способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий
Классы МПК: | G01N27/80 определение механической твердости, например путем измерения напряженности насыщения или остаточной напряженности магнитного поля ферромагнитных материалов |
Автор(ы): | Сандомирский Сергей Григорьевич[BY] |
Патентообладатель(и): | Институт прикладной физики АН Беларуси (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-07-03 публикация патента:
27.12.1995 |
Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к контролю твердости ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности при снижении энергозатрат на контроль изделий. Цель достигается путем намагничивания изделия магнитным полем He, измерения магнитного параметра, в качестве которого используют коэрцитивную силу или остаточную магнитную индукцию изделия, по величине которого судят о контролируемых свойствах, а величину He устанавливают удовлетворяющей уравнению, приведенному в тексте описания.
Формула изобретения
СПОСОБ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что изделия намагничивают магнитным полем He и измеряют магнитный параметр, в качестве которого используют коэрцитивную силу или остаточную магнитную индукцию изделий, по величине которого судят о механических свойствах ферромагнитных изделий, отличающийся тем, что величину магнитного поля He устанавливают удовлетворяющей уравнению![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-31t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-32t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-33t.gif)
Hcs, Js и JR коэрцитивная сила, намагниченность насыщения и остаточная намагниченность материала изделия;
N его размагничивающий фактор;
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/8818.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к контролю твердости ферромагнитных изделий. Известен способ магнитного контроля ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что контролируемое изделие намагничивают в замкнутой магнитной цепи и измеряют величину остаточной магнитной индукции в изделии. Недостатком этого способа является низкая производительность контроля, связанная с тем, что контролируемое изделие в процессе намагничивания в замкнутой магнитной цепи и измерения должно покоиться. Недостаток способа заключается также в узости номенклатуры контролируемых изделий, обусловленной тем, что сложнопрофилированные изделия не могут быть намагничены в замкнутой магнитной цепи без специальных, индивидуальных для каждого типа изделий приспособлений. Известен способ электромагнитного контроля ферромагнитных тел, заключающийся в том, что контролируемую и эталонную детали подвергают воздействию переменного поля, которое индуцирует в каждой детали переменный магнитный поток, зависящий от ее магнитной проницаемости. Изменение этого потока вызывает появление наведенной ЭДС. Из разности наведенных на деталях ЭДС выделяют третью гармонику, которая несет информацию о контролируемой детали. Недостаток способа заключается в невысоких точности и достоверности контроля. Точность способа невелика из-за влияния скорости движения деталей на результаты контроля. Контролируемым параметром является магнитная проницаемость детали, которая не всегда с достаточной достоверностью характеризует механические свойства детали. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ магнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие в процессе движения намагничивают в магнитном поле в разомкнутой магнитной цепи и измеряют магнитный параметр изделия, по величине которого судят о контролируемых свойствах. В конкретных вариантах применения способа в качестве измеряемого магнитного параметра используют остаточную магнитную индукцию в изделии, однозначно связанную с коэрцитивной силой его материала, либо непосредственно коэрцитивную силу материала изделия (авт. св. СССР N 1118906, кл. G 01 N 27/80, 1984). При измерении магнитного параметра изделия используют интегрирование однополярных импульсов ЭДС индукционных измерительных преобразователей, поэтому изменения скорости движения изделий не ухудшают точность контроля. Коэрцитивная сила материала изделия, а также однозначно с нею связанная остаточная магнитная индукция (поток) в изделии являются наиболее структурно чувствительными параметрами, что обеспечивает высокую достоверность контроля механических свойств изделий из многих материалов. Недостаток этого способа заключается в чрезмерном энергопотреблении в процессе контроля либо в недостаточной его достоверности. Это обусловлено отсутствием методики выбора режима намагничивания (величины Не намагничивающего поля), обеспечивающего при контроле конкретных изделий измерение магнитного параметра с погрешностью не выше заданной. Погрешность измерения магнитного параметра при конечной величине Необусловлена влиянием магнитной предыстории изделия и спецификой зависимости измеряемого магнитного параметра при Не const от коэрцитивной силы Нcs предельной петли магнитного гистерезиса материала контролируемого изделия (которая и является структурно чувствительным параметром). Увеличение Не снижает погрешность измерения магнитного параметра, повышая тем самым достоверность контроля, однако приводит к резкому увеличению энергопотребления в процессе контроля для создания намагничивающего поля Не. Задачей изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности при снижении энергозатрат на контроль изделий. Для этого в способе магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, заключающемся в том, что контролируемое изделие намагничивают в магнитном поле Не и измеряют магнитный параметр изделия, в качестве которого используют коэрцитивную силу или остаточную магнитную индукцию изделия, величину Не устанавливают удовлетворяющей уравнениюHe
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051346/8771.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-2t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-3t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-4t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-5t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051028/183.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-6t.gif)
M
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-7t.gif)
Is, IR намагниченность насыщения и остаточная намагниченность материала изделия;
N его размагничивающий фактор;
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/8818.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/8818.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/8819.gif)
Hс= H
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-8t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-9t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-10t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-11t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-12t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-13t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-14t.gif)
Im
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051346/8771.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-15t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-16t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-17t.gif)
Погрешность
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-18t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-19t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-20t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-21t.gif)
Из (2) и (3) с учетом (4) и (5) найдем
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-22t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-23t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-24t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-25t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-26t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
hm
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051346/8771.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-27t.gif)
hm
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051346/8771.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-28t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-29t.gif)
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051145/948.gif)
При намагничивании ферромагнитного изделия в разомкнутой магнитной цепи магнитным полем Не его материал находится под воздействием намагничивающего поля
Нm He-NIm (9)
Из (9) следует
He= Hcs[hm+M
![способ магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, патент № 2051380](/images/patents/421/2051380/2051380-30t.gif)
Из (10) с учетом (6"), (5) и (8) получим (1).
Класс G01N27/80 определение механической твердости, например путем измерения напряженности насыщения или остаточной напряженности магнитного поля ферромагнитных материалов