Электромагнито-акустический способ контроля качества изделий из ферромагнитных материалов

Электромагнито-акустический способ контроля качества изделий из ферромагнитных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся В том, что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМА-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого изделия, при1сладывают к этому участку изделия постоянное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемным ЭМА-преобразователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля, отличающийся тем, что, с целью повышеЕ{ия надежности контроля, предварительно весь объем контролируемогоизделия намагничивают до насыщения другим постоян-g ным магнитным полем противоположного знака и сохраняют в процессе контроля неизменными знак и величину этого поля.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Л0„„1113732 А

3(51) С 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4 т "р

Ф М

ОПИСАНИК ИДОБ ЯТКНИЯ, Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (21) 3591865/25-28 (22) 13.05.83 (46) 15.09.84. Бюл. Р 34 (72) P.Ñ.Èëüÿñîâ, Н.И.Шакшин, В.A.Êîìàðoâ и Г.И.Деордиев (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов уральского научного центра AH СССР (53) 620,179.14 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 974?46, кл, C 01 М 29/00.

2.Комаров В.A Кононова П.С.

Изучение прямого и обратного электромагнитно-акустического преобразования в ферромагнитных стержнях. Дефектоскопия, 1978, Р 5, с.20. (54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-AKVCTH×ÅÑÊÈÉ

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ

ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающего

ЭМА-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого изделия, прикладывают к этому участку изделия постоянное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемным ЗМА-преобразователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля, о т л и ч а ю щ и и с .я тем, что, с целью повышения надежности контроля, предварительно весь объем контролируемого. изделия намагГ ничивают до насыщения другим постоян- ным магнитным полем противоположного знака и сохраняют в процессе контроля неизменными знак и величину этого поля. С:

1113732

Изобретение относится к методам и средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для неразрушающего акустического контроля структурных свойств изделий из ферромагнитных материалов. 5

Известен бесконтактный электромагнитно-акустический (ЭМА) способ контроля качества иэделий иэ ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что при наличии высо-. 10 кочастотного электромагнитного поля, создаваемого при помощи ЭМА-преобра",: зователя на локальном участке контролируемого изделия, к иэделию при.кладывают постоянное магнитное поле, 15 за счет магнитострикционного эффекта возбуждают упругие колебания, охватывающие весь объем изделия, регйстрируют акустический сигнал приемным ЭМЛ-преобразователем и по 20 этому сигналу определяют качество контролируемого изделия (13 .

Известный способ обладает низкой надежностью контроля из-за малой величины акустического сигнала.

Наиболее близким к изобретению является способ электромагнитно-акустического (ЭМЛ) контроля качества изделий из ферромагнитных материалов,заключающийся в том,что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМЛ-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого изделия, прикладывают к этому участку изделия постоянное магнитное поле, регистрируют акусти- 3 ческий сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемным ЭМЛ-преобразователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента 40 регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля F23 .

Этот способ хотя и позволяет поВысить надежность контроля за счет 45 регистрации максимального акустического сигнала, соответствующего определенному значению поля намагничивания, но обладает недостаточной надежностью контроля..

Это связано с тем, что акустический сигнал частично затухает в объеме ферромагнетика.

Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет увеличения акустического сигнала. 55

Поставленная цель достигается тем, что согласно электромагнитноакустическому .способу контроля изделий из ферромагнитных материалов, заключающемуся в том,что высокочас- бО тотным электромагнитным полем воэбуж. дающего ЭМЛ-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого изделия, прикладывают к этому участку изделия постоянное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемйым ЭМА-преобразователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля, предварительно весь объем контролируемого иэделия намагничивают до насыщения другим постоянным магнитным полем противоположного знака и сохраняют в процессе контроля неизменными знак и величину этого поля.

Сущность способа основана на следующих физических представлениях.

Суммарное затухание упругих колебаний О-„ во всем объеме ферромагнетика, где имеют место акустические колебания, складывается из чисто акустического затухания 8 и магнитомеханического затухания 9" . При малых потерях на акустическое излуок чение в окружающую среду величина Я целиком обусловлена рассеянием и поглощением упругих колебаний на зернах металла и дефектах, несет информацию о качестве изделия и не зависит от магнитного состояния. Напротив, магнитомеханическое затухание

9, складывающееся из потерь на макро- и микровихревые токи и на магнитомеханический гистерезис, существенно зависит от магнитного состояния во всем объеме изделия с упругими колебаниями, характеризуемого постоянной магнитной индукцией В, и исчезает только при значениях 8, соответствующих техническому насыщению 6 . В последнем случае величина акустического сигнала максимальная.

