|
Экспериментально исследовать возможности совместного использования параметров сигналов МШ и МАШ для контроля механических напряжений в ферромагнитных сталях. ВЫВОДЫ 2 1. В рамках потенциально-энергетической теории эффекта Баркгаузена рассмотрена статистическая модель формирования энергетических характеристик МШ, параметры которой, максимальная амплитуда Вм и напряженность поля максимума Нм, определяются уровнем микрои макронапряжений. Однозначный и обратный характер изменений параметров Вм и Нм от уровня микрои макронапряжений позволяет использовать их для разработки новых алгоритмов контроля. 2. В рамках потенциально-энергетической теории эффекта Баркгаузена рассмотрена статистическая модель формирования эмиссионных характеристик МШ. Показано, что максимум числа выбросов NM однозначно определяется параметром Вм огибающей МШ и имеет большую чувствительность к изменению микрои макронапряжений. 3. В рамках модели сигналов МАШ при магнитострикционной деформации от скачков Баркгаузена аналогичной механизму возбуждения сигналов акустической эмиссии при пластической деформации рассчитаны энергетические и эмиссионные характеристики МАШ. Проанализирована зависимость этих характеристик от параметров измерительной аппаратуры, объема СБ и магнитострикции. Установлено, что последняя определяет их взаимосвязь с внутренними и внешними напряжениями и объясняет двухгорбный характер изменения огибающей сигнала МАШ. 4. Показано, что параметр Вм отражает энергетические свойства МШ, параметр Нм пропорционален коэрцитивной силе ферромагнитного материала, параметр МАШ пропорционален магнитострикции материала. 67 |
выводы 1. На основе вычисленного распределения магнитного поля от СБ в ферромагнитном цилиндре и принципа взаимности получены формулы ЭДС СБ, наводимой в измерительной катушке, учитывающие местоположение области СБ, характер электродинамических процессов в ферромагнетике и материале проводящего покрытия, геометрические размеры измерительной катушки и ферромагнетика. Предложена удобная для инженерных расчетов аппроксимация формы ЭДС СБ. Показано, что с увеличением магнитной проницаемости ферромагнетика и его удельной электрической проводимости увеличивается длительность импульса ЭДС СБ и уменьшается его амплитуда, а при их уменьшении, наоборот, уменьшается длительность и увеличивается амплитуда. 2. С использованием стационарной модели магнитного шума показана, что наличие в ферромагнитном металле с положительной магнитострикцией растягивающих внутренних напряжений увеличивает амплитуду и уменьшает ширину спектра магнитного шума, а наличие сжимающих напряжений уменьшает амплитуду и увеличивает ширину спектра магнитного шума. У металлов с отрицательной магнитострикцией должна наблюдаться обратная зависимость. 3. В рамках потенциально-энергетической теории эффекта Баркгаузена предложена нестационарная модель формирования огибающей магнитного шума, макропараметры которой, Вм максимум, Нм положение этого максимума по полю перемагничивания, определяются уровнем микрои макронапряжений. Однозначный и обратный характер изменений Вм и Нм от уровня микрои макронапряжений позволяет использовать параметры ОМШ для разработки новых алгоритмов контроля. 4. На основе модели магнитных шумов в виде неоднородного пуассоновского случайного потока скачков Баркгаузена получено выражение для расчета текущего числа выбросов магнитных шумов. Показано, что максимум числа выбросов JMоднозначно определяется параметром Вм ОМШ и имеет большую чувствительность к изменению микрои макронапряжений. 5. Предложена математическая модель магнитного шума, учитывающая нестационарность энергетических и частотных характеристик МШ и наличие собственных шумов измерительного канала. Это позволяет разработать инженерную методику расчета характеристик преобразователей, основанных на измерении текущего числа выбросов ЭДС СБ, и метод контроля, основанный на регистрации выбросов за нулевой уровень селекции. 6. В рамках модели сигналов МАШ при магнитострикционной деформации от скачков Баркгаузена, аналогичной механизму возбуждения 99 сигналов акустической эмиссии при пластической деформации,рассчитаны энергетические и эмиссионные характеристики МАШ. Проанализирована зависимость этих характеристик от параметров измерительной аппаратуры, объема СБ и магнитострикции. Последняя определяет их взаимосвязь с внутренними и внешними напряжениями. Показано, что метод регистрации выбросов МАШ за нулевой уровень селекции уменьшает влияние расстояния между зонами возбуждения и регистрации на параметры МАШ. 7. Предложен и обоснован метод определения числа СБ в ферромагнетике, помещенном в постоянное магнитное поле, путем электролитического снятия его поверхностного слоя. Установлено, что существует прямо пропорциональная зависимость между скоростью электрохимического разрушения ферромагнетика и частотой следования СБ. ь 100 текущих характеристик МШ. Получены выражения, позволяющие с достаточной для инженерной практики точностью рассчитать интервал временной селекции в приборах, основанных на регистрации текущих энергетических и эмиссионных характеристик ЭБ. Разработан и обоснован метод повышения надежности контроля, основанный на регистрации выбросов МШ за нулевой уровень селекции. 2.4. На основе аналогии механизму возбуждения сигналов акустической эмиссии при пластической деформации создана теория энергетических и эмиссионных характеристик,, МАШ. Исследована зависимость этих характеристик от параметров измерительной аппаратуры, объёма СБ и магнитострикции. Установлено, что последняя определяет их взаимосвязь с механическими напряжениями и объясняет двухгорбьщ характер изменения огибающей МАШ (ОМАШ). Показано, что метод измерения выбросов МАШ за нулевой уровень селекции уменьшает влияние расстояния между зонами возбуждения и регистрации МАШ на параметры сигналов. Общий случайный характер МШ и МАШ при перемагничивании позволяет определить отношение интервала временной селекции к периоду перемагничивания на уровне 0,02 -г0,03 при регистрации текущих энергетических и эмиссионных характеристик этих сигналов. 3. Теоретически и экспериментально исследованы конструкции и режимы работы первичных преобразователей МШ и МАШ. 3.1. Исследованы особенности использования для контроля технологических напряжений преобразователей с круговой диаграммой перемагничивания. Показано, что неоднозначный характер изменений параметров максимума ОМШ ограничивает применение таких преобразователей диапазоном напряжений, величина которого зависит от соотношения постоянной кристаллографической анизотропии и магнитострикции насыщения контролируемого материала, однако4 перспективно их применение при контроле напряжений с использованием параметров R и Р. 3.2. Исследованы конструктивные особенности первичных преобразователей МАШ и предложена конструкция с улучшенным отношением сигнал/шум. Предложены режимы перемагничивания и регистрации сигналов МШ и МАШ, удобные для их совместного , использования при решении задач неразрушающего контроля. Установлена естественная избирательная чувствительность МШ к изменению свойств поверхностных слоев и интегральная чувствительность МАШ к изменению свойств всего объёма перемагничивания металлоизделий. Слабое затухание сигналов МАШ в металлах позволяет использовать их для контроля трудных для доступа зон изделия. 3.3. Выявлены источники погрешностей первичных преобразователей МШ и МАШ. Выработаны рекомендации и приведены технические решения, улучшающие их характеристики. Все технические решения защищены авторскими свидетельствами на изобретения. 4. Теоретическое и экспериментальное исследование МШ и МАШ при нагружении высокопрочных сталей позволило разработать и внедрить в 332 |