Способ определения послойного распределения физико механических свойств в поверхностно-упрочненных слоях из ферромагнитных материалов

"ОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 й 27/83 Е ИЗОБР И Т ИСА ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ 0132 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР,7, Институт прикладной физики АН БССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСЛОЙНОГОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В ПО В Е РХЕ) СТН О-УП РОЧНЕННЫХ СЛОЯХ ИЗДЕЛИЙ ИЗФ ЕРРОМ, -,ГНИТН ЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к области машиностроения, в частности к контролю напряженного состояния в ферромагнитныхматериалах. Цель - повышение точности опИзобретение относится к области машиностроения, в частности, к сг :,обу контроля напряженного состояния в ферромагнитных материалах,Известен способ контроля качества ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают, преобразуют скачки Баркгаузена в здс, усиливают,флльтруют, измеряют спектральную плотность или другие энергетические параметры магнитного шума нри различных значениях перемагничивающего поля и сравнивают измеренные значения с соответствующими значениями эталонной кривой. Данный способ контроля Я 2 1779989 ределения послоиного распределения физико-механических свойств в поверхностноупрочненных слоях изделий из ферромагнитных материалов. Изделия перемагничивают переменным магнитным полем с нарастающей амплитудой и регистрируют параметры шума Баркгаузена индукционным накладным преобразователем с последующим определением зависимости интенсивности спектральной плотности шума от амплитуды поля перемагничивания и восстановлением зпюры распределения контролируемого параметра в поверхностном слое. Для повышения точности построения зпюры частоту перемагничивания выбирают из условия макси- а мальной чувствительности к контролируемому параметру, а частоту анализа при контроле выбирают так, чтобы на глубине сьема информации ослабление шума было в 3 раза больше, чем на глубинеинформативного слоя. 2 ил. не позволяет осуществлять послойный анаО лиз, т,к. измеряемый сигнал содержит интегральную информацию о свойствах поверхностно-упрочненного слоя и подвер- О жен влиянию большого числа структурных составляющих материала.Известен. способ контроля, реализованный в устройстве для магнитошумовой структуроскопии поверхностно-упрочненных слоев ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают, а затем регистрируют спектральные плотности шума при различных частотах анализа. вычитаются распределения спектральных плотностейшума на частотах анализа в испытуемом и эталонном образцах и по полученному спектру вычисляют обратное преобразование Лапласа, по которому судят о зависимости интенсивности шума от глубины залегания слоя. Указанный способ характеризуется низкой точностью, связанной с трудностями измерения спектра магнитного шума без учета влияния спектральных характеристик измерительного устройства.Наиболее близким техническим решением является способ послойного анализа структуры и механических напряжений в поверхностных слоях ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что перед контролем предварительно определяют зависимость глубины информативного слоя от амплитуды поля перемагничивания, по ней определяют диапазон изменения поля от нуля до величины, при которой указанная глубина достигает предельного значения, численно решают обратную задачу, описываемую интегральным уравнением, что позволяет восстановить зависимость интенсивности магнитного шума от глубины, по которой судят о распределении искомого параметра по глубине.Недостатком данного способа является то, что из-за ограниченного объема априорной информации решение ищется на бесконечном классе функций, что приводит к значительной погрешности восстанавливаемой зависимости по отношению к истинной, т.е. низкой точности послойного анализа.Цель изобретения - повышение точно. сти определения послойного распределения Физико-механических свойств в поверхностно-упрочненных слоях иэделий из ферромагнитных материалов.