Способ контроля качества ферромагнитных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 601 Й 2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Указанна способе конт ных изделий, вании издели намагничиваюлия до з кции, по я, измере льноинеразескихалов и изде инду дели осто- знания,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского отделенияАН СССР(56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделил, Справочник подред.Клюева В.В Кн,2, УМашиностроение, 1976, с.82-88,Ульянов А,И. и др. Неразрушаюший контроль качества термической обработки спеченной стали ЗОНМ, - Порошковаяметаллургия, 1985, й. 8, с,75-80.Михеев М.Н. и др. Магнитный контроль.качества термической обработки изделий изконструкционных сталей 45 и 50, - Дефектоскопия, 1980, М 7, с.22-28.Горкунов Э,С, и др, Устойчивость состояния остаточной намагниченности различнотермически обработанных сталей к воздействию постоянных размагничивающих полей. - Дефектоскопия, 1986, Гч. 9, с,23-32,Авторское свидетельство СССРИт 1698730, кл, О 01 К 27/80, 1989. Изобретение относится к измерит технике и может быть использовано для рушающего контроля физико-механи характеристик ферромагнитных матери изделий по магнитным параметрам,Цель изобретения - повышениеверности контроля изделий с низким чениямикоэффициента размагничива(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества Ферромагнитных изделий и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности, Способ повышает достоверность контроля за счет устранения неоднозначности зависимости параметра контроля В, от Физико-механических характеристик изделий, Он заключается в том, что изделие намагничивают до насыщения, вы-ключают намагничивающее поле, размагни-чивают изделие до заданного значения индукции, повторно намагничивают изделие, при этом измеряют текущие величины индукции В и напряженности поля Н;. созданной в изделии, вычисляю-, текущ ю величину вспомогательного параметра А, Б являющегося функцией напряженности поля Н 1 и коэффициента размагничивания й эталонных изделий, В момент равенства индукции В и параметра А фиксируют значение параметра контроля Вк. 7 ил. цель достигается тем, что в роля качества Ферромагнитзаключающемся в намагничидо насыщения, выключении щего поля, размагничивании данного значения магнитной торном намагничивании изнии текущей величины индукФ5 10 15 ции В изделия, вычислении текущей величины вспомогательного параметра А и определении величины индукции Вк в момент равенства текущих значений индукции В и вспомогательного параметра А, в процессе повторного намагничивания иэделия измеряют напряженностьвнутреннего поля Н в нем, а текущую величину вспомогательного параметра А вычисляют по формуле где р - магнитная постоянная;М - коэффициент размагничивания эталонных изделий.По величине индукции Вк судят о качестве изделия,Повышение достоверности контроля достигается за счет того. что магнитный материал контролируемого изделия, независимо от его относительных размеров и формы, приводится в процессе перемагничивания в такое состояние, которое обеспечивает однозначную зависимость параметра контроля (Вк) от физико-механических характеристик изделий.На фиг.1 показано устройство для реализации способа контроля качества ферромагнитных изделий; на фиг,2 - зависимость индукции В и намагниченности М от "внутреннего поля" Н ферромагнитного тела с коэффициентом размагничивания 1 ч при его перемагничивании; на фиг.3 - б - зависимость остаточной индукции В от температуры отпуска Т 0 тп иэделий из стали 40 Х с различнь 1 ми значениями коэффициента Й и индукции Вр частичного размагничивания; на фиг,7 - зависимость В(Н) ферромагнитного изделия в процессе контроля,Устройство для контроля (фиг.1) содержит соленоид 1, соединенный с регулируемым источником 2 тока, преобразователь 3 магнитной индукции - катушку, внутрь которой устанавливается контролируемое изделие 4, Катушка 3 соединена с интегратором 5 и измерителем б магнитной индукции В, У поверхности изделия 4 (вблизи его нейтральной плоскости) установлен преобразователь 7 "внутреннего поля", соединенный с измерителем 8 "внутреннего поля" Нь В качестве преобразователя "внутреннего поля" может быть применен феррозонд, датчик Холла и т,п, с осью чувствительности, параллельной длинной оси контролируемого изделия, В основе способа контроля качества ферромагнитных изделий лежат следующие предпосылки. Магнитное состояние ферромагнитного тела с коэффи 20 25 30 35 40 45 50 55 циентом размагничивания М после его намагничивания до насыщения и выключения намагничивающего поля (остаточное намагничение) определяется точкой пересечения прямой, проведенной из начала координат под углом ам, пропорциональ,ным (с учетом масштабов и знаков величин по осям координат) коэффициенту размагничивания М (пунктир .на фиг.2) с кривой р 0 М(Н). При этом остаточной намагниченности Мг соответствует индукция В, и "внутреннее поле" Н Поскольку Вг =рсо(НГ+ Мг), а для магнитомягких материалов МгН даже при сравнительно больших значениях М, то Вг =й 0 М, Учитывая, что при остаточном намагничении Нг =- Н г, где Н- "размагничивающее поле" ("поле магнитных зарядов"), имеем 19 ам= -= -- = С 9 а = - (1).