Способ контроля ферромагнитных материалов

Способ контроля ферромагнитных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретении

P Ñ. Ильясов, В.А. Комаров, Н.И. Шакшин и Г. И.

/ (Институт физики металлов Уральского научного--центра ц Н ССС (,, (71) Заявитель . (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ го

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано в металлургической и металлообрабатывающей лромышлен . ности для контроля структурного состояхарактеристик полуфабрикатов и изделий из электротехнических и малоуглеродистых сталей.

Известен способ контроля ферромагнит

1о ных материалов, при котором s иэделии при наличии постоянного магнитного поля возбуждают ультразвуковые колеба ния, регистрируют сигнал, наведенный на специальную измерительную катушку, псыещенную в пучности давления иа изделии, и по разности фаз между возбуждаю щим и наведенным сигналам судят о меха» ннческих свойствах иэделия $ 11 .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ . контроля ферромагнитных материалов, эаключаккцийся в том, что материал икщ-2 магничивают постоянным полем, возбужда ют в нем упругие колебания, изменяют частоту колебаний, регистрируют акустический сигнал на частоте резонанса этих колебаний, определяют зависимость амплитуды этого сигнала от величины подмагннчивакзцего поля и по величине подмагничивающего поля, соответствуквцей максимуму амплитуды акустического сигнала, судят о свойствах материала f2) .

Общим недостатком известных способов является низкая точность измерений характеристик материалов вследствие влияния величины подмагничивающего поля Но на механические и магнитные характеристики материалов, в частносги кажущуюся магнитную проницаемостьр а.„и затухаемость Q, (добротность Q упругих колебаний. В случае же магнитомягких материалов влияние Но на,6„, и Q не поз- валяет однозначно установйть величину щую максимуму амплитуды акустического сигнала.

3 97424

Цель изобретения — повышение точности контроля и обеспечение возможности контроля магнитомягких материалов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля ферромат S нитных материапов, заключающемуся в том, что материал подмагничивают постоянным полем, возбуждают в нем упругие колебания, изменяют частоту колебаний, регистрируют акустический сигнап на 1© частоте резонанса этих колебаний, определяют зависимость амплитуды этого сигнала от величины подмагничиватощего ноля и по величине подмагничиватсщего поля, соответствующей максимуму амплитуды 1$ акустического сигнала, судят о свойствах материала, стабилизируют переменную магнитную ищукиию в материале в зоне возбуждения и демпфируют упругие,колебания до устранения зависимости затуха- 20 ния от величины подмагничивающего ноля.

На фиг. 1 представлены кривые зависимости добротности от подмагничивакяпего поля Но при разной степени демпфирук щего воздействия на образеп. Кривая O псцтучена в недемпфированном состоянии, кривые 8, Я, $ - в демпфированном (по мере роста номера кривой растет демп. фирующее воздействие). На фиг. 2 представлены зависимости нормированной по максимуму амплитуды акустического сигнала на частоте резонанса упругих колебаний в материале от подмагничиваю

4 щего псцтя Но. Кривая д соответствует случаю отсутствия стабилизации перемен З ной магнитной индукции в этаже возбуждения недемпфированного образца, кривая

Ю наличию стабилизапии при демпфирования образца, устраняющем зависимость

Q от Но. На фиг. 3 приведена схема реа

40 лизацни способа, содержащая пс:дедоватедьно соединенные амперметр 1 и соленоид ,2 подмагничивания, образец 3 исследуемого материала, расположенные на нем

4злучакеций и приемный электромы.яитноакустические (ЭМА) преобразователи 4. и 5, вспомогательную проходную катуппсу

6, охватывающую сечение образца в зоне под преобразователем 4, демпфирукипие накладки 7 и 8, прикрепленные в местах пучностей колебаний образца 3 (распределение узлов и пучностей колебаний по длине образпа показано пунктиром),, генератор 9 качакицейся частоты, выход которого соединен с входом и:-ятучающео преобразователя, частотомер 10, блок 11 автоматической регулировки амштитуды, подключенный к катушке 6, измеритепь

6 4

12 амплитудно-частотных характеристик, первый вход которого подключен к выходу приемного преобразователя 5, а второйк выходу генератора 9 качающейся частоты, и вольтметр 13, подключенный к выходу приемного преобразователя 5.

Способ реализуется следующим образом.

