образец 1 с расположенными на нем :В зонах возбуждения и приема упругих колебаний излучающим 2 и приемным 3 преобразователями и системами локаль ного намагничивания, состоящими из катушек 4 и 5 и приставных П-образных магнитопроводов б и 7, полюса которых в исходном положении удалены от поверхности образца 1, устана ливают между полюсами электромагнита 8, В излучающий преобразователь от генератора 9 подают высокочастотное напряжение, частота которого рав на частоте резонанса упругих колеба НИИ в образце и контролируется с по мощью частотомера 10, подключенного к выходу генератора 9, Возникающее при этом высокочастотное поле преоб разователя 2 воздействует на локаль ный участок образца под этим преобразователем. Пропускают по обмотке электромагнита 8 постоянный ток -и создают постоянное магнитное поле, намагничивающее весь образец. Возбуж даемые при этом за счет магнитострикционного эффекта на резонансной час-, тоте образца упругие колебания, охватывающие весь объем образца, регистрируют приемным преобразователем 3. Акустический сигнал U , соответствующий этим колебаниям, наблюдают на экране измерителя 11 и измеряют его величину вольтметром 12. С помощью потенциометра 13 увеличивают ток в обмотке, электромагнита 8 до тех пор, пока акустический сигнал не пройдет через свой максимум и не исчезнет. Ток, соответствующий исчезновению акустического сигнала (т.е. достижению технического насыщения материала во всем объеме образца) фиксируют по показанию с1мперметра 4 и поддерживают неизменным по величине и . направлению в процессе контроля. После намагничивания образца до технического насыщения и исчезновения акустического сигнала приближают полюса магнитопроводов б и 7 к поверхности Образца и подают в катушки 4 и 5 постоянный ток, создающий локальное поле .со ..знаком противоположным знаку поля электромагнит та 8. Путем регулировки зазора между полюсами магнитопроводов б и 7 и образцом 1, а также путем регулировки с помощью потенциометра 15 величины , тока, протекающего через 4 и 5, регулируют величину постоянной магнитной индукции в зонах возбуждения и приема до тех пор, пока согласно показаниям измерителя 11 и вольтметра 12 не будет получен акустический сигнал с максимальной амплитудой. По этому сигналу определяют результат- контроля. Таким образом, предлагаемым способом получают максимальный сигнал с ЭМА-преобразователя за счет получения максимальной магнитострикционной чувствительности в зоне контроля и подавления магнитомеханического затухания во всем остальном объеме изделия.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся В том, что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМА-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого изделия, при1сладывают к этому участку изделия постоянное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемным ЭМА-преобра- зователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля, отличающийся тем, что, с целью повышеЕ{ия надежности контроля, предварительно весь объем контролируемого- изделия намагничивают до насыщения другим постоян-g ным магнитным полем противоположного знака и сохраняют в процессе контроля неизменными знак и величину этого поля.