(о Мг,йо Вг (коэффициент размагничивания считаем положительной величиной, принимающей значения от О до 1 в зависимости от соотношения размеров ферромагнитного тела, т,е. ОМ1), При частичном размагничивании тела внешним полем Н = Н,1, состояние магнетика характеризуется точкой на спинке петли магнитного гистерезиса с координатами Вр, Н,р, После выключения размагничивающего поля (Не = О) состояние магнетика соответствует точке пересечения кривой возврата (повторного намагничивания) и прямой, проведенной иэ начала координат под углом а оси В, При этом магнитное состояние тела характеризуется остаточной индукцией В которую обычно используют для определения качества изделий из данного материала, подбирая необходимое значение индукции частичного размагничивания Вр, Как показывает практика контроля ферромагнитных изделий по величине ВД, однозначная зависимость между параметров контроля и физико-механическими характеристиками материала наблюдается лишь при больших значениях коэффициента размагничивания Й изделий, в то время как при малых значениях М и 1 ч = 0 контроль невозможен из-за неоднозначности указанной зависимости. В качестве примера на фиг,З - б приведены зависимости остаточной индукции В, от температуры отпуска Тотп изделий из стали 40 Х (закалка от температуры 860 С в масло и отпуск) с различными коэффициентами размагничивания; й = 0 (образцы в форме тора) - фиг,З, М = 0,0009 - фиг,4, й = 0,003 - фиг.5, М = 0,0095 - фиг.6. Значения В получены после частичного размагничивания иэде1 лий до следующих индукций Вр. кривая 1 -0,4; 2 - 0,1; 3 0: 4 - (-0,1); 5 - (-0,4); б - (-0,8);7-(-1,2) Тл. Как видно из графиков, контрольизделий возможен лишь при коэффициентах размагничивания, больших 0,003, в частности, при й = 0,0095 и Вр = -0,1 Тл (фиг,б,кривая 4),Обозначим величины К, Вр и В соответствующие однозначной зависимости В(Т 0 тп), через И, Вр и В, Тогда, для того,чтобы проконтролировать изделия из стали40 Х с коэффициентами й0,003, необходимо после частичного размагничивания изделий до заданного значения индукции Врпривести его в состояние, соответствующеезначению В = В Это достигается тем, чтовводят вспомогательный параметр А, имеющий размерность индукции В и изменяющийся по линейной зависимости вкоординатах В; Нь являющейся геометрическим местом точек с ординатами ВД изделийиз того же материала, что и контролируемые, но имеющих коэффициент размагничивания М (назовем их "эталонными"изделиями),На фиг,7 зависимость А(Н) представляет собой прямую, выходящую из начала координат под углом а к оси В, причем всоответствии с (1)Мтд а = . - , (2).Там же показана прямая, соответствующаяконтролируемым изделиям с коэффициентом размагничивания ММ, проведеннаяпод углом, Точка пересечения данной прямой со спинкой петли магнитного гистерезиса контролируемого изделия (после егонамагничивания до насыщения и выключения намагничивающего поля, т,е. приНе = О) соответствует остаточной индукцииВ, Частичное размагничивание изделияпроизводится до индукции Вр, которой соответствует напряженность внешнего поляНер и "внутреннее поле" Н;р",При перемагничивании изделия по кривой возврата (повторном наглагничивании)некоторому текущему значению "внутреннего поля" Н соответствует индукция В визделии(точка С на. фиг.7) и параметр А(точка О) при напряженности внешнего поляНе. По мере уменьшения Н (по модулю) рабочая точка, характеризующая состояниемагнетика, перемещается вверх от точки Спо кривой возврата, а точка, соответствующая параметру А, перемещается вниз от. точки О по прямой А(Н). При значении,внутреннего поля Н 1 = Н (соответственно, Не = Нв) текущие величины В и Астанут равны друг другу (точка Е). Этозначение (В = А) и принимается за параметр контроля Вк = Вд,Найдем зависимость параметра А от "внутреннего поля" Нпри известном коэффициенте размагничивания М "эталонных" изделий в процессе повторного намагничивания контролируемого изделия, Из треугольника ООН на фиг,7 находим; 10 Н ща = Тогда с учетом (1) и (2) имеем;(4) 15 Таким образом, если в процессе повторного намагничивания контролируемого изделия от индукции Вр производить 20 измерение текущих величин индукции В и "внутреннего поля" Нь вычислять текущую величину вспомогательного параметра А по формуле (4), то в момент равенства текущих значений В и А будет заф.ксировано значение параметров контроля Вк = В,Способ контроля заключается в следую 25 щем. Контролируемое изделие 4 (см.фиг.1) устанавливают внутрь катушки 3, прикладывают к нему преобразователь 7 "внутреннего поля" (или устанавливают изделие 30 на преобразователь) и намагничивают лэделие до насыщения путем пропускания тока от источника 2 через соленоид 1, После выключения намагничивающего тока производят размагничивание изделия в соленоиде и измеряют текущее значение индукции В с помощью катушки 3, интегратора 5 и измерителя 6 индукции. Размагничивание изделия ведут до тех пор, пока индукция в нем 40 не станет равной заданному значению Вр.По достижении индукции Вр изделие повторно намагничивают, т.е, перемагничивают по кривой возврата. При этом разователя 7 и измерителя 8) вычисляют текущую величину вспомогательного параметра А по формуле (4). В момент равенства сравниваемых величин фиксируют 50 значение индукции В = А = ВД= Вк и по нему,с использованием градуировочного графика, полученного на "эталонных" изделиях,определяют качество контролируемого изделия.Например, если в качестве "эталонных" изделий из стали 40 Х взять образцы с коэффициентом размагничивания й = 0,0095, а индукцию размагничивания Вр = -0,1 Тл, то ",градуировочной" будет заизмеряют текущие величины индукции В,45 "внутреннего поля" Н ( с помощью преоб1817014 0,2 едактор Т. Шагов ректор О, Густи иэводственноаказ 119 ВНИИПИ ОО ЬОО Т л, С 2 Э 0 +СО Составитель В. ЗахаровТехред М.Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5 ельский комбинат Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101