Способ магнитошумовой структуроскопии Советский патент 1981 года по МПК G01N27/80 

(St) СПОСОБ МАГНИТОШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в машиностроении для контроля твердости поверхностного слоя ферромагнитных изделий после химико-термической обработки.

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 составляющих спектра ЭДС магнитного шума судят о свойствах изделия f .

Недостатком известного способа является сложность реализации и методики измерений.

Наиболее близким к изобретению является способ магнитошумовой структуроскопии, заключающийся в том, что контролируемое изделие циклически перемагничивают по предельной петле

гистерезиса и регистрируют индукционным преобразователем ЭДС магнитного шума. О структуре изделия судят по временному интервалу между сигналами двух последовательных полуциклов перемагничивания И Недостатками известного способа являются низкая достоверность и точность контроля структурно-механических свойств ферромагнетиков, на10пример их твердости. Низкая достоверность контроля связана с тем, что физическая сущность этого способа заключается в определении временного интервала, в течение которого в наtsмагниченном определенной полуволной перемагничивающего поля до насыщения контролируемом изделии скачки намагниченности уже не возникают или, после перехода через экстремум перемаг20ничивающего поля, еще не возникают. Рассматриваемый временной интервал слева по оси времени определяется напряженностью внешнего поля, при котором прекращаются скачки намагниченности - полем финиша, и справа - напряженностью поля старта зародышей обратного перемагничивания. В то же время известно, что магнитные свойства ферромагнетиков, чувствительные к изменениям их структурно-механических свойств и, в частности, к твердости (например, коэрцитивна/, сила) определяется именно усредненной по перемагничиваемому объему напряженностью поля старта зародышей обратного перемагничивания. Напряженность поля финиша определяется характером распределения потенциальных барьеров для движения доменных стенок и не связана прямо со структурно-механическими свойствами. Низкая точность контроля обусловлена влиянием нестабильности частоты перемагничивания н длительность измеряемого временного интервала, вариации периода перемагничивания приводят к вариациям измеряемого вр-еменного интервала.

Цель изобретения - повышение достоверности и точности контроля структурно-механических свойств ферромагнетиков, преимущественно их твердости.

Поставленная цель достигается тем что измеряют фазовый сдвиг точки максимума текущего спектра ЭДС магнитного шума относительно предшествующей ей во времени точки перехода напряженности перемагничивающего поля через нуль и по величине этого сдвига определяют свойства изделия.

На фиг.1,3 показана зависимость напряженности перемагничивающего поля Н от фазы колебаний «f в некоторой произвольной системе координат; на фиг. 1,6 -зависимость действующего значения ЭДС магнитного шума е, от фазы колебаний $ перемагничивающего поля для магнитомягкого образца с низкой механической твердостью; на фиг. 1,в - то же, для магнитожесткого образца с высокой механической твердостью; на фиг. 2 - блок-схема .устройства, реализующего способ контроля .

Способ реализуется следующим образом.

Контролируемое изделие циклически перемагничивают переменным магнитным полем, изменяющимся во времени по гармоническому закону. Для этого поля зависимость мгновенного значения напряженности Н от фазы колебаний 9

также имеет вид синусоиды (фиг.1,а) Лри перемагничивании магнитомягкого изделия (низкая механическая твердость) , имеющего малую напряженность

поля старта , ЭДС магнитного шума е имеет максимум текущего спектра в фазовой точке f (фиг. 1,6) а при перемагничивании магнитожесткого образца (высокая механическая

твердость) , имеющего большую напряHcmj

ЭДС

женность поля старта

cm.

магнитного шума вд имеет максимум текущего спектра в точке д . Мерой структурно-механических свойств

(твердости) контролируемого изделия является фазовый сдвиг д j точки f максимума текущего спектра ЭДС, магнитного шума относительно предшествующей ей во времени точки jfg пере.хода напряженности перемагничивающего поля через нуль. По величине этого фазового свдига определяют структурно-механические свойства контролируемого изделия,

Устройство, реализующее способ,

содержит источник 1 перемагничивающего тока, возбуждающий перемагничивающую систему 2 (соленоид или электромагнит) , которая осуществляет циклическое перемагничивание контролируемого изделия 3. Индукционный преобразователь А регистрирует ЭДС магнитного шума, возникающего в контролируемом изделии 3. Эта ЭДС через усилитель 5 поступает на сигнальный вход схемы 6 стробирования, выходное напряжение которой поступает на стрелочный индикатор 7 в течение действия строб-импульса на входе управления схемы 6. Напряжен1-1е с выхода источника 1 поступает на вход фазорегулятора 8, выходное напряжение которого через удвоитель частоты 9 поступает на вход формирователя строб-импульсов 10, управляющего работой схеиы 6 стробирования (по входу управления). Фазорегулятор 8 настраивают предварительно так, чтобы ноль фазового сдвига строб-импульса

соответствовал во времени моменту перехода напряженности перемагничивающего поля через нуль. Затем увеличивают фазовый сдвиг строб-импульса фазорегулятором 8 до получения максимума показаний индикатора 7. При этом отсчитывают фазовый сдвиг по шкале фазорегулятора и по его величине определяют структурно-механические свойства изделия. Вариации частоты .перемагничивания при этом не влияют на результаты контроля.

Коэрцитивная сила ферромагнетика, являющаяся основным структурно-чувствительным магнитным параметром в практике магнитного неразрушающего контроля-, определяется усредненным по перемагничиваемому объему значением напряженности поля старта зародышей обратного перемагничивания. Для одноименной частицы, при перемагничивании которой имеет место только один скачок Баркгаузена.(материал с идеально прямоугольной петлей гистерезиса) коэрцитивная сила равна напряженности поля старта одного зародыша обратного перемагничивания - расстоянию от оси ординат (индукции) до вертикального участка петли гистерезиса. При перемагничивании поликристаллического материала за полуцикл перемагничивания наблюдается множество отдельных скачков Баркгаузена, ЭДС которых накладываются во времени друг на друга. При этом эффект наложения проявляется тем сильнее, чем ближе текущее значение напряженности перемагничивающего поля к наиболее вероятному значению случайной величины - напряженности поля старта отдельных зародышей обратного перемагничивания. Поэтому максимум текущего спектра ЭДС магнитного шума, определяемой наложением во времени множества им пульсов от отдельных скачков, определяется именно усредненной по перемагничиваемому объему напряженностью поля старта зародышей обратного перемагничивания, а фазовый сдвиг этого максимума относительно предшествующей

ему во времени точки перехода перемагничивающего поля через нуль являгтся мерой этой напряженности поля ;тарта, определяющей коэрцитивную силу поликристаллического ферромагнети а.

Применение способа для контроля твердости стальных изделий после термообработки позволяет повысить качество выпускаемых изделий, их надежность и долговечность.

Формула изобретения

Способ магнитошумовой структуроскопии, заключающийся в том, что контролируемое изделие циклически перемагничивают по предельной петле гистерезиса и регистрируют индукционным преобразователем ЭДС магнитного шума, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и точности контроля структурномеханических свойств ферромагнетиков. Преимущественно их твердости, измеряют фазовый сдвиг точки максимума текущего спектра ЭДС магнитного шума относительно предшествующей ей во времени точки перехода напряженности перемагничивающего поля через нуль и по величине этого сдвига определяют свойства изделия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

А

ч Т:

Ч 41

ff

4V.

/

Ч

/

.

.«/

-

V