Способ контроля качества ферромагнитных изделий

( АВститут со специюро и опытным о отделения АН.И,Ульянов М Булдакова статочной наически обраю постоянных ДефектоскоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4689462/28(71) Физико-технический инальным конструкторским бпроизводством УральскогСССР(56) Горкунов Э.ССомова В.Н.Б. Устойчивость состоянияомагниченности различно термботанных сталей к воэдействиразмагничивающих полей. -пия, 1986, М 9, с.23-32,4) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ФЕРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля физико-механических характеристик ферромагнитных материалов и издели.й по магнитным параметрам.Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет устранения влияния на результаты контроля нестабильности длины контролируемых изделий.На фиг, 1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа контроля качества ферромагнитных изделий; на фиг. 2 и 3 - зависимости индукции В от ,"внутреннего поля" Н) контролируемого иэделия при его размагйичивании по предельной петле гистерезиса; на фиг, 4 57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества различных ферромагнитных изделий и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности, Цель изобретения - повышение достоверности за счет устранения влияния на результаты контроля нестабильности длины контролируемых изделий - достигается измерением остаточной индукции и коэрцитивной силы изделия после намагничивания изделия до насыщения, а также определением при перемагничивании изделия по кривой возврата вспомогательного параметра, зависящего от измеренных ранее величин, внешнего магнитного поля и коэффициента размагничивания "эталонных" изделий, сравнением этого параметра с индукцией в изделии и определением параметра контроля в момент равенства сравниваемых величин. 4 ил. зависимость ВН при повторном намагничивании изделия после его размагничивания до заданной индукции.Устройство содержит соленоид 1, соединенный с регулируемым источником 2 тока, преобразователь 3 ток - напряженность магнитного поля, Внутри соленоида соосно с ним установлен преобразователь 4 магнитной индукции - катушка, внутрь которой устанавливают контролируемое изделие 5, Катушка 4 соединена с интегратором б и измерителем 7 магнитной индукции,Способ заключается в следующем.Контролируемое изделие 5 устанавливают внутрь катушки 4 и намагничивают до насыщения путем пропускания тока от источника 2 через соленоид 1, После выключе 1698730н ия намагничивающего тока измеряют остаточную магнитную индукцию (Вг) в изделии посредством катушки 4, интегратора 6 и измерителя 7 индукции и запоминают значение Вг.Далее производят размагничивание изделия в соленоиде и по мере изменения внешнего магнитного поля (поля соленоида) измеряют его напряженность Не с помощью преобразователя 3 ток - напряженность поля. В момент, когда индукция в изделии при размагничивании становится равной нулю, измеряют величину Не=Но и запоминают ее.Продолжают размагничивать изделие до тех пор, пока индукция в нем не станет равной заданному значению В"р, выбранному для "эталонных" изделий (изделий с известным коэффициентом размагничивания К ). По достижении индукции 8"р изделие повторно намагничивают, т.е, перемагничивают. его по кривой возврата, При этом измеряют текущие величины напряженности Не внешнего магнитного поля и индукции В в изделии, вычисляют текущую величину вспомогательного параметра А по формулееННВг огде ро - магнитная постоянная,и сравнивают его с индукцией В, В момент равенства сравниваемых величин фиксируют значение индукции и по нему,с использованием градуировочного графика, полученного на "эталонных" изделиях данного типоразмера, определяют качество контролируемого изделия,Достоверность контроля качества ферромагнитных иэделий при нестабильности их длины достигается за счет того. что, измеряя магнитные параметры изделия на спинке петли гистерезиса (остаточную индукцию Вг и напряженность поля Но), можноопределить величину, пропорциональнуюю коэффициенту размагничивания й контролируемого изделия, а затем в процессе перемагничивания изделия по кривой возврата после предварительного размагничивания до заданного значения индукции В"р учесть эту величину при определении значения индукции, соответствующего параметру контроля (В,). При этом используется величина коэффициента размагничивания "эталонных" изделий И, т,е. изделий известной длины, для которых получена градуировочная зависимость между параметром контроля и контролируемой характеристикой, например температурой термообработки. 25 30 35 40 45 50 55 После намагничивания "разомкнутого" ферромагнитного тела до насыщения и выключения намагничивающего поля магнетик характеризуется параметрами остаточного намагничивания - остаточной намагниченностью Мг, остаточной индукцией Вг.и "внутренним полем" Нг (фиг. 2). При этом, как видно на фиг. 2, угол ам пропорционален (с учетом магнитной постоянной,ио и масштабов по осям В и Н) коэффициенту размагничивания К тела, таккак при напряженности внешнего поля Нв=О/ С другой стороны, величина остаточной индукции Вг согласно известному выражению В =,иоН + М)равнаВг =4 оНг +,ИоМг (2) Для магнитомягких материалов величиной ро Н можно пренебречь в сравнении с ,ио М, т.е, можно полагать, что В =ро М. Тогда (фиг, 2)цамяа = -Нг(3)ВгКоэрцитивная сила по индукции тела, т.е. величина напряженности внешнего поля, при которой индукция в теле равна нулю, (Но), связана с коэрцитивной силой по индукции материала Нов формулойНо = Нов(1-Щ (4) а между Нсв и коэрцитивной силой по намагниченности Нсм существует зависимостьНсв = Нсм1(5)1+Ссвгде ксв = Мв/(Нсм - Нсв) - восприимчивость магнетика на спинке петли гистерезиса вблизи Нсм (где Мв - значение намагниченности при В=О).