Способ контроля ферромагнитных материалов

.А. Комаров, Н.И, Шакшин и Г. ьясо етвллов Уральского научногоцентраЯН С нститут физик 1) Заявите СПОСОБ К НЫ НТРОЛЯ фЕРРОМА ЕРИАЛОВ Изобретение относится к акустическим магннчивают постоянным полем, возбужда методам нераэрушающего контроля и мо- ют в нем упругие колебания, изменяют жет быть использовано в метаа 1 ургичес- частоту колебаний, регистрируют акустикой и металлообрабатывакзцей промышлен- ческий сиги на частоте резонанса этихности дня контроля структурного состоя- колебаний, определяют зависимость ампли ухарактеристик полуфабрикатов и изделий ничивакзцего поля и по величине подмагиз заектротехнических и малоуглеродис- ничивающего поля, соответствукецей мактых сталей. симуму амплитуды акустического сигнала,Известен способ контроля ферромагцит судят о свойствах материала 2 . ных материалов, при котором в изделии1 ООбщим недостатком известных способов при наличии постоянного магнитного является низкая точность измерений харакпопя возбуждают ультразвуковые копеба теристик материалов вследствие влияния нин, регистрируют сигнал, наведенный величины подмагничивающего поля Но на специальную измерительную катушку, на механические и магнитные характерис 5псмещенную в пучности давления на мзде- тики материалов, в частности кажущуюся лни, и по разности фаз между возбуждаю магнитную проницаемость,б ат и затухащнм и наведенным сигнал о меха емость О, (добротность Я ) упругих конических свойствах иэд лебаний. В случае же магнитомягких мав тернапов влияние Но на,бд и ц не поз-ким по технической воняет однозначно устаиовйть величинур 6агнитных материалов, щую максимуму амплитуды акустическогов том, что материал мд- сигнала. ал ам судятения 11 . Наиболее близсущности к изобконтропя фврромзакпючаккцийся3 97424Цель изобретения - повышение точности контропя и обеспечение возможностиконтроля магнитомягких материалов,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу контроля ферромюнитных материалов, заключающемуся втом, что материал подмагничивают постоянным полем, возбуждают в нем упругивколебания, изменяют частоту копебаний,Регистрируют акустический сигнал на10частоте Резонанса этих колебаний, определяют зависимость амплитуды этого сигнала от величины подмагничивающто ноля и по величине подмагничивавацего поля,соответствующей максимуму амплитуды 1акустического сигнала, судят о свойствахматериала, стабилизируют переменнуюмагнитную ищукцию в материале в зоневозбуждения и демпфируют упругие ,колебания до устранения зависимости затухания от величины подмагничивакадего поля,На фиг. 1 представлены кривые зависимости добротности от подмвгничивакапего поля Но при разной степени демпфирукщего воздействия на образец. Кривая Фпатучена в недемпфированном состоянии,кривые д, Я, 7, - в демпфированном(по мере роста номера кривой растет демпфирующее воздействие). На фиг. 2 представлены зависимости нормированнойпо максимуму амплитуды акустическогосигнала на частоте резонанса упругихколебаний в материале от подмагничиваю(щего псоя Но. Кривая д соответствуетслучаю отсутствия стабилизации перемен Зфной магнитной индукции в зле возбуждения недемпфированного образна, криваяЮ наличию стабилизвнни при демпфирования образца, устранякацем зависимостьЯ от Но. На фиг. 3 приведена схема ревю40лизацни способа, содержащая пс ледоватепьно соединенные амперметр 1 и соленоид,2 подмагничивания, образец 3 исследуемого материала, расположенные на немйзпучакеций и приемный алектромычатновкустические (ЭМА) преобразователи 45, вспомогательную проходную катуппсу6 охватывающую сечение образна в зонепод преобразователем 4, демпфнрукапненакладки 7 и 8, прикрепленные в местах фпучностей колебаний образца 3 (распределение узлов и пучностей колебаний подлине образна показано пунктиром) генератор 9 качакацейся частоты, выходкоторого соединен с входом ижучакацео ффпреобразователя, частотомер 10, блок 11автоматической регулировки амплитуды,подключенный к катушке 6, измеритепь 6 412 амплитудно-частотных характеристик,первый вход которого подключен к выходуприемного преобразователя 5, а второйк выходу генератора 9 качающейся частоты, и вольтметр 13, подключенный к выходу приемного преобразователя 5.Способ реализуется следующим обраОбразец 3 с рвположенными на немизлучающим и приемным ЭМА преобразователями 4 и 5, вспомогательной ппоходной катушкой 6 и демпфирукацими накладками 7 и 8 подмагничивают в .