Сохранение в процессе контроля неизменными знака и величины поля, намагничивающего материал во всем объеме изделия до технического на,сыщения, приводит к тому, что все контролируемое изделие за исключением локальных участков под ЭМАпреобразователями остается намагниченным до величины Б . Регулируемые по величине локальные намагничивающие поля складываются на локальных участках под ЭМА-преобразователями с неизменным по величине и противоположным по знаку насыщающим полем, и указанные локальные участки изделия размагничиваются до величины индукции, соответствующей максимуму магнитострикционной чувствительности и максимальной эффективности возбуждения и приема упругих колебаний (т.е. до В О80-90% Ь ) . Таким образом, достигается оптимальное магнитное состояние контролируемого изделия с максимальной магнитострикционной чувствительностью в зонах воз1113732 30

45 буждения и приема упругих колебаний и с подавлением магнитомеханическоro затухания во всем остальном объеме изделия, в результате чего проис-. ходит увеличение полезного сигнала.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит контролируемый образец 1, излучающий и приемный

ЭМА-преобразователи 2 и 3 соответст-. венно в виде проходных катушек, про-. ходные катушки 4 и 5 системы локаль-. ного намагничивания, приставные П-образные магнитопроводы 6 и 7 систем локального намагничивания, электромагнит 8, генератор 9 качающейся час- 5 тоты,частотомер 10, измеритель 11 амплитудно-частотных характеристик, вольтметр 12, потенциометр 13 для регулировки тока в обмотке электромагнита, амперметр 14, потенциометр 20

15 для регулировки тока в катушках систем локального намагничивания.

Способ реализуется в резонансном режиме возбуждения и приема упругих колебаний. 25

Образец 1 с расположенными на нем ,в зонах возбуждения и приема упругих колебаний излучающим 2 и приемным 3 преобразователями и системами локального намагничивания, состоящими из катушек 4 и 5 и приставных П-образных магнитопроводов 6 и 7, полюса которых в исходном положении удалены от поверхности образца 1, устанавливают между полюсами электромагнита 8 ° В излучающий преобразователь 2 от генератора 9 подают высокочастотное напряжение, частота которого равна частоте резонанса упругих колеба-. ний в образце и контролируется с помощью частотомера 10,подключенного 4п к выходу генератора 9. Возникающее при этом высокочастотное поле преобразователя 2 воздействует на локальный участок образца под этим преобразователем. Пропускают по обмотке электромагнита S постоянный ток -и создают постоянное магнитное поле, намагничивающее весь образец. Возбуждаемые при этом за счет магнитострикционного эффекта на резонансной час-, тоте образца упругие колебания, охватывающие весь объем образца, регистрируют приемным преобразователем 3.

Акустический сигнал U соответствующий этим колебаниям, наблюдают на экране измерителя 11 и измеряют его величину вольтметром 12. С помощью потенциометра 1 3 увеличивают ток в обмотке электромагнита 8 до тех пор, пока акустический сигнал не пройдет через свой максимум и не исчезнет.

Ток, соответствующий исчезновению акустического сигнала (т.е. достижению технического насыщения материала во всем объеме образца) фиксиру-. ют по показанию амперметра 14 и поддерживают неизменным по величине и направлению в процессе контроля.

После намагничивания образца до технического насыщения и исчезновения акустического сигнала приближают полюса магнитопроводов 6 и 7 к поверхности Образца 1 и подают в катушки 4 и 5 постоянный ток, создающий локальное поле .со,знаком проти-.

> воположным знаку поля электромагни-. та 8. Путем регулировки зазора между полюсами магнитопроводов 6 и 7 и образцом 1, а также путем регулировки с помощью потенциометра 15 величины тока, протекающего через катушки 4 и 5, регулируют величину постоянной магнитной индукции в зонах возбуждения и приема до тех пор, пока согласно показаниям измерителя 11 и вольтметра 12 не будет получен акустический сигнал с максимальной амплитудой. По этому сигналу определяют результат. контроля.

Таким образом, предлагаемым способом получают м ксимальный сигнал с ЭМА-преобразователя за счет получения максимальной магнитострикционной чувствительности в зоне контроля и подавления магнитомеханического затухания во всем остальном объеме изделия.

1113732

Составитель В,Филинов

Редактор Н Швыдкая Техред И. Асталош Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6612/37 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4