Способ определения оптимального режима термообработки звукопроводов магнитоакустических устройств Советский патент 1982 года по МПК H01L41/22 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА ТЕРМООБРАБОТКИ ЗВУКОПРОВОДОВ МАГНИТОАКУСТИЧЕСКИХ

1

Изобретение относится к магнитометрии и позволяет получать заданные свойства элементов хранения и обработки информации вычислительной техники.

Известен способ термообработки образцов из сплава пермендюр, включающий отжиг в вакуумной печи при 820°С, термоциклирование с переменной скоростью нагрева, микроструктурный анализ и измерение твердости по Виккерсу 1.

Однако такую последовательность операций затруднительно использовать для определения оптимального режима термообработки звукопроводов магнитоакустических устройств в силу высокой температуры предварительного отжига. Кроме того количественная связь между изменением Микроструктуры и твердости и тйкими параметрами, как отношение сигнал/помеха, коэффициент магнитострикции и магнчтоупругой чувствительности является сложной, а операции микроструктурного анализа и измерения твердости весьма трудоемки.

Известен также способ определения оптимального режима магнитомеханической термообработки плоских звукопроводов ферроакустических устройств, по которому чеУСТРОЙСТВ.

рез загоговку переменной ширины, находящуюся в магнитном поле и иагруженную статической растягиваюшей нагрузкой пропускают ток, замеряют величину тока, определяют его плотность по длине заготовки, затем в выделенном после термообработки из заготовки звукопроводе с одинаковым сечением, возбуждают ультразвуковые колебания, с помошью которых считывают сигналы в различных учаЬтках звукопровода и определяют зависимость магнито10стрикцйонных характеристик от плотности тока и величины механической нагрузки 2. Однако данный способ требует проведений ряда трудоемких технологических операций: нанесения фоторезиста, фотоэкспо15 нирования, размерного травления, точного измерения толщины и ширины заготовки по ее длине, перемещений исследуемых образцов в измерительной установке. Кроме того способ не позволяет оперативно исследовать

2Q влияние механической нагрузки магнитных полей при обработке, а также влияние скорости нагрева и охлаждения, и времени выдержки при определенной температуре на исследуемые характеристики звукопровода. Для обеспечения высокой точности определения оптимального режима магнитомеханической термообработки звукопроводов необходимо делать заготовки большой длины, чтобы получить достаточно плавное изменение свойств по длине заготовки.

Известный способ не обеспечивает воспроизводимости параметров при массовом изготовлении звукопроводов. Это связано с тем, что получить эти параметры можно только в узком диапазоне температур, а процесс формирования свойств по. длине заготовки является непрерывным. Контроль же полученных свойств производится в конце всего технологического цикла исследований. Кроме того для воспроизведения необходимых свойств в серии образцов необходимо точно определять площадь сечения каждого обрабатываемого звукопровода.

Цель изобретения - увеличение быстродействия, повышение точности определения оптимального режима термообработки звукопроводов магнитоакустических устройств. Поставленная цель достигается согласно способу, включающему деформацию звукопровода, нагрев звукопровода электрическим током, возбуждение ультразвуковых колебаний Б звукопроводе, измерение магнитострикционных характеристик, нагрев звукопровода осуществляют пачками равноамплитудных импульсов тока со ступенчато изменяющейся амплитудой пачек, измерение магнитострикционных характеристик звукопровода проводят после пропускания каждого импульса тока пачки, переход к каждой последующей пачке осуществляют по достижё-. НИИ измеряемыми магнитострикционными характеристиками насыщения в предыдущей пачке.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ. Физическая супдность способа заключйется в расчленении процесса нагрева на корот- , кие временные промежутки. Длительность импульса тока нагрева выбирается исходя из состава магнитогтрикционного материала и априорных знаний о скорости процессов, происходящих в материале при нагреве и может быть от долей секунды до нескольких секунд. После охлаждения исследуемой зоны до исходной температуры, производится измерение физических и информационных параметровзвукопровода. Это дает возможность с .высокой точностью следить за ходом, изменения исследуемых параметров звукопровода от величины температуры п времени ее выдержки. Время выдержки определяется суммированием длительностей одинаковых по амплитуде импульсов нагрева в пачке. Перед началом термообработки контролируют исходный уровень температуры исследуемого образца и обеспечивают по.ддержание этого уровня в момент измерения с помощью принудительного охлаждения или выбором соответствующего .интервала времени между импульсами тока.