Поставленная цель достигается тем, что в данном способе послойного неразрушающего контроля параметров поверхностных слоев изделий иэ ферромагнитных материалов, заключающемся в том, что изделие перемагничивают магнитным полем с нара. стающей амплитудой и регистрируют параметры шума Баркгауэена, определяют зависимость интенсивности Ч спектральной плотности шума от амплитуды поля перемагничивания и восстанавливают численно эпюру распределения контролируемого параметра по глубине в поверхностном слое, дополнительно предварительно определяют зависимость интенсивности Чв шума на частоте его анализа, близкой к предельно высокой в диапазоне существования шума Баркгауэена, от величины о напряжения, частоту 1 п перемагничивания выбирают из условия максимальной чувствительности кЮ контролируемому параметру сг ( -Ь =10 вах) частоту анализа при контроле выбирают такую, чтобы на глубине Ео съема информации ослабление шума было л в. е раэ больше глубины упрочненного слоя, по предварительно построенной градуировочной зависимости Ч(о) при указанных частотах и амплитуде тока перемагничивания 10 оценивают величину оф контролируемого параметра в тонком поверхностном слое, ачисленное восстановление оригинала о (Е)выполняют по уравнениюьЧ = Рщ,др о(ос использованием в качестве граничного ус 15 ловия при Е 0 величины оф контролируемого параметра, где Е - координата, отсчитываемая от поверхности вглубь фер 20 ромагнетика.Использование при решении обратной задачи, описываемой интегральным уравнением, априорной информации значительно уменьшает погрешность восстановления 25 распределения контролируемого параметра по глубине.На фиг.1 схематически изображен вариант устройства для реализации способа. 0 Изобретение осуществляется следующимобразом. Контролируемым участком изделия 1замыкают магнитную цепь магнитопровода 2 и с помощью обмотки 3 намагничивания, питаемой от генератора 4 с плавно изменяЭ 5 емой амплитудой тока и перестраиваемымдиапазоном варьирования амплитуды, производят перемагничивание изделия. Возникший в результате перемагничивания шум в преобразователе 5 усиливается широкополосным усилителем 6 и после прохождения через полосовой фильтр 7 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, с выхода которого сигнал в цифровом виде поступает на вход микропроцессора 9, 45 С выхода микропроцессора 9 снимаетсяфункциональная зависимость, характеризующая распределения Рш 0, Е). Перед контролем в память микропроцессора 10 заносится в цифровом виде зависимость плотности интенсивности шума от механических напряжений Рш(о) для данного материала, определяемая экспериментально. В микропроцессоре 10 в ходе контроля иэ зависимостей Рш(7)сопз и Рш (О) вычисляет ся зависимость о = д(Е), котораяотображается на экране дисплея 11.Для получения значения контролируемого параметра на поверхности материала, которое является априорной информацией для интегрального уравнения, шум после1779989 оставитель М.Князе ехред М.Моргентал ректор М.Максимишинец актор В,Кузнецов Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 443 ВНИИПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина широкополосного усилителя 6 поступает на фильтр 12 высоких частот, с выхода которого сигнал в цифровом виде поступает на вход микропроцессора 10.На фиг.2 приведены кривые истинного распределения контролируемого параметра, полученного разрушающим способом (а), восстановленная беэ использования априорной информации. применяемой в данном способе (в), восстановленная по данному способу (с),Формула изобретения Способ определения послойного распределения физико-механических свойств в поверхностно-упрочненных слоях изделий из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что изделия перемагничивают магнитным полем с нарастающей амплитудой и регистрируют параметры шума Баркгэузенэ, определяют Ра - зависимость интенсивности Ч спектральной плотности шума от амплитуды поля перемагничивания и восстанавливают вычислительным методом эпюру распределения контролируемого параметра по глубине в поверхностном слое, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, предварительно определяют зависимость интенсивности Чв шума на частоте анализа шума Баркгауэена.близкой к предельно высокой в диапазоне существования шума Баркгаузена, от вели чины онапряжения, частоту Ь перемагничивания выбирают из условия максимальной чувствительности к контролируемому параметру О(/Ь - макс), частоту анализаЪЧЬО10 при контроле выбирают такую, чтобы на глу. бине 2 о обьема информации ослабление шума было в е раз больше глубины упрочненного слоя, по предварительно построенной градуировочной зависимости 15 Чв(о) при указанных частотах и амплитудетока перемагничивания оценивают величину оф контролируемого параметра в поверхностном слое, а численное восстановление оригинала о(2) выполняют по уравнению 20 ьЧ=Х Гшо,п(УЯЕ Й а 2ос использованием в качестве граничного условия при 2" 0 величины о+ контролируе мого параметра, где 2 - координата,отсчитываемая от поверхности вглубь фер- ромагнетика