Учитывая, что для магнитомягких материалов ксв составляет обычно более 1000, можно считать Нсв = НсчКак видно из фиг. 2, по мере увеличения коэффициента размагничивания тела (например, уменьшения длины контролируемых изделий при неизменной площади их поперечного сечения) "внутреннее поле" Нг увеличивается, приближаясь к значению Нсв, С другой стороны, согласно (4) величина Но с увеличением й уменьшается от Нсв (при И=О) и стремится к нулю (при М, стремящемся к 1), При определенном значении М эти две величины (Нг и Но) равны. Найдем условия, при которых это происходит.На фиг. 3 представлено состояние остаточного намагничивания тела таких размеров(длины), при которых Нг=Но, Отношение В/(Нсв - Н) дает значение магнитной проницаемости на спинке петли гистерезиса,ис, 5 т,е. для рассматриваемого случая(6) В то же время из фиг. 2 видно, что тра определяется не только формулой (3), но и "0 выражениемЧа - (7) Поскольку по условию Нг=Но, то, решая с учетом этого совместно с (3), (6) и (7), имеем для этого случая,ИсгУчитывая, что для магнитомягких мате риалов В=роМ, а Нсв=Нсмможет принять восприимчивость на петле гистерезиса равной кс=-рс/ио, а для режима остаточного намагниченияксг= -,Иооткуда значение й при Нг=Но (обозначим его Ио, соответственно угол ао на фиг. 3) определяется как30й,м (10)КсгИз приведенных выражений видно, что при определенных условиях, а именно когда величина Нг не сильно отличается от Но, вместо выражения (3) можно использовать формулуто а- (11)40 Это дает возможность определить величину, пропорциональную коэффициенту размагничивания тела, по измеренным значениям остаточной индукции Вг и коэрцитивной силы по индукции тела Но, а также учитывать ее при определении параметра контроля.Это достигается тем, что после измерения Вг и Но изделие продолжают размагничивать внешним полем Не до заданного значения индукции В"р (фиг, 4). В момент, когда В=В"р, на иэделие воздействует внешнее поле Н,р, при этом "внутреннее поле" в нем равно Нр. Величина В "р выбирается из условия получения однозначной зависимости между параметром контроля Вк и контролируемой характеристикой. Для этого "эталонные" изделия с различными физико- механическими свойствами, например с различной термообработкой, подвергаются намагничиванию до насыщения и последующему размагничиванию до одинакового значения Вр. После выключения размагничивающего поля измеряется остаточная индукция в изделии, являющаяся параметром контроля Вк для "эталонных" изделий. Изменяя величину Вр, можно подобрать такое ее значение (В"р), при котором зависимость остаточной индукции от контролируемого параметра, например от температуры термообработки, "эталонных" изделий будет однозначнаНа фиг, 4 показано изменение индукции В в изделии при перемагничивании его по кривой возврата от значения В"р. Если изделие "эталонное" (ему соответствует угол а, причем тра = й /ро), то при Не=0 оста 1точная индукция в нем равна В". Если же изделие отличается от "эталонного" длиной, т.е, имеет коэффициент размагничиваниягМЮ (на фиг. 4 показан случай, когда йй , соответственно аа ), то остаточная индукция такого изделия при одних и тех же свойствах материала отличается от В" (на фиг, 4 это индукция ВВх),Как видно из фиг. 4, для того, чтобы на результаты контроля не сказывалось непостоянство длины изделий, необходимо отсчет индукции проводить в момент, когда ее текущее значение на кривой возврата совпадает с вспомогательным параметром А, имеющим размерность индукции и соответствующим прямой, проведенной из начала координат под углом й коси В.В процессе перемагничивания изделия с коэффициентом размагничивания М (угол а на фиг, 4) значение В" в изделии будет достигнуто при Не=Н "е, при этом А=В", Если рассматривать на кривой перемагничивания некоторую точку 1, лежащую между В"р и В", то, как видно из фиг. 4, ей соответствует внешнее поле Не 1, внутреннее поле в изделии Нц и индукция в нем В 1, Величина вспомогательного параметра А, соответствующая внешнему пол ю Не 1, характеризуется точкой 1 на прямой, проведенной с(начала координат под углом а к оси В, и равна А 1. При уменьшении внешнего поля от Не 1 до нуля рабочие точки смещаются вправо вдоль кривой перемагничивания и указанной прямой и при некотором значении внешнего поля, а именно Не, совпадают. В этот момент В=А=В=В. Таким образом, независимо от длины контролируемого изделия отсчитывается одна и та же величина индукции, по которой определяется качество изделия.169873 О В Приведенные построения на фиг, 4 позволяют определить параметр А как функцию внешнего поля Нв и других величин -Вг, Но и ИИз фиг. 4 видно, чтоца =, -Н - Не,(14)Но ИБг,ыоФормула изобретенияСпособ контроля качества ферромагНитных иэделий, заключающийся в том, чтоконтролируемое изделие намагничивают донасыщения, выключают намагничивающееполе, размагничивают иэделие до заданного значения индукции, повторно намагничивают изделие и измеряют величинуиндукции Вр, по которой определяют качество изделия, отл и ч а ю щи й с я тем, что,с целью повышения достоверности контроля, после выключения намагничивающегополя измеряют величину остаточной индук 5 ции Вг иэделия, при размагничивании измеряют величину напряженности Н внешнегомагнитного поля, при которой индукция визделии равна нулю, в процессе повторногонамагничивания измеряют текущие величи 10 ны индукции В изделия и напряженности Невнешнего магнитного поля, вычисляют текущую величину вспомогательного параметраА по формулеА -НН. НВг,йогде Й - коэффициент размагничивания"эталонных" изделий известных размеров;рЬ - магнитная постоянная,и величину индукции Вк определяют в момент равенства текущих значений индукцииВ и вспомогательного параметра А.1698730 Составитель Л,КрюковТех ред М.Моргентал актор М.Петров орректор О.Кравцо изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 4389 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5