Устройство содержит блок 1 ввода режимов работы, запоминающее устройство -2 режимов работы (ЗУ), арифметическо-логическое устройство 3, блок 4 синхронизации, формирователь 5 импульсов тока нагрева,

формирователь 6 токов возбуждения ультразвуковых волн (УЗВ) в калиброванной зоне, формирователь 7 токов- возбуждения УЗВ в исследуемой зоне, формирователь 8 токов исходного состояния, формирователь 9

токов записи, усилитель 10 считывания исследуемых сигналов усилитель 11 считывания калиброванных сигналов, ЗУ 12 результатов измерения, блок 13 регистраторов информации, коммутатор сигналов 14, цифровой милливольтметр 15, магнитострикционный преобразователь 16 УЗВ в исследуемой зоне, магнитострикционный преобразователь 17 УЗВ в калиброванной зоне, обмотку считывания 18 калиброванных сигналов, демпфер 19, обмотку 20 записи, обмотку 21

считывания исследуемых сигналов, об.мотку 22 исходного состояния. Образец содержит зону 23 возбуждения калиброванных ;УЗВ, исследуемую зону 24 звукопровода, калиброванную зону 25 считывания.

Исходные данные о пределах ишаге измепения токов нагрева, возбуждения УЗВ, записи, формирования магнитных полей задаются через блок 1 с помощью оператора или ЗУ 2 режимов работы.

Способ осуществляется следующим образом.

Пере.а нагревом исследуемую зону 24 намагничивают в исходное состояние с помощью обмотки 22 и формирователя 8. На пульте управления блока 1 ввода устанавливают значения токов в формирователях 6, 7 и 9. Возбуждают УЗВ в зоне 23 с помощью преобразователя 16. Обратная волна УЗВ демпфируется демпфером 19. Прямая УЗВ распространяется по исследуемой зоне 24. Магнитоупругий эффект регистрируется с помощью обмотки 21 считывания за счет наведения ЭДС при обратимом изменении намагниченности под действием УЗВ.

Сигнал подается на усилитель 10, затем поступает на вход ЗУ 12, а на выходе ЗУ фиксируется одним из регистраторов 13. Запись информации в .исследуемой зоне 24 производят с помощью обмотки 20 записи, в которую с формирователя 9 подают импульс тока записи. Необратимое изменение намагниченности вследствие совместного воздействия. УЗВ и магнитного поля на исследуемую зону 24 соответствует логической единице.

Для считывания информации в зоне 23 вновь возбуждают УЗВ. С помощью ЗУ 12 запоминается амплитуда считанного сигнала и отношение сигнал/помеха. Согласно заданной программе в блоке 1 происходит перебор амплитуд токов записи и УЗВ с целью нахождения максимума индукции в звуколроводе. При работе с оператором амплитуды тока записи УЗВ корректируются в зависимости от хода кривых информационных и магннтострикционных характеристик. После остывания исследуемой зоны 24 проводят описанный цикл измерений. Результаты измерений сравнивают с предыдущими. Причем сравнивать можно как ход исследуемых зависимостей, так и величины сигналов при заданных значениях воздействующих факторов (токов записи, УЗВ). Если величина разницы измеренных сигналов хотя бы по одной из исследуемых характеристик больще разрешающей способности средств измерения (в частности, блока 13), вновь воздействуют на исследуемую зону 24 импульсом тока нагрева той же амплцтуды.

