|
Характеристики МАШ изменяются в меньшей степени, т.к. глубина проникновения поля перемагничивания, возбуждающая МАШ, уменьшается с увеличением частоты. Эмиссионные характеристики МШ и МАШ изменяются одинаково (экспоненциально падают) с увеличением частоты (рис. 3.26) из-за наложения сигналов МШ и МАШ во времени при увеличении скорости перемагничивания. Таким образом рабочий режим ПП при регистрации эмиссионных характеристик МАШ и МШ и при регистрации энергетических характеристик МАШ следует выбирать в области низких частот перемагничивания, а при регистрации энергетических характеристик МШ в более высоком диапазоне частот перемагничивания для повышения производительности контроля. В приборе АФС п. 3.1.1 диапазон частот выбран в пределах 0,2-50 Гц, что позволяет обеспечить режимы ПП МШ и МАШ, удобные для их совместного использования. Зависимости рис. 3.21-3.26 имеют общий характер (для образцов таб. 3.2), рекомендуемые режимы перемагничивания реализованы в приборе АФС п. 3.1 и используются далее для контроля физико-механических свойств конструкционных сталей. 3.2. Исследование взаимосвязи параметров магнитных и магнитно-акустических шумов с механическими напряжениями в конструкционных сталях 3.2.1. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ. С целью экспериментальной проверки полученных в главе 2 результатов проведены исследования характеристик МШ и МАШ при циклическом перемагничивании ферромагнетиков. Решались следующие задачи: • исследование метода регистрации текущих энергетических и эмиссионных характеристик МШ и МАШ во взаимосвязи с уровнем микрои макронапряжений; 104 |
Отсутствие двух максимумов на огибающих среднеквадратичных значений сигналов МАШ для никеля можно объяснить более узкой петлей гистерезиса магнитострикции никеля, по сравнению с железом и сталями. Вследствие этого два максимума на кривых cU/dH (рис. 2.35) расположены очень близко и из-за инерционности пьезопреобразователя при регистрации сигналов МАШ сливаются. На рис. 3.39 показан характер изменения средних частотных характеристик сигналов МАШ и МШ (полного за полупериод перемагничивания числа превышений различных уровней амплитудной дискриминации Ncp(C)) при увеличении амплитуды перемагничивающего тока. Число превышений нулевого уровня дискририминации Ncp (0) максимально при малых значениях поля перемагничивания, так как при этом оно соответствует собственным шумам измерительного канала прибора. Различный уровень Ncp (0) при С=0 для сигналов МАШ и МШ объясняется разными частотными диапазонами работы усилителей. Общий характер зависимостей Ncp (С) при С*0 соответствует характеру таких зависимостей для энергетических характеристик сигналов (рис. 3.37), что соответствуетf выводам п. 2.5. Таким образом анализ рис.3.37-3.39 подтверждает вывод п. 3.5.1 (рис. 3.22) о необходимости выбора рабочего режима ПП МШ и МАШ по току перемагничивания в области "плато" (например точка 1к рис. 3.38) характеристик МШ, т.к. при этом режиме наилучшая отстройка от мешающих факторов контроля, например, зазора между устройством намагничивания и изделием. При контроле с использованием только МАШ ток перемагничивания может превышать 3-4 1к, т.к. характеристики МАШ (рис. 3.38) максимальны. л Увеличение частоты перемагничивания (рис. 3.40) приводит к росту энергетических характеристик МШ и МАШ из-за увеличения скорости перемагничивания, а следовательно, увеличения интенсивности СБ. Характеристики МАШ изменяются в меньшей степени, т.к. глубина проникновения поля перемагничивания, возбуждающая МАШ, уменьшается с увеличением частоты. Эмиссионные характеристики МШ и МАШ изменяются одинаково (экспоненциально падают) с увеличением частоты (рис. 3.40) из-за наложения сигналов МШ и МАШ во времени при увеличении скорости перемагничивания. Таким образом рабочий режим 1111 при регистрации эмиссионных характеристик МАШ и МШ и при регистрации энергетических характеристик МАШ следует выбирать в области низких частот перемагничивани^а при регистрации энергетических характеристик МИТ-в более высоком диапазоне частот перемагничивания для повышения производительности контроля. В приборах п. 3.1 диапазон частот выбран в пределах 0,2-50 Гц, что позволяет обеспечить режимы 1111 МШ и МАШ, удобные для их совместного использования. 157 Зависимости рис. 3.35-3.40 имеют общий характер (для образцов таб. 4.1), рекомендуемые режимы перемагничивания реализованы в приборах п. 3.1 и используются далее для контроля физико-механических свойств конструкционных сталей. 