Образец 3 с раподоженными на нем излучающим и приемным ЭМА преобразователями 4 и 5, вспомогательной щюходной катушкой 6 и демпфирукицими накладками 7 и 8 подмагничивают в .соленоиде

2 постоянным магнитным подем, величину Но которого оценивают с помощью амперметра 1. В излучающий преобразователь 4 от генератора 9 качающейся частоты подают высокочастотное напряжение

7 и, варьируя частоту колебаний, с помощью измерителя 12 амплитудно-частотных характеристик определяют резонансную частоту образца 3, контратируя ее частотомером,10. Индуцнруемый во вспомогательной катушке 6 сигнал обратной связи подают на вход блока 11, лодклю» ченного к генератору 9 качающейся часто ты и автоматически регулирующего <.на входе преобразователя 4. Резонансный акустический сигнал регистрируют приемным преобразователем 5, измеряют его амплитуду вольтметром 13 и наблюдают этот сигнал на экране измерителя 12 амплитудно-частотных характеристик. В случае двойного (излучение и 1трием)

3NA преобразования

Ъ я - - "® - а () ф ЗЪ Kcfe, где 9- затухание упругих конебаний, складывающееся иэ 9„- затухания, обусловленного потерями на излучение в окружающую среду, и Q, — затухания, обусловленного внутренними. потерями в материале (магнитомеханическим затуханием, зависящим от Но), Оксяк - кажущаяся магнитная проницаемость, представляющая собой пульсационную магнитную проницаемость, .усредненную по скин-слою в зоне ЭМА преобразования, д обр ан )6 обратимая магнитострикционйая востфиимчивость материала при фиксированном механическом напряжении 6 . У средне и высокоуглеродистых сталей,О и Q, слабо зависит от Но, I форма зависимости. = tp (Но) я, общем повторяет форму . (а о. 1,„О, зависимости Эн /О что позволяет вести контроль структурного сос46 d фировании, образца позволяет получить зависимость Е= P (Но), подобную эависи(8 osP 1 » мости н ф=4 (ио) (кривая ф на фиг. 2), определить им нее величину

Но, отвечающую Я axe позволяюшуд

1>СЗХ оценйть 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 проницаемости и затухания" упругих колебаний, на зависимость акустического сигнала от . е подмагннчиваюшего поля. щего поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 552553, кл. 01 Й 29/00, 1977.

2. Комаров В. А., Кузнецов И. А., Шакшин Н. И. и ар. Контроль термической обработки конструкционной стали ЧОХ

Дефектоскойия, 1981, %2, с. 41-47 (прототиы).

5 9742 тояння этих материалов по параметрам, определяемым иэ зависимости Я у (Но), и, в частности по Нс х„сх) - величине подмагничиваюшего поля, соответствующей максимуму амплитуды акустического сит нала Я . Однако в случае магнитомягких материалов,ц „и 9 существенно зависят от Но (кривая р, $, Я на фиг. 1, кривая g на фиг. 2), что приводит к нарушению подобия зависимостей Е= 9 (Но) >4 п (ЗЛоЯ 1 о,у,, Лпя преяепьяого поучая магн томягкого материала вообще не-. возможно определить Но„„с,х по зависимости f = 1 (Но), так как вместо острого максимума на кривой = ф (Но) имеет место горизонтальная площадка (кривая

Э на фиг. 2).

Однако поскольку ф, определяется, переменной магнитной индукцией, то фиксирование независящего от Но значения усередненного по сеченцю объекта в зоне ° возбуждения с учетом скин-эффекта (эффективного) переменного магнитного потока приводит к отстройке влияния Р <се у (йо)на f = Р(Н )(фиг. 1). Фиксирование переменной магнитной индукции и достигается с помощью обратной связи, компенсирукяцей изменение переменного магнитного потока, обусловленное изменением Но, за счет автоматической регулировки амплитуды переменного напряжения Ц на входе излучаквцего ЭМА преобразова геля.

Прикрепление к образцу в местах пучностей колебаний демпфирукяцих накладок

7 и 8, масса которых подбирается такой, чтобы Q >70@, позволяет отстроится от зависимости 9 от Но. В этом случае, учитывая, что, & = X/Q.

° 6

q=qи9 l(QM+Qs) Фи Ю и суммарное затуханием или добротность

9 определяются потерями::: на излучение в окружающую среду и не зависят от

Но (кривая . на фиг. 1}.

Одновременное применение фиксации переменной маГнитной индукции lrplt демпФормула изобретения

Способ контроля ферромагнитных материалов, эаключаккцийся в том, чтоу материал подмагничивают постоянным

acmeM, возбуждают в нем упругие колебания, изменяют частоту колебаний, регистрируют акустический сигнал на часто те резонанса этих колебаний, определяют зависимость амплитуды этого сигнала от величины подмагничивакицего псатя и по величине подмагничивающего поля, соответствукецей максимуму амплитуды акустического сигнала, судят о свойствах материала, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности контроля и обеспечения возможности контроля магиятомягких материалов, стабилизируют переменную магнитную индукцию в материале в зоне возбуждения и демпфлруют упругие колебания до -устранения зависимости затухания от величины подмагничиваю974246

Составитель Т. Головкина

Техред M.Tenep Корректор И. Ватрушкина

Редактор Г. Гербер

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

Заказ 8686/61 Тираж 887 Подписное

BHAMIlH Государственного комитета CGC P. но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушскаи наб., д. 4/5