|
в слоях, расположенных на различном расстоянии от поверхности. Поэтому предполагалось, что значение UMUJ будет изменяться пропорционально изменению механического напряжения в поверхностном слое, а значение Umaui будет меняться не значительно. На рис.3.41 показаны зависимости относительного изменения сигналов МШ и МАШ при разных способах нагружения. Видно, что относительное изменение UiMU/UoMUl при растяжении и изгибе имеет подобный характер и увеличивается с увеличением растягивающих напряжений. Увеличение МШ при изгибе несколько меньшее, т.к. искривление поверхности уменьшает пятно контакта между накладным преобразователем и образцом. Характер изменений сигналов МАШ при растяжении и изгибе различен. Изгиб создает неоднородное напряжение, при котором напряжения меняются по толщине детали от + сгП1ах до <ттах. Поэтому противоположное влияние сжимающих и растягивающих механических напряжений оказывает интегральное воздействие на величину сигналов МАШ, что выражается в незначительном их увеличении. Таким образом показано, что МШ обладают избирательной чувствительностью к процессам в поверхностных слоях, что делает этот метод незаменимым при контроле параметров тонких поверхностных слоев изделий, например при ППД. Сигналы МАШ имеют интегральный характер и несут информацию со всего объема перемагничивания изделия. Преимуществом МАШ является возможность регистрации сигналов на расстоянии от зоны контроля. Экспериментальное подтверждение было получено при исследовании затухания сигналов МШ и МАШ в образце прямоугольного сечения 50 х10 мм, длины 700 мм из стали 35. Конец образца перемагничивался приставным электромагнитом. Индукционный и пьезоэлектрический преобразователи постепенно удалялись от зоны перемагничивания к противоположному концу образца и в 132 |
По мере увеличения уровня селекции положение экстремального значения N(О,t) перемещается от момента, соответствующего числу пересечений с нулевым уровнем, к моменту максимального значения МШ. Для контроля качества ППД наиболее целесообразно использование текущих характеристик МШ. При контроле степени алмазного выглаживания в некоторых случаях можно применять средние параметру! МШ. 4.5 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МШ И МАШ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ИХ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Физическое различие сигналов МШ и МАШ предполагает особенности их использования для целей неразрушающего контроля как раздельно, так и совместно. Сигналы МШ носят избирательный характер и чувствительны к физико-механическим процессам в поверхностных слоях металлоизделий (до 0,5 0,6 мм [6,18]). Сигналы МАШ носят интегральный характер и регистрируются со всего объема перемагничивания. Экспериментальное подтверждение было получено на образцах стали ЭП836 группы 6.8 (табл. 4.1) путем механического нагружения растяжением и изгибом. При изгибе создаются различные по величине и знаку напряжения в слоях, расположенных на различном расстоянии от поверхности. Поэтому предполагалось, что значение UMm будет изменяться пропорционально изменению механического напряжения в поверхностном слое, а значение U м аш не будет меняться. На рис.4.30 показаны зависимости. относительного изменения сигналов МШ и МАШ при разных способах нагружения. Видно, что относительное изменение UiMtu/UoMUl при растяжении и изгибе имеет подобный характер и увеличивается с увеличением растягивающих напряжений. Увеличение МШ при изгибе несколько меньшее, т.к. искривление поверхности уменьшает пятно контакта между накладным преобразователем и образцом. Характер изменений сигналов МАШ при растяжении и изгибе различен. Изгиб создает неоднородное напряжение, при котором напряжения меняются по толщине детали от +<ттах до -сгтах. Поэтому противоположное влияние сжимающих и растягивающих механических напряжений оказывает интегральное воздействие на величину сигналов МАШ, что выражается в незначительном их увеличении. Таким образом показано, что МШ обладают избирательной чувствительностью к процессам в поверхностных слоях, что делает этот метод незаменимым при контроле параметров тонких поверхностных слоев изделий, например при ППД. Сигналы МАШ имеют интегральный характер и несут информацию со всего объема перемагничивания изделия. Преимуществом МАШ является возможность регистрации сигналов на расстоянии от зоны контроля. Экспериментальное подтверждение было получено при исследовании затухания сигналов МШ и МАШ в образце прямоугольного сечения 50 х10 мм, длины 700 мм из стали 45X1. Конец образца перемагничивался приставным электромагнитом. Индукционный и пьезоэлектрический преобразователи постепенно удалялись от зоны перемагничивания к противоположному концу образца и в каждой точке измерялись средние значения акустических и электромагнитных сигналов. Результаты измерений представлены на рис. 4.31. Видно, что сигналы МШ затухают уже на первых 50 мм. При удалении пьезоэлектрического преобразователя на противоположный от электромагнита конец балки средние значения сигналов МАШ уменьшились лишь на 21%. Слабое затухание сигналов МАШ можно объяснить малым коэффициентом поглощения ультразвука в сталях. Последнее дает преимущество методу МАШ контролировать на расстоянии труднодоступные зоны металлоизделий. Результаты исследований МШ и МАШ п.п. 4.2 и 4.3 показали возможность их совместного использования. Так в п.п. 3.4 и 4.3 показана перспективность использования для контроля макронапряжений параметров P=Um*Hm и R=Ua/Hm. Для примера на рис. 4.32 приведены огибающие распределений энергетических характеристик сигналов МШ —Umuiи МАШ Umaiu на полупериоде перемагничивания Тп для двух значений приложенных растягивающих напряжений ао=0 (сплошная линия) и cr=а02 (пунктирная линия) для образцов из стали ЭП-831. Типичные огибающие МШ имеют один максимум Umрасположенный в^близи области полей перемагничивания Нм=Нс коэрцитивной силы. Типичные огибающие МАШ имеют два максимума Uu и и 2Л, расположенные в областях полей перемагничивания близких к насыщению ферромагнетиков. С увеличением а параметры ОМШ и ОМАШ Um, UlA и U2A также меняются взаимопротивоположным образом (см. рис. 4.32), причем величина первого максимума иы меняется в 2-г-З раза быстрее, чем U2A (см. п. 4.3). Результаты исследований положены в основу построения алгоритмов обработки параметров ОМШ [185, 187]. • для повышения чувствительности и разрешающей способности контроля приложенных напряжений параметр R=Um/Hm и параметр B=Um/U]A. • для повышения достоверности оценки макронапряжений с отстройкой от влияния микронапряжений параметр P=UM*HM. Для примера на рис. 4.33 приведены результаты исследования параметров ОМШ и ОМАШ от величины приложенных напряжений а для стали ЭП-836. Видно, что увеличение <х приводит к взаимнопротивоположным изменениям величин UMи Нм, а параметры Р, R и В растут с разной крутизной. Результаты сравнительных исследований чувствительности при контроле макронапряжений с использованием параметра Umи параметра R и В , проведенные на образцах из ст. 35X3HM, 30НГСН2А, 45X1 и ЭП836 |