|
целесообразно уточнить толщину информативного слоя. Кроме того, не изученным остается вопрос о влиянии величины макронапряжений на толщину информативного слоя. Исследование связи этих параметров позволит повысить достоверность контроля изделий с переменой по толщине эпюрой напряжений. ВЫВОДЫ 1. 1. Проблема анализа и регулирования остаточных напряжений требует применения методов неразрушающего контроля, как на этапе отработки технологии производства, так и в процессе изготовления и эксплуатации металлоизделий. Одним из наиболее перспективных методов неразрушающего контроля напряженного состояния металлопродукции является метод магнитных шумов, обладающий естественной чувствительностью к изменению физико-механических свойств поверхностных слоев ферромагнетиков. 2. Для достижения цели диссертационной работы создания аппаратуры и методик контроля технологических напряжений в металлоизделиях из высокопрочных конструкционных сталей, необходимо: • теоретически и экспериментально исследовать взаимосвязь новых параметров МШ в зависимости от уровня микрои макронапряжений в образцах из высокопрочных конструкционных сталей различных классов позволяющих повысить достоверность и чувствительность контроля; • разработать новую аппаратуру и алгоритмы обработки сигналов МШ, обосновать основные принципы построения методик контроля технологических остаточных напряжений, сформировать рекомендации по практическому их использованию. 31 |
Актуальность методических исследований тем более велика, когда возникает необходимость обеспечить контроль напряженного состояния изделий из новых марок конструкционных сталей, таких, например, как высоколегированные мартенситностареющие стали ЭП-836 и ЧС-98. Проблемы, связанные с контролем изделий из сталей этого класса, обусловлены сложным и слабо изученным в настоящее время характером зависимости параметров шумов Баркгаузена от протекающих в процессе термообработки мартенситностареющих сталей изменениями фазового состава, уровня микрои макронапряжений. Следует выделить проблему контроля макронапряжений в случае, когда направление их действия заранее не известно. Предлагаемые технические решения предусматривают изменение направления перемагничивания при контроле либо за счет поворота преобразователя вокруг оси, либо за счет использования преобразователей с двумя и более магнитопроводами, расположенными под углом друг к другу [14]. Реализация таких решений влечет за собой существенное усложнение аппаратуры или снижение производительности контрольной операции. Возможность применения для этих целей преобразователей с круговой диаграммой направленности поля перемагничивания практически не исследованы. Необходимо отметить также вопрос о толщине информативного слоя при измерениях макронапряжений методом ЭБ, знание которой позволит более реалистично подходить к разработкам методик контроля макронапряжений в изделиях с различным состоянием контролируемой поверхности напряжений по толщине. Теоретические оценки этого параметра [5, 16] в 2ч-3 раза отличаются от результатов экспериментальных работ [6, 111], поэтому применительно к исследуемым материалам и разрабатываемой аппаратуре, целесообразно уточнить толщину информативного слоя. Кроме того, не изученным остается вопрос о влиянии величины макронапряжений на толщину информативного слоя. Исследование связи этих параметров позволит повысить достоверность контроля изделий с переменой по толщине эпюрой напряжений. 32 выводы. 1. Системный подход к проблеме анализа и регулирования остаточных напряжений требует применения методов неразрушающего контроля, как на этапе отработки технологии, так и в процессе изготовления и эксплуатации изделий. Одним из наиболее перспективных методов неразрушающего контроля напряженного состояния металлопродукции является метод эффекта Баркгаузена. Универсальность и достоверность метода повышается при совместном использовании сигналов МАШ и МШ. 2. Для достижения цели диссертационной работы создания аппаратуры и методик контроля технологических напряжений в деталях из высокопрочных конструкционных сталей, необходимо: теоретически и экспериментально исследовать взаимосвязь параметров ОМШ и ОМАШ в зависимости от уровня микрои макронапряжений в образцах из высокопрочных конструкционных сталей различных классов; выявить и исследовать возможности новых информативных параметров, таких как текущие характеристики МШ и МАШ, позволяющих повысить достоверность и чувствительность контроля микрои макронапряжений; разработать аппаратуру, оптимизировать параметры и режимы ее работы, обосновать основные принципы построения методик контроля напряжений, осуществить внедрение разработанных методик для исследований напряженного состояния при отработке технологии изготовления, для контроля изделий в условиях серийного производства, эксплуатации и ремонта. b 33 а 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 . |