Способ магнитошумовой структуроскопии

Союз СоветснниСоциаинстнчесинкРеспубинн ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 894540по делан изобретений и открытий,179. 14 (088.8) Дата опубликования описания 30, 12 .81(54) СПОСОБ ИАГНИТОШУИОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в машиностроении для контроля твердости поверхностного слоя ферромагнитных изделий после химико-термической обработки,Известен способ магнитошумовой структуроскопии, при котором контролируемое иэделие циклически перемагничивают по предельной петле гистере 10 зиса, регистрируют индукционным преобразователем ЭДС магнитного шума и по форме нормированного относительно одной из составляющих спектра ЭДС магнитного шума судят о свойствахизделия 11Недостатком известного способа является сложность реализации и методики измерений.Наиболее близким к изобретению является способ магнитошумовой структуроскопии, заключающийся в том, что контролируемое иэделие циклически перемагничивают по предельной петле гистерезиса и регистрируют индукционным преобразователем ЭДС магнитногошума, О структуре изделия судят повременному интервалу между сигналамидвух последовательных попуциклов перемагничивания 12,Недостатками известного способаявляются низкая достоверность и точность контроля структурно-механических свойств ферромагнетиков, например их твердости, Низкая достоверность контроля связана с тем, что физическая сущность этого способа заключается в определении временногоинтервала, в течение которого в намагниченном определенной полуволнойперемагничивающего поля до насыщенияконтролируемом изделии скачки намагниченности уже не возникают или, пос"ле перехода через экстремум перемагничивающего поля, еще не возникают,Рассматриваемый временной интервалслева по оси времени определяется на"пряженностью внешнего поля, при ко" Ростовский-на- он на чно-исследовательский ийститут3 89тором прекращаются скачки намагниченности - полем финиша, и справа - напряженностью поля старта зародышейобратного перемагничивания. В то невремя известно, что магнитные свойства ферромагнетиков, чувствительныек изменениям их структурно-механических свойств и, в частности, к твердости (например, коэрцитивна; сила)определяется именно усредненной поперемагничиваемому объему напряженностью поля старта зародышей обратного перемагничивания, Напряженностьполя финиша определяется характеромраспределения потенциальных барьеровдля движения доменных стенок и несвязана прямо со структурно-механическими свойствами. Низкая точностьконтроля обусловлена влиянием нестабильности частоты перемагничивания надлительность измеряемого временногоинтервала, вариации периода перемагничивания приводят к вариациям измеряемого временного интервала.Цель изобретения - повышение достоверности и точности контроляструктурно-механических свойств ферромагнетиков, преимущественно ихтвердости.Поставленная цель достигается тем,что измеряют фазовый сдвиг точки максимума текущего спектра ЭДС магнитного шума относительно предшествующей ей во времени точки перехода напряженности перемагничивающего полячерез нуль и по величине этого сдвига определяют свойства изделия,На фиг.1,а показана зависимостьнапряженности перемагничивающего поля Н от фазы колебаний у в йекоторойпроизвольной системе координат; наФиг. 1,6 взависимость действующегозначения ЭДС магнитного шума е, отфазы колебанийперемагничиваюцегополя для магнитомягкого образца снизкой механической твердостью; нафиг. 1,в - то же, для магнитожесткого образца с высокой механическойтвердостью; на Фиг. 2 - блок-схема,устройства, реализующего способ контроля.Способ реализуется следующим образом,Контролируемое иэделие циклическиперемагничивают переменным магнитнымполем, изменяющимся во времени погармоническому закону. Для этого поля зависимость мгновенного значениянапряженности Н от Фазы колебаний ф 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 также имеет вид синусоиды (фиг.1,а) Зри перемагничивании магнитомягкого изделия (низкая механическая твердость), имеющего малую напряженность поля старта Й, , ЭДС магнитного шума е 1 имеет максимум текущего спектра в фазовой точке Я (фиг. 1,6) а при перемагничивании магнитожесткого образца (высокая механическая твердость), имеющего большую напряженность поля старта Нст,Нсщ,ЭДС магнитного шума е имеет максимум текущего спектра в точке Я . Мерой структурно-механических свойств (твердости) контролируемого изделия является фазовый сдвиг ь Я точки Я максимума текущего спектра ЭДС, магнитного шума относительно предшествующей ей во времени точки Я, перехода 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 4 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, Напряжение с выхода источника 1 поступает также на вход Фазорегулятора 8, выходное напряжение которого через удвоитель частоты 9 поступает на вход формирователя строб-импульсов 10, управляющего работой схемы 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-механичесформула изобретения кие свойства изделия. Вариации цастоты перемагницивания при этом невлияют 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 зародышейобратного перемагничивания. Для одноименной частицы, при перемагничивании которой имеет место только одинскацок 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 перемагницивания наблюдается множествоотдельных скачков Баркгаузена, ЭДСкоторых накладываются во времени другна друга. При этом эффект наложенияпроявляется тем сильнее, чем ближетекущее значение напряженности пере"магничивающего поля к наиболее вероятному значению случайной велицины -напряженности поля старта отдельныхзародышей обратного перемагничивания.Поэтому максимум текущего спектраЭДС магнитного шума, определяемойналожением во времени множества им.пульсов от отдельных скачков, определяется именно усредненной по перемагничиваемому объему напряженностью поля старта зародышей обратного перемагницивания, а фазовый сдвиг этого максимума относительно предшествующей ему во времени точки перехода перемагничивающего поля через нуль является мерой этой напряженности поля:тарта, определяющей коэрцитивную си- З зу поликристаллического ферромагнетиа.Применение способа для контролятвердости стальных изделий после термообработки позволяет повысить ка чество выпускаемых изделий, их нацежность и долговечность. 1Способ магнитошумовой структуроскопии, заключающийся в том, цтоконтролируемое изделие циклически перемагницивают по предельной петле 20 гистерезиса и регистрируют индукционным преобразователем ЭДС магнитного шума, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения достоверности и точности контроля структурно механических свойств ферромагнетиков,преимущественно их твердости, измеряют фазовый сдвиг точки максимуматекущего спектра ЭДС магнитного шумаотносительно предшествующей ей во ЗО времени точки перехода напряженностиперемагничивающего поля через нульи по величине этого сдвига определяютсвойства изделия. 3 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРГ 461346, кл. С 01 й 27/86, 1972.2. Авторское свидетельство СССРИ 616573, кл, С 01 11 27/86, 1977