|
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ. 1. Проблема анализа и регулирования остаточных напряжений требует применения методов неразрушающего контроля, как на этапе отработки технологий, так и в процессе изготовления и эксплуатации металлоизделий из высокопрочных сталей. В качестве таких методов в работе использован метод, основанный на регистрации магнитных шумов (МШ) перемагничивания. 2. На основе потенциально-энергетической теории эффекта Баркгаузена (ЭБ) предложена модель формирования огибающей магнитного шума (ОМШ) 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 напряженного состояния деталей из высокопрочных конструкционных сталей, например, для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если структурное состояние контролируемого материала заранее неизвестно параметр Р, пропорциональный произведению амплитуды Вм и поля максимума Нм ОМШ. 3. 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. 4. Проведены экспериментальные исследования взаимосвязей параметров максимума ОМШ с механическими напряжениями на образцах трех классов конструкционных сталей: углеродистых легированных (ст. ЗОХГСН2А, 128 |
Отметим, что эффект Баркгаузена, вызванный электрохимическим воздействием на поверхность ферромагнетиков, наблюдался и в других ферромагнитных материалах при других составах агрессивных сред. Результаты экспериментального исследования этой разновидности проявления эффекта Баркгаузена приведены также в [103, 109, 111]. Наблюдаемые взаимосвязи характеристик ЭБ с параметрами процесса разрушения ферромагнитных материалов (например, стали У8) позволяют применить этот эффект для цели испытания материалов на прочную стойкость их работы в тяжелых условиях воздействия агрессивной среды и механических напряжений. ВЫВОДЫ 1. Приведено описание технических средств для регистраций энергетических и эмиссионных характеристик ЭДС СБ и МАШ. Проведен анализ режимов измерения текущих характеристик интенсивности и выбросов ЭДС СБ и МАШ в результате которого установлено, что отношение интервала осреднения к периоду перемагничивания должно лежать в пределах 0,02^-0,03. Показано, что снижение погрешности измерения, обусловленной случайным характером ЭБ, достигается увеличением числа циклов осреднения. 2. Предложены и обоснованы информативные параметры для оценки напряженного состояния деталей из высокопрочных конструкционных сталей: • для повышения чувствительности контроля уровня приложенных напряжений параметр R, пропорциональный\ отношению амплитуды и поля максимума ОМШ; • для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если структурное состояние контролируемого материала заранее неизвестно, параметр Р, пропорциональный произведению амплитуды и поля максимума ОМШ. 3. Экспериментально исследованы конструкции и режимы преобразователей при регистрации ЭДС СБ. Проанализированы особенности использования для контроля 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, однако перспективно их применение при контроле напряжений с использованием параметров R и Р. 169 е ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Системный подход к проблеме анализа и регулирования остаточных напряжений требует применения методов неразрушающего контроля как на этапе отработки технологий, так и в процессе изготовления и эксплуатации изделий из высокопрочных сталей. В качестве таких методов в работе использованы методы, основанные на регистрации магнитных (МШ) и акустических шумов (МАШ) перемагничивания. 2. Создана теория формирования МШ и МАШ, развивающая новые принципы построения средств и алгоритмов контроля технологических напряжений. При этом решены следующие задачи: 2.1. Разработана стационарная модель МШ, включающая: получение аналитического выражения формулы импульса ЭДС скачка Баркаузена (СБ), наводимого в измерительной катушке, с учётом динамики и местоположения СБ, характера электродинамических процессов в ферромагнетике и материале проводящего покрытия, геометрических размеру измерительной катушки и ферромагнетика, и определение спектральных характеристик МШ в рамках модели «дробового шума». Исследование модели показало, что наличие в ферромагнитном металле с положительной магнитострикцией растягивающих внутренних напряжений увеличивает амплитуду и уменьшает ширину спектра МШ, а наличие сжимающих напряжений уменьшает амплитуду и увеличивает ширину спектра МШ. У металлов с отрицательной магнитострикцией должна наблюдаться обратная зависимость. 2.2. В рамках потенциально-энергетической теории эффекта Баркгаузена (ЭБ) разработана нестационарная модель формирования огибающей магнитного шума (ОМШ) макропараметры которой, Вм максимум, Ни положение этого максимума по полю перемагничивания, определяются уровнем микрои макронапряжений. Установлено, чтоI однозначный и обратный характер изменений Вм и Нм от уровня микрои макронапряжений позволяет использовать параметры ОМШ для разработки новых алгоритмов контроля напряженного состояния деталей из высокопрочных конструкционных сталей: для повышения чувствительности контроля уровня приложенных напряжений параметр R, пропорциональный отношению амплитуды и поля максимума ОМШ; для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если структурное состояние контролируемого материала заранее неизвестно, параметр Р, пропорциональный произведению амплитуды и поля максимума ОМШ. 2.3. На основе нестационарной модели разработана методика расчета текущих энергетических и эмиссионных характеристик МШ. Получены аналитические выражения для определения числа выбросов МШ как функции уровня амплитудной селекции и его средневыпрямленного значения. В рамках методики сформулированы требования к выбору оптимального значения интервала временной селекции при измерении i S i . 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 |