Способ магнитошумовой толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных материалов

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных изделий. Цель изобретения - повышение достоверности контроля и расширение области использования за счет возможности регулирования глубины контроля. В способе магнитошумовой толщинометрии контролируемую деталь циклически перемагничивают внешним магнитным полем и регистрируют преобразователем уровень магнитного шума, амплитуда магнитного поля выбирается равной полю старта упрочненного слоя, а частота перемагничивания выбирается из условия, чтобы на глубине, соответствующей максимальной толщине упрочненного слоя, амплитуда поля равнялась полю старта основы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 В 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.!Рлдн г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738710/28 (22) 15.09.89 (46) 15.08.91, Бюл. Л1 30 (71) Ижевский механический институт (72) Г.В.Ломаев и С,В.Логунов (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 532803, кл. G 01 N 27/86, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 864106. кл. G 01 N 27/90, 1981. (54) СПОСОБ МАГHVITOLLIYMOBOA ТОЛЩИНОМЕТРИИ УПРОЧНЕННЫХ СЛОЕВ

ФЕРРОМАГНИ1 НЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и може быть использовано

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных изделий.

Целью изобретения является увеличение достоверности и расширение области использования путем обеспечения регулирования глубины контроля.

Способ заключается в следующем.

Перемагничивают образцы со структурой, соответствующей упрочненному слою и основе, и измеряют уровень магнитных шумов при помощи первичного измерительного преобразователя. Строят график зависимости уровня магнитных шумов от амплитуды перемагничивающего поля для упрочненного слоя и основы и определяют

Нст.слоя и Нст.основы. Затем контролируемый.. Ж 1670372 À1 для толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных изделий, Цель изобретения — повышение достоверности контроля и расширение области использования эа счет возможности регулирования глубины контроля. В способе магнитошумовой толщинометрии контролируемую деталь циклически перемагничивают внешнем магнитным полем и регистрируют преобразователем уровень магнитного шума, амплитуда магнитного поля выбирается равной полю старта упрочненного слоя, а частота перемагничивания выбирается из условия, чтобы на глубине, соответствующей максимальной толщине упрочненного слоя, амплитуда поля равнялась полю старта основы. образец перемагничивают полем, при котором глубина проникновения поля была порядка максимальной толщины упрочненного слоя h, и регистрируют уровень магнитного шума, при этом амплитуду поля выбирают равной полю старта упрочненноГО СЛОЯ Нст.слоя ЧаСТОТу ПОЛЯ ВЫбИРаЮТ Такой, чтобы на глубине, соответствующей максимальной толщине слоя h, поле было равно полю старта основы

2 2 Н ст.слоя т2 ыpp g Н ст.основы где h — максимальная толщина упрочненного слоя; р — магнитная проницаемость образца;

v- электропроводность образца: р о магнитная константа;

Н, .слоя — поле старта слоя;

1670372

Нст.основы - поле старта основы.

Поле старта — амплитуда поля перемагничивания, при которой начинается рост уровня магнитного шума (при поле перемагничивания, меньшем поля старта, магнитный шум находится на уровне тепловых шумов аппаратуры). В случае двухслойного образца (магнитотвердый упрочненный слой и магнитомягкая основа) и условия

Нперемвг.=Нст.слоя будет перемагничиваться только магнйтомягкая основа (после старта основы значительно меньше поля старта слоя). Таким образом, сигнал, регистрируемый первичным измерительным преобразователем, обратно пропорционален толщине упрочненного слоя, Амплитуда перемагничивэющего поля и частота перемагничивания выбираются из следующих соображений, Амплитуда перемагничива1ощего поля

Ны выбирается равной Нст.слоя.

Поле в ферромагнитном материале затухает по экспоненциальному закону

Н1т — = =Ны е д, ГдЕ Н1т — аМПЛИтуда ПОЛЯ ПЕрЕМаГНИЧИВаНИЯ на глубине h; д — коэффициент затухания;

HM — амплитуда поля перемагничивания на поверхности образца.

Коэффициент затухания определяется пс формуле д у — 2—

ppоfa где О - электропроводность образца;

"— частота поля перемагничивания; ,и — магнитная проницаемость;

po — магнитная константа, При условии: амплитуда поля перемагничивания на глубине h> равна полю старта основы частота выбирается

2, 2 Н ст.слоя рр g Н ст.основы где Ьпер — частота перемагничивания;

h> — максимальная толщина упрочненНОГО СЛОЯ,,ио — магнитная константа;

/ — магнитная проницаемость; а- электропроводность;

Нст.слоя поле старта упрочненного слоя, Нст.основы — поле старта основы.

Пример, Рассмотрим использование способа для контроля толщины нитроцементации крепежных болтов автомобиля

"Москвич-412". Болт изготовлен из стали 20.

Перемагничивание осуществлялось в сопеноиде полем синусоидальной формы. Возникающий в образце магнитный шум измерялся при помощи измерительного преобразователя индуктивного типа (катуш5 ка с количеством витков 500 и ферритовым сердечником). ЭДС с катушки поступала на вход малошумящего усилителя (Kyc=40 дБ) и измерялась милливольтметром, Нитроцементованный слой имеет пэпе старта

10 Hoó cnog=2000 А/м, поле старта OGHQBbl

Нст.основы=800 A/м, Для контроля выбирается режим перемагничивания — амплитуда поля, равная

2000 А/м.

15 По техническим условиям толщина нитроцементованного слоя составляет 0,3 +

+0,1 мм, т.е. максимально допустимая толщина слоя составляет 0,4 мм, Частота поля перемагничивания рассчитывается по фор20 муле

1=

1П

2 Н ст.слоя

h2 „РЬ н„„„,„

25 (0,4 1О ) 4 З,14 10 . 2000 9,7 10

1и 800 = 270 Гц.

2 2000

Частота перемагничивания выбирается равной 270 Гц. Измерение Нст и проведение контроля толщины упрочненного слоя осуществляется на приборе СКИФ-1 с генератором перемагничивания 270 Гц, Формула изобретения

Способ Màãнитошумовой толщинометрии упрочненных слоев ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что образец циклически перемагничивают и регистрируют уровень магнитных шумов, о т п ич а ю шийся тем, что, с цепью увеличения достоверности контроля и расширения области использования за счет обеспечения

45 регулирования глубины контроля, амплитуду поля перемагничивания выбираю равНой ПОЛЮ СтаРта УПРОЧНЕННОГО СЛОЯ Нст слоя, а его частоту 1пвр при условии, что нэ глубине, соответствующей диапазону измерения, 50 амплитуда поля равняется полю старта ос"овы Нст.основы из соотношения

2 2 Н ст.слоя ц р Гт H ст.основы где Ьы — максимальная толщина упрочненного слоя;

po — магнитная константа; р — магнитная проницаемость;

17- эпектропроводность.