3.6 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭДС СКАЧКОВ БАРКГАУЗЕНА, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ. В принципе работы преобразователей ЭДС СБ в условиях действия агрессивной электрохимической среды лежит химический эффект Баркгаузена (см. п. 2.5) и [24,109]. На рис.3.41а приведена блок схема установки, позволяющей исследовать режимы работы ПП в этих условиях [109,111]. Перемагничивающая обмотка 3 ПП через коммутирующее устройство 2 зачитывается от стабилизированного источника тока 1, например, аккумуляторной батареи 10НК. Коммутирующее устройство служит для установления магнитного состояния образца в желаемую точку предельной петли гистерезиса. Раствор электролита из сосуда 4 через резиновую трубкуб поступает в ПП и обтекает ферромагнитный образец 5. В результате коррозионного разрушения ферромагнетика в измерительной катушке 7 ПП появляются ЭДС СБ. Эти импульсы усиливаются усилителем 8 и поступают на анализатор импульсов 10 типа АИ-128. По другому каналу через измеритель длительности 9, выполненный по схеме преобразования длительности в амплитуду, импульсы ЭДС СБ также поступают на анализатор 10. Осциллограф 11 и частотомер 12 соответственно служат для визуального наблюдения и счета импульсов ЭДС от скачков намагниченности. Для уменьшения внешних паразитных наводок и помех один вывод вывод измерительной катушки ПП заземляется, а преобразователь и коммутирующее устройство помещались в электромагнитный экран. Электрохимические измерения проводились по известной методике [111] с использованием потенциостата 13 типаП5827М. Электролитическая ячейка потенциостата включает: хлор-серебрянный электрод сравнения 14, рабочий электрод-образец 5, вспомогательный платиновый электрод 15. Электролитический контакт между раствором электролита сосуда 17 и электродом сравнения осуществляется электролитическим ключом 16 с раствором агар-агара. Для того, чтобы площади растворяемых участков образца были одинаковы, излишний раствор электролита самотеков сливается в сосуд 18. ч Работа описанной установки поясняется временной диаграммой рис. 3.42. В исходном состоянии t=0 ферромагнетик размагничен. 158 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МШ И МАШ ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЕМ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ. 4.1 МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ. С целью экспериментальной проверки полученных в главе 2 результатов проведены исследования характеристик МШ и МАШ при циклическом перемагничивании ферромагнетиков. Решались следующие задачи: г * исследование метода регистрации текущих энергетических и эмиссионных характеристик МШ и МАШ во взаимосвязи с уровнем микрои макронапряжений; • исследование метода регистрации параметров максимумов ОМШ V и ОМАШ во взаимосвязи с уровнем микрои макронапряжений. В качестве материалов для предварительных исследований использовались термообработанные (отжиг при 950 °С) тонкие пластины кремнистого железа (Fe + 3% Si) и электролитического никеля. В качестве материалов для исследований были использованы стали трех классов: углеродистые (представлены марками ст. 20 и ст. 35, ст. 60), углеродистые легированные (35X3HM, 30ХГСН2А, 45X1) и высоколегированные мартенситностареющие (ЭП-836 и ЧС-98). Различный уровень микронапряжений и, соответственно, прочностных свойств задавался посредством изменения температуры отпуска или старения образцов. Температуры отпуска и количество групп образцов углеродистых и легированных сталей выбирались таким образом, чтобы степень изменения механических свойств между группами образцов составляла 5 415%, а весь диапазон изменения охватывал наиболее часто встречающиеся в машиностроении режимы термообработки деталей из этих сталей. После термообработки на трех образцах свидетелях из каждой группы определялись механические свойства (ао.2и твердость в единицах НВ для углеродистых и легированных сталей; ао.2, твердость в единицах HRC, относительное сужение у/, ударная вязкость KCV для мартенситностареющих сталей), исследовалась их структура. * При определении механических свойств использовались разрывные образцы по ГОСТ 1497-73, ударные по ГОСТ 9454-78 и стандартные методики испытаний. Микроструктура образцов определялась посредством металлографического анализа с применением микроскопа Neophot при увеличении Х500. / 171 I |