|
Наиболее полно этим требованиям соответствуют испытания плоских образцов на одноосное растяжение и четырехточечный изгиб. Эпюры напряжений, возникающих при этом в образце, приведены на рис.4.14. Полагая, что регистрируемые при нагружении значения МШ пропорциональны площадям эпюр напряжений, ограниченным нижней границей информативного слоя А, можно записать: ЕР ~ор -А. (d-A)A d (4.5) ~ °и Пользуясь выражениями (4.5), величину А можно определить из соотношений: А = Ер Еи ЕР •d (4.6) при равенстве напряжений на поверхности образца, или Д = •d (4.7) при получении равных значений МШ, где аР и оИ напряжения на поверхности образца при растяжении и изгибе; ЕР и ЕИ величины МШ, регистрируемые при испытаниях на растяжение и изгиб; d толщина образца. Экспериментальные исследования по определению А проводились на плоских образцах из стали ЭП-836 толщиной 3 мм с использованием приборов АФС. Величину напряжений на поверхности образцов измеряли с помощью тензорезисторов 2 ПКП-10 и универсального вольтметра В7-28. 120 |
целесообразности дополнительной подготовки поверхности образцов перед измерениями параметров максимума ОМШ. Основным механизмом затухания ЭДС СБ в ферромагнетиках является токовихревой. Однако, как показано в работе [6], толщина информативного слоя в конструкционных сталях в 2 ч3 раза превышает значение глубины затухания электромагнитной волны из-за влияния других механизмов ослабления ЭДС СБ (магнитомеханического, рассеивания магнитного потока и т. д.) и составляет величину порядка долей и единиц миллиметра. Расчётная оценка толщины информативного слоя А при магнитошумовом контроле механических напряжений затруднена из-за сложности учёта влияний изменений электрических и магнитных характеристик ферромагнетика при нагружении и перемагничивании, а также АЧХ измерительного тракта аппаратуры контроля [6]. Известные экспериментальные способы оценки величины Апредусматривают предварительную обработку поверхности исследуемого образца методом алмазного выглаживания или лазерной закалки, а затем последовательное удаление с помощью электролитической полировки поверхностных слоев малой толщины и измерения параметров МШ, по результатам которых вычисляют А [6,24]. К недостаткам этих способов следует отнести их сложность, трудоёмкость и, кроме того, невысокую точность > обусловленную тем, что как термическая и механическая поверхностная обработка значительно изменяет электромагнитные свойства материала и существенно сказывается на результаты измерений. В исследованиях толщины информативного слоя и влияния на него механических напряжений предложен способ, основанный на сравнении величин МШ при различных схемах упругого нагружения образцов [180]. f Выбранные схемы нагружения должны обеспечивать равенство напряжений на поверхности образца, при этом эпюры напряжений по его толщине должны быть различны. Наиболее полно этим требованиям соответствуют испытания плоских образцов на одноосное растяжение и четырех^-точечный изгиб. Эпюры напряжений, возникающих при этом в образце, приведены на рис. 6.9. ф Полагая, что регистрируемые при нагружении значения МШ пропорциональны площадям эпюр напряжений [24], ограниченным нижней границей информативного слоя А, можно записать: ЕР ~ о р -Д; Е и ~ о и .f iilA A (6.13) а Пользуясь выражениями (6.13), величину А можно определить из соотношении: д З Би -d Е (6.14) р при равенстве напряжений на поверхности образца, или д = .° и ° р ,d (6.15) при получении равных значений МШ, где стР и <7и напряжения на поверхности образца при растяжении и изгибе; Ер и Ей величины МШ, регистрируемые при испытаниях на растяжение и изгиб; d толщина образца. Экспериментальные исследования по определению А проводились на плоских образцах из ст. ЭП-836 толщиной 3 мм с использованием приборов АФС. Величину напряжений на поверхности образцов измеряли с помощью тензорезисторов 2 ПКП-10 и универсального вольтметра В7-28. Результаты определения А при различных нагрузках, приведённые на рис. 6.10, показывают, что толщина информативного слоя практически не зависит от величины напряжений. Это объясняется, по-видимому, взаимокомпенсирующим влиянием на А величин электропроводимости, уменьшающейся при воздействии растягивающих напряжений, и увеличивающейся в этих же условиях магнитной проницаемости. Результаты определения А для всех исследуемых марок сталей (для высокопрочных образцов) сведены в табл. 6.2. Таблица 6.2 марка стали 20 35 35X3HM 30ХГСН2А 45X1 ЭП-836 ЧС-98 А, мм 0,22 0,21 0,20 __ _____ .. . 0,21 0,18 0,24 0,23 Необходимо отметить, что при таких значениях А существенное влияние на результаты измерений параметров МШ оказывает способ механической обработки поверхности образцов. В частности, шлифование мягких материалов (образцов в высокоотпущенном состоянии или в состоянии поставки) влечёт за собой наклёп поверхности и возникновение в слое ~ 50 мкм существенных растягивающих напряжений [4]. Последнее следует учитывать в виде технологической наследственности при пооперационной обработке металлоизделий, как это показано в п.4.4. 3 0 1 |