Воздействие импульсами тока нагрева с одинаковой амплитудой в пачке продолжается до тех пор, пока величина разницы двух соседних измеренных величин по всем исследуемым характеристикам не станет меньше, разрещающей способности средств измерения. При работе с оператором, последний визуально определяет момент перехода к следующей амплитуде импульса тока нагрева. Он же определяет величину изменения амплитуды импульса тока нагрева.

В автоматическом режиме величина изменения тока нагрева определяется ЗУ 2. Измерение и сравнение исследуемых зависимостей производится после каждого импульса тока нагрева. С помощью блока 13 регистраторов информации строят зависимости исследуемых характеристик от величины тока нагрева, плотности тока нагрева, температуры, времени воздействия. По полученным зависимостям определяют оптимальный режим магнитомеханической тер-мообработки.

При исследовании зависимости свойств звукопроводов из перминварных сплавов (например, из сплава 49КФ2) обнаружено, что максимальная магнитострикционная чувствительность и максимальная магнитоупругая чувствительность получаются,- если на звукопроводы .воздействуют сначала импульсами тока нагрева до получения минимальной коэрцитивной силы. Затем при включенном поперечном относительно проката магнитном поле (длинная сторона звукопровода лежит вдоль проката) воздействуют. импульсами тока нагрева с уменьшающейся амплитудой пачек до получения минимальной остаточной индукции, после чего при воздействии на звукопровод продольным магнитным полем, пропускают по звукопроводу импульсы тока нагрева с возрастающей амплитудой пачек. После каждого импульса тока нагрева- осуществляется ультразвуковое считывание коэффициентов магнитострикции и магиитоупругой чувствительности. При определении оптимального режима магнитомеханической термообработки с целью получения

максимальной магнитострикционной чувствительности после каждого импульса тока нагрева с помощью преобразователя 17 в исследуемой зоне 24 возбуждают УЗВ. Считывают ультразвуковой сигнал на калиброванной зоне 25 считывания обмоткой 18 считывания.

Меняя ток возбуждения в магннтострикционном преобразователе 17, строят характеристику зависимости -коэффициента магнитострикции от величи 1ы магнитного поля

0 возбуждения создаваемом в преобразователе 17. Меняя величину тока нагрева, амплитуду и направление воздействия магнитных полей в указанной последовательности, измеряя сигналы, строят семейство характеристик для коэффициента магнитострикции при различных температурах нагрева, по которым находят оптимальный режим обработки звукопровода с целью получения максимальной магнитострикционной чувствительности. Аналогично определяют опти мальный режим обработки с целью получения максимального коэффициента магнито упругой чувствительности. Отличие заключается в том, что УЗВ возбуждают в зоне 23 с помощью магнитострикционного преобразователя 16, а ультразвуковое считывание производят в исследуемой зоне 24 с помощью обмотки 21 считывания и усилителя 10.

Определение оптимальных режимов магнитомеханической термообработки звукопро30 водов магнитоакустических устройств осуществляется непосредственно в установке для нагрева. Из процесса исследования исключаются такие трудоемкие операции, как нанесение фоторезиста, фо-оэкспонирование, размернор травление, перемещение исследуемого образва в измерительной установке. Кроме того предлагаемый способ позволяет исследовать образцы не только в виде ленты, но и любой другой формы (проволоку, площадку, трубку). Причем исследования могут проводиться со звукопроводом той конфигурации, которая предус лотрена в конструкции магнитоакустического устройства. Достоинствами способа являются возможность контроля над процессом изменения всех параметров звукопровода при воздействии температур, напряженностей магнитных полей различной ориентации относительно звукопровода механических напряжений и активное управление изменением самих исследуемых параметров. Точная фиксация временных интервалов воздействия при нагреве и измерение исследуемых параметров звукопровода после каждого импульса нагрева позволяет обеспечить высокую точность воспроизведения заданных свойств звукопроводов при их серийном изготовле5 НИИ.

Способ позволяет полностью автоматизировать выбор оптимального режима магнитомеханической термообработки звукопро