Способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Кратиров Валерий Борисович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором на контролируемое изделие воздействуют импульсом аксиально симметричного магнитного поля, измеряют магнитный поток, отличающийся тем, что измеряют величину динамической магнитной индукции, возникающей во время действия импульса поля, причем измерение проводят во время прохождения переднего фронта импульса, скорость нарастания которого выбирают меньшей, чем 1,2109/(м), и по заранее установленной корреляционной связи между динамической магнитной индукцией и контролируемой механической характеристикой определяют последнюю. Фиг. 5 Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использовано на машиностроительных и металлургических предприятиях для неразрушающего контроля твердости и других механических свойств изделий из ферромагнитных сталей, подвергаемых закалке и отпуску. Известен способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором изделие намагничивают импульсами аксиально симметричного магнитного поля, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности 9482 1 2007.06.30 изделия, а о механических свойствах судят по величине градиента напряженности поля остаточной намагниченности вдоль оси симметрии намагничивающего поля 1. Недостатком известного способа является применимость его только для изделий из материалов, имеющих однозначную зависимость градиента напряженности поля остаточной намагниченности от температуры термообработки и механических свойств изделий,что не позволяет контролировать изделия из сталей, содержащих более 0,3 углерода,после закалки и высокотемпературного отпуска. Известен также способ импульсного магнитного контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором изделие намагничивают серией импульсов магнитного поля соленоида, ось которого перпендикулярна поверхности испытуемого изделия, при этом амплитуду импульсов в серии сначала увеличивают, а затем уменьшают до минимально возможной величины, после чего измеряют градиент 0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности над центром намагниченного участка, по величине которого судят о механических свойствах изделия 2. Недостатком известного способа является невозможность контроля изделия из сталей с содержанием углерода более 0,3 , подвергаемых высокотемпературному отпуску после закалки (например, рессорно-пружинных сталей), из-за неоднозначной зависимости 0 от температуры термообработки и механических свойств изделий из этих сталей. Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ импульсного контроля параметров ферромагнитных изделий, при котором на контролируемое изделие воздействуют импульсным магнитным полем и измеряют максимальное значение магнитного потока и по его величине судят о свойствах контролируемого изделия 3. Недостатком известного способа является его применимость только для изделий,имеющих однозначную зависимость между магнитными и механическими свойствами,что не позволяет контролировать изделия из сталей с содержанием углерода более 0,3 и подвергаемых высокотемпературному отпуску после закалки, например, рессорно-пружинных сталей. Цель настоящего изобретения - расширение номенклатуры контролируемых изделий. Сущность изобретения заключается в том, что на изделие воздействуют импульсом аксиально симметричного магнитного поля и измеряют величину динамической магнитной индукции , возникающей во время действия импульса, причем измерение проводят во время прохождения переднего фронта импульса, скорость нарастания которого выбирают меньшей, чем 1,2-109 А/(мс), и по заранее установленной корреляционной связи между динамической магнитной индукции и контролируемой механической характеристикой определяют последнюю. На фиг. 1 показаны импульсы магнитного поля Н и динамической магнитной индукции . На фиг. 2 показана зависимость твердостиот температуры отпуска закаленной рессорно-пружинной стали в интервале температур 100-600 С. На фиг. 3 показана зависимость динамической магнитной индукцииот температуры отпуска закаленной рессорно-пружинной стали в интервале температур 100-600 С при разных скоростях / нарастания переднего фронта импульса магнитного поля. На фиг. 4 показана корреляционная связь междуи твердостью стали . На фиг. 5 показана одна из возможных структурных схем устройства для реализации способа по заявке. Способ осуществляют следующим образом. Воздействуют на испытуемое изделие аксиально симметричным импульсным магнитным полем, скорость нарастания переднего фронта импульса которого меньше 1,2-109 А/(м-с). Измеряют величину динамической магнитной индукцииво время прохождения переднего фронта намагничивающего импульса, и по заранее установленной корреляци 2 9482 1 2007.06.30 онной связи междуи контролируемой механической характеристикой, например, твердостью, определяют последнюю. Предложенный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 5. Устройство содержит блок 1 управления, генератор 2 импульсов тока, таймер 3, намагничивающий соленоид 4, датчик 5 измерения динамической магнитной индукции,блок 6 индикации и аналого-цифровой преобразователь 7. Для реализации способа устанавливают намагничивающий соленоид 4 так, что его торец параллелен поверхности испытуемого изделия. Включают блок 1 управления, который запускает генератор 2 импульсов тока и формирует импульсы управления. Импульсы тока, проходя через намагничивающий соленоид 4 преобразователя, создают импульсное магнитное поле. Электрический сигнал с датчика 5 измерения динамической магнитной индукции поступает на аналого-цифровой преобразователь 7 и далее на блок индикации 6. Датчик 5 измерения динамической магнитной индукции может быть выполнено в виде двух встречно включенных измерительных катушек, расположенных на противоположных торцах намагничивающего соленоида 4. Импульсы управления с блока 1 поступают также на таймер 3, который обеспечивает измерение динамической магнитной индукции в необходимый момент времени, запуская блок 6 индикации. При новом пуске блока 1 управления процесс измерения повторяется. Как видно из фиг. 3, величина динамической магнитной индукции, измеренная в момент нарастания переднего фронта импульса при величине скорости нарастания менее 1,2-109 А/(мс) однозначно зависит от температуры отпуска, что позволяет получать однозначную связь между измеряемой величинойи контролируемым механическим свойством (например, твердостью), которая показана на фиг. 4. Техническим результатом осуществления предлагаемого способа является расширение области применения импульсного магнитного метода контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов на класс сталей, не имеющих однозначной зависимости результата измерения стандартных магнитных характеристик (например, коэрцитивной силы) от температуры отпуска. Источники информации 1. Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. - Мн. Наука и техника, 1980. - С. 140-141, 151-162. 2. А.с. СССР 708795, 1982. 3. Герасимов В.Г., Покровский А.Д.,Сухоруков В.Д. Неразрушающий контроль. Кн. 3. Электромагнитный контроль. - М. Высшая школа, 1992. - С. 235. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4