Способ магнитошумовой толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных материалов Советский патент 1991 года по МПК G01B7/06 

сл

с

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных изделий. Цель изобретения - повышение достоверности контроля и расширение области использования за счет возможности регулирования глубины контроля. В способе магнитошумовой толщинометрии контролируемую деталь циклически перемагничивают внешним магнитным полем и регистрируют преобразователем уровень магнитного шума, амплитуда магнитного поля выбирается равной полю старта упрочненного слоя, а частота перемагничивания выбирается из условия, чтобы на глубине, соответствующей максимальной толщине упрочненного слоя, амплитуда поля равнялась полю старта основы.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных изделий.

Целью изобретения является увеличение достоверности и расширение области использования путем обеспечения регулирования глубины контроля.

Способ заключается в следующем.

Перемагничивают образцы со структурой, соответствующей упрочненному слою и основе, и измеряют уровень магнитных шумов при помощи первичного измерительного преобразователя. Строят график зависимости уровня магнитных шумов от амплитуды перемагничивающего поля для упрочненного слоя и основы и определяют Нст.сяоя и Нет.основы. Затем контролируемый

образец перемагничивают полем, при котором глубина проникновения поля была порядка максимальной толщины упрочненного слоя пм, и регистрируют уровень магнитного шума, при этом амплитуду поля выбирают равной полю старта упрочненного слоя Нст.слоя. Частоту поля выбирают такой, чтобы на глубине, соответствующей максимальной толщине слоя пм, поле было равно полю старта основы

ск

41

О СО

VI ю

f

In

Н

ст.слоя

Н

ст.основы

h

где hM - максимальная толщина упрочненного слоя;

ft - магнитная проницаемость образца;

о- электропроводность образца:

ft о - магнитная константа;

Нст.слоя - поле старта слоя;

Нст.основы поле старта основы.

Поле старта - амплитуда поля перемагничивания, при которой начинается рост уровня магнитного шума (при поле перемаг- ничивания, меньшем поля старта, магнитный шум находится на уровне тепловых шумов аппаратуры). В случае двухслойного образца (магнитотвердый упрочненный слой и магнитомягкая основа) и условия Нперемаг.НСт.слоя будет перемагничиваться только магнитомягкая основа (после старта основы значительно меньше поля старта слоя). Таким образом, сигнал, регистрируемый первичным измерительным преобразователем, обратно пропорционален толщине упрочненного слоя,

Амплитуда перемагничивающего поля и частота перемагничивания выбираются из следующих соображений.

Амплитуда перемагничивающего поля Нм выбирается равной Нет слоя.

Поле в ферромагнитном материале затухает по экспоненциальному закону h

Нь Нме Ъ ,

где Нь - амплитуда поля перемагничивания на глубине h;

6 - коэффициент затухания;

Нм - амплитуда поля перемагничивания на поверхности образца.

Коэффициент затухания определяется по формуле

д

f HHota

где а- электропроводность образца,

f - частота поля перемагничивания;

а магнитная проницаемость;

магнитная константа.

При условии: амплитуда поля перемагничивания на глубине hM равна полю старта основы частота выбирается

fnep In

H

H

h M/l/ otfпст.основ„.

где fnep частота перемагничивания;

пм - максимальная толщина упрочненного слоя;

fio магнитная константа;

р - магнитная проницаемость; а- электропроводность;

Нст.слоя поле старта упрочненного слоя;

Нст.основы - поле старта основы.

Пример. Рассмотрим использование способа для контроля толщины нитроце- ментации крепежных болтов автомобиля Москвич-412. Болт изготовлен из стали 20. Перемагничивание осуществлялось в ссле0

5

0

Ноиде полем синусоидальной формы. Возникающий в образце магнитный шум измерялся при помощи измерительного преобразователя индуктивного типа (катушка с количеством витков 500 и ферритовым сердечником). ЭДС с катушки поступала на вход малошумящего усилителя ( дБ) и измерялась милливольтметром. Нитроце- ментованный слой имеет поле старта Нст. А/м. поле старта основы

Нет основы 800 А/М.

Для контроля выбирается режим перемагничивания - амплитуда поля, равная 2000 А/м.

По техническим условиям толщина нит- роцементованного слоя составляет 0,3± ±0,1 мм, т.е. максимально допустимая толщина слоя составляет 0,4 мм. Частота поля перемагничивания рассчитывается по формуле

гГ и/ИЦоП

г/

Н

ст.слоя

н

ст основы

5

In

(0.4 10

2 2000

-3 2

600

Y 4 3,14

270 Гц.

...-,- f

- 2000 9.7 10Г

Частота перемагничивания выбирается равной 270 Гц. Измерение НСт и проведение контроля толщины упрочненного слоя осуществляется на приборе СКИФ-1 с генератором перемагничивания 270 Гц.

Формула изобретения

Способ магнитошумовой толщиномет- рии упрочненных слоев ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что образец циклически перемагничивают и регистрируют уровень магнитных шумов, отличающийся тем, что, с целью увеличения достоверности контроля и расширения области использования за счет обеспечения регулирования глубины контроля, амплитуду поля перемагничивания выбирают равной полю старта упрочненного слоя НСт слоя, а его частоту fnep при условии, что на глубине, соответствующей диапазону измерения, амплитуда поля равняется полю старта основы Нет.основы из соотношения

5

f

пер

In

Н

ст.слоя

н

h M/f otfп с1.основы

где hM - максимальная толщина упрочненного слоя;

fj-o - магнитная константа: /л - магнитная проницаемость; а - электропроводность.