Способ неразрушающего контроля магнитных материалов

ООЮЭ ИЮЕТСНИХОСЦИаЮЕОиыРЕСПУБЛИН 801096561 эти01 Н 27/32- -ГОСУДАРС ВО+Ьф КОМИТЕТ СССРПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) Л.С. Правдин и В.А. Бурцева (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР (53) 621.3 17.444:620, 179. 143(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 6370517, кл. Ц 01 М 27/82, 1971.2. "Дефектоскопия", 1975 91 с,37.3. Авторское свидетельство СССР У 549732, кл. 6 01 Н 27/82, 1975 (прототип),о т л и ч а ю щ и й с я 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 экстремумнеобратимой магнитоупругой чувствительности образца, после намагничивания контролируемого материалапод воздействием переменной механической йагрузкой его размагничивают до определенной на эталонномобразце веЛичины напряженности магнитного поля, а во время приложенияпеременной механической нагрузкиизмеряют величину приращения постоянной индукции в контролируемомматериале и по ней определяют контролируемый параметр.(54)(57) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключаю-; щийся в том, что контролируемый ма териал намагничивают постоянным магнитным полем и воздействуют на него переменной механической нагрузкой,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именнок способам неразрушающего контролямеханических свойств изделий иэ магнитных материалов аИзвестен способ нераэрушающегоэлектромагнитного контроля механических свойств изделий, заключающийся втом, что исследуемый и комаенсационньй образцы помещают в заданное переменное магнитное поле, измеряют,разностную выпрямленную ЭДС с измерительных катушек, исследуемыйобразец подвергают механическомувоздействию, повторно измеряютЭДС а затем определяют разность этихЭДС, по которой и судят о механических свойствах 1 ,Недостатком данного способа являет- Эся разброс результатов, связанный с неуравновешенностью состояния ферромагнетика при однократном механическомвоздействии. Производительность метоцаневелика в связи с многоолерационностью контроля. Кроме того, при высокотемпературном отпуске изменения сигнала неоднозначны с изменением механических свойств сталей с содержаниемуглерода более О,37, в результате че- ЗОго контроль иэделий, прошедших такуюобработку, невозможен,Известен также способ неразрушающего контроля магнитных материалов, заключающийся в том, что образец по 35мещают в постоянное магнитное поле,упруго деформируют при помощи однократного ударного нагружения и поизменению магнитной индукции в образце, измеренной с помощью баллистического гальванометра, судят о механических свойствах2 3.К недостаткам этого способа следует отнести нестабильность результатов, связанную с неуравновешенностьюсостояния ферромагнетика при однократном ударном нагружении, и неоднозначность изменения магнитоупругого эффекта с механическими свойствами при высоких температурах отпуска.5 ОПоследнее обусловлено еще и тем, чтообратимые и необратимые процессы,приводящие к изменению индукции, носят взаимно несогласованный характери приводят н добавочной неоднозначности.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является споч:об нераэрушаюшего контроля магнитных материалов, заключающийся в том, что контролируемый материал намагничи" зают постоянным магнитным полем и воздействуют на него переменной механической нагрузкой - подвергают воздействию ультразвуковых колебаний в пределах области упругой деформации, а о механических свойствах материалов судят по величине переменной составляющей индукции в них ь 33Недостатком известного способа является невозможность контроля механических свойств некоторых среднеи высокоуглеродистых сталей после термообработки с использованием среднего и высокотемператчрного отпуска и низкая чувствительность.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей и повышение чувствительности.Указанная цель достигается тем, что согласно способу неразрушаюшего контроля магнитных материалов, заключающемуся в том, что контролируемый материал намагничивакл постоянным магнитным нолем и воздействуют на него переменной механической нагрузкой, предварительно на эталонном образце путем намагничивания его донасыщения 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 контролируемый материал намагничивают постоянным магнитным полем, а затем это поле уменьшается до заранее выбранного на эталоне значения, при этом материал перемагничивается по спинке петли гистерезиса. Прикладывают к материалу переменное механическое напряжение и определяют приращение постоянной индукции. Это приращение обусловлено необратимыми магнитоупругими релаксационными процессами.Заказ 3817/32 Тираж 823ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,3 10965Первый экстремум необратимой чувствительности 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 1 О изменения индукции обусловлены ростом объема магнитной фазы с векторами спонтанной намагниченности, расположенными перпендикулярно направлению перемагничивающего поля. Такое 15 перераспределение магнитных фаз наиболее тесно связано со структурой материала и распределением в нем упругих напряжений, чем и обусловлены расширенные функциональные щ возможности и повышенная чувствительность предлагаемого способа. Для выбора поля, при котором развиваются необратимые процессы, используется эталонный образец. Он пред ставляет собой иэделие, 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 Н =0 и Н = Нс, после этого прикладывается переменное напряжение и определяется приращение посЭ 5 тоянной индукции. После этого такая операция повторяется и ищется значение поля, при котором приращение индукции максимально. Для более жестких изделий максимум приращений индукции имеют тенденцию смещаться по полю и уменьшатся по величине. Таким образом, такой выбор эталона позволяет повысить чувствительность спосо 61 4ба за счет смещений максимумов приращений индукции.Способ осуществляется следующим образом.Были взяты образцы иэ Ст.У 8, прошед. шие закалку от 800 С через воду вомасло и отпущенные при различных температурах. В качестве эталона бып взят самый мягкий образец с твердостью 25 НРС, отпущенный при 600 С в течение 20 мин. Эталон намагничивался в коротком соленоиде (причем края его замыкались магнитопроводом) возрастающим полем до состояния технического насыщения Н=150 А/см. Затем намагничивающее поле уменьшалось до отрицательного значения, После этого в эталоне возбуждались упругие колебания с помощью ультразвуковой установки УМ 1-0,4. 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 перемагничивающем поле Н=-9 А/см. Затем с помощью соленоида проводилось намагничивание контролируемых образцов до Н=150 А/см и перемагничивание до Н=-9 А/см. После этого в образцах с помощью установки УМ 1-0,4 создавались упругие колебания и микровеберметром Ф 190 и охватывающей катушкой измерялось приращение магнитного потока.Таким образом, предлагаемый способ позволяет вести контрол" иэделий из средне- и высокоуглеродистых сталей после таких термических обработок, которые затруднено или невозможно контролировать известными способами.