соленоиде2 постоянным магнитным полем, величину Но которого оценивают с помощьюамперметра 1. В излучающий нреобрвзоватепь 4 от генератора 9 качающейся частоты подают высокочастотное напряжениеУ и, варьируя частоту колебаний, с помошью измерителя 12 амплитудно-частотных характеристик определяют резонансную частоту образца 3, контратируя еечастотомером,10. Индуцируемый во вспомогательной катушке 6 сигнал обратнойсвязи подают на вход блока 11, нодкпюцченного к генератору 9 качающейся частоты и автоматически регулирующего .навходе преобразователя 4. Резонансныйакустический сигнал регисттетруют приемным преобразователем 5, измеряют егоамплитудувольтметром 13 и набпюдают этот сигнал на экране измерителя 12амплитудно-частотных характеристик, Вслучае двойного (излучение и 1 трием)ЭМА преобразованияЪь яМовр ,фЗЪ кс 3 жгде 9- затухание упругих ксатебаний,складывакацееся иэ 9- затухания, обусловленного потерями на излучение в окРужвкатую среду, и ф - затухания, обусловленного внутренними. потерями в материале ( магнитомеханическим затуханием, зависящим от Но), Оксзж - кажущаяся магнитная проницаемость, представляющая собой пупьсационную магнитную проницаемость, .усредненную по скин-споюв зоне ЭМА преобразования, д 3 оуан (6обратимая магнитострикционйая востфиимчивость материала при фиксированноммеханическом напряжении 6У среднеи высокоуглеродистых сталей,дспи Я,слабо зависит от Но, и форма зависимости,: с (Но) я, общем повторяет форму-. (а1-с,),зависимостиЭн /Очто позватяет вести контропь структурного сосщего поля. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 552553, кл, 6 01 й 29/00, 1977. 2. Комаров В. А., Кузнецов И. А Шакшин Н. И. и ар. Контроль термической обработки конструкпионной стали ЧОХ ют.5 0742тояння этих материвлов по параметрам,определяемым иэ зависимости Я- "у (Но),и, в частности по Нс - величинепорвагничиваюшего поля, соответствующеймаксимуму амплитуды акустического сигнала Яв,сп Однако в случае магнитомягких материалов,ц и 9 существенно зависят от Но (кривая р, , 3 на фиг. 1,кривая ф на фиг. 2), что приводит к нар- шеапо подобия зависимостей Е=(Но) 0и ДАВ 1 ., Юля предвпьного случая фмагнтомягкого материала вообще не-.возможно определить Нос, по зависимости с = М (Но), так как вместо острогомаксимума на кривой Е= ф (Но) имеетместо горизонтальная площадка (криваяЭ нв фиг. 2).1Однако поскольку ф , определяется,переменной магнитной индукпией, то фиксирование независящего от Но значенияусередненного по сеченрю объекта в зоневозбуждения с учетом скин-эффекта (эффективного) переменного магнитного потока приводит к отстройке влияния фхсв у(,йо)на=Р(Н )(Фиг. 1). Фиксирование переменной магнитной индукции идостигается с помощью обратной связи,компенсирукапей изменение переменногомагнитного потока, обусловленное изменением Но, за счет автоматической регулировки амплитуды переменного напряжения Ц на входе излучвкапего ЭМА преобразова геля,Прикрепление к образцу в местах пучностей колебаний демпфируизпих накладок7 и 8, масса которых подбирается такой,чтобы 9 770, позволяет отстроитсяот зависимости 9 от Но. В этом случае,учитывая, что,9 =Е/Ц,6Ч=Оийв 1 йи+э) Фи Юи суммарное затухание.9 или добротность9 определяются потерями на излучениев окружающую среду и не зависят отНо (кривая Ф, на фиг. 1).Одновременное применение фиксациипеременной магнитной индуюпщ при демпфированни, образца позволяет получить зависимость Е= Ф (Но), подобную эависиГдХовр фмостин ф=Ч 0 о) (кривая ф нв Фиг. 2), определить им.нее величину Но отвечающую Я н позволяющуюгиСХ фопенйть структурное состояние образца.Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность контроля и расширить область применения его на магнитомягкие материалы за счет отстройки от влияния изменений кажущейся магнитной пронипаемости и затухания" упругих колебаний, на зависимость акустического сигнала от подмагннчивающего поля. формула изобретения Способ контроля ферромагнитных материалов, эвключаккпийся в том, что материал подмагничивают постоянным полем, возбуждают в нем у 3 тругие колебания, изменяют частоту колебаний, регистрируют акустический сигнал на часто- те резонанса этих колебаний, определяют зависимость амплитуды этого сигнала от величины подмагничивакипего поля и по величине подмвгннчиваюшего поля, соответствукецей максимуму амплитуды акустического сигнала, судят о свойствах материала, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с пелью повьппения точности контроля и обеспечения возможности контроля магиятомягких материалов, стабилизируют переменную магнитную ипдукпню в материале в зоне возбуждения и демпфируют упругие колебания до .устранения зависимости затухания от величины подмагничиваю 974246.Тепе р сРРектоР И, Ватрушки оста витепь Редактор Г. Гербер аказ 8686/6 ю Зябь Проектная 1 Тщаж 887ВНИИПИ Государственногопо депам изобрет113035, Москва, Ж, Р Подписимитета ССС Р.и открытийскан наб., д. 4/5