Способ импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитного изделия

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНОГО ИЗДЕЛИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Матюк Владимир Федорович Бурак Вероника Анатольевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Способ импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитного изделия, в котором определяют направление градиента Нп нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности контролируемого изделия,далее намагничивают изделие импульсным магнитным полем, направленным так, чтобы созданный им в центре намагниченного участка изделия градиент 0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности был противоположен по направлению градиенту Нп, затем измеряют величину градиента 0, затем размагничивают изделие импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, обеспечивающей после размагничивания нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при максимальной для изделий данного типа температуре, после окончания размагничивания измеряют градиент 1 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия и определяют искомые свойства по заранее установленным корреляционным зависимостям этих свойств от суммы градиентов 0 и 1. Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств материалов и сплавов и может быть использовано на машиностроительных предприятиях для неразрушающего контроля качества термообработки ферромагнитных изделий. Известен способ импульсного магнитного контроля механических свойств и качества термообработки изделий из ферромагнитных материалов, при котором изделие намагничивают импульсами аксиально симметричного магнитного поля, ось симметрии которого перпендикулярна поверхности изделия, а о механических свойствах или о качестве термо 13175 1 2010.04.30 обработки судят по величине градиента напряженности поля остаточной намагниченности вдоль оси симметрии намагничивающего поля 1. Недостатком известного способа является влияние магнитной предыстории изделия(уровня случайной намагниченности до начала контроля) на результаты контроля. 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 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности над центром намагниченного участка, по величине которого судят о механических свойствах изделия 2. Недостатком известного способа является влияние магнитной предыстории изделия(уровня случайной намагниченности до начала контроля) на результаты контроля. Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором на изделие воздействуют импульсным аксиально симметричным магнитным полем одного направления, амплитуда которого превышает коэрцитивную силу изделия, а ось направлена перпендикулярно к его поверхности, затем импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, недостаточной для перемагничивания изделия, и измеряют после окончания воздействия последнего градиент нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка, по величине которого судят о механических свойствах изделия 3. Недостатком известного способа является влияние магнитной предыстории изделия(уровня случайной намагниченности до начала контроля) на результаты контроля. Технической задачей настоящего изобретения является снижение влияния магнитной предыстории изделия на результаты контроля его механических свойств. Сущность изобретения заключается в том, что определяют направление градиента п нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности контролируемого изделия, далее намагничивают изделие импульсным магнитным полем, направленным так, чтобы созданный им в центре намагниченного участка градиент 0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности был противоположен по направлению градиенту п, затем измеряют величину градиента 0, после этого размагничивают изделие импульсным магнитным полем противоположного направления с амплитудой, обеспечивающей после размагничивания нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при максимальной для изделий данного типа температуре,после окончания размагничивания измеряют градиент 1 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка контролируемого изделия и определяют искомые свойства по заранее установленным корреляционным зависимостям этих свойств от суммы градиентов 0. В отличие от прототипа по заявляемому изобретению дополнительно определяют направление градиента п нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности контролируемого изделия, направление намагничивающего импульсного магнитного поля устанавливают таким, чтобы созданный им в центре намагниченного участка градиент 0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности был противоположен по направлению градиенту п,измеряют величину градиента 0, амплитуду импульсного магнитного поля противоположного направления устанавливают из условия, что после размагничивания обеспечивается нулевое значение градиента нормальной составляющей напряженности поля 2 13175 1 2010.04.30 остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутого отпуску при максимальной для изделий данного типа температуре, а искомые свойства определяют по заранее установленным корреляционным зависимостям этих свойств от суммы градиентов 0. Это позволяет снизить влияние магнитной предыстории изделия на результаты контроля качества термообработки ферромагнитных изделий за счет выбора направления намагничивающего и размагничивающего полей с учетом направления градиента п нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности изделия. На фиг. 1 показана относительная погрешностьизмерения суммы градиентов напряженности поля остаточной намагниченности закаленного при температуре 850 С образца из стали 45 после намагничивания импульсным магнитным полем амплитудой Н 5,2105 А/м и после последующего размагничивания импульсным магнитным полем амплитудой Нр 0,808105 А/м в зависимости от величины и направления градиента п нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности изделия до намагничивания. На фиг. 2 показана одна из возможных структурных схем устройства для реализации способа по заявке. Способ осуществляют следующим образом. Определяют направление градиента п нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности изделия до намагничивания, затем изделие намагничивают импульсным магнитным полем, направленным так, чтобы создаваемый им градиент 0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности изделия был противоположен по направлению градиенту п нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности изделия, и измеряют после окончания намагничивания величину градиента 0 нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка. После этого изделие размагничивают импульсным магнитным полем противоположного намагничивающему полю направления с амплитудой, выбранной заранее из условия, что после размагничивания этим полем эталонного изделия из числа контролируемых, подвергнутых отпуску при максимальной для данного типа изделий температуре, величина градиентанормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка эталонного изделия равна нулю. После окончания размагничивания измеряют величину градиента 1 от контролируемого изделия. Суммируют значения измеренных градиентов 0 и по величине полученной суммы и по заранее установленным корреляционным зависимостям определяют механические свойства ферромагнитного изделия. Предложенный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, показанного на фиг. 2. Устройство содержит блок управления 1, программируемый генератор 2 импульсов тока, намагничивающий соленоид 3, внутри которого на его оси расположен феррозондградиентометр 4, блок 5 возбуждения феррозонда-градиентометра, измерительный блок 6 и индикатор 7. Для реализации способа включают блок 1 управления и устанавливают требуемые для контролируемого типа изделий амплитуду и длительность намагничивающего и размагничивающего импульсов. Устанавливают намагничивающий соленоид 3 на поверхность испытуемого изделия (на фигуре не показано). Расположенный внутри него феррозондградиентометр 4, возбуждаемый блоком 5 возбуждения феррозонда-градиентометра, формирует сигнал, пропорциональный градиенту п нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности изделия. Этот сигнал измеряется 3 13175 1 2010.04.30 измерительным блоком 6. Знак измеренного сигнала характеризует направление градиента п. Информация о направлении градиента п с измерительного блока 6 поступает на программируемый генератор 2 импульсов тока, которые, проходя через намагничивающий соленоид 3, создают импульсное магнитное поле, которое последовательно намагничивает, а затем размагничивает локальную область испытуемого изделия, причем направление этих импульсов определяется в соответствии с информацией о знаке градиента п. После намагничивания и последующего размагничивания феррозондградиентометр 4 формирует сигналы, пропорциональные градиентам нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности после намагничивания и после размагничивания соответственно, которые поступают на измерительный блок 6. С измерительного блока 6 сигналы, пропорциональные сумме градиентов после намагничивания и после размагничивания, поступают на индикатор 7, по показаниям которого и по заранее установленным корреляционным связям определяют механические свойства ферромагнитного изделия. Техническим результатом осуществления предлагаемого способа является снижение влияния магнитной предыстории изделия на результаты контроля его механических свойств. Так, на образцах из стали 45 после закалки при температуре 85010 С при их случайной намагниченности, характеризующейся градиентом п величиной 700102 А/м 2, выбор направления намагничивающего и размагничивающего полей с учетом направления градиента п нормальной составляющей напряженности поля случайной остаточной намагниченности изделия позволяет снизить погрешность измерения с 20 до 6 . Источники информации 1. Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. - Минск Наука и техника, 1980. - С. 140-141, 151-162. 2. Мельгуй М.А., Кратиров В.Б. Способ определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов. - А.с. СССР 708795 // Бюл. изобр. - 1982. -34. С. 302-303. 3. Мельгуй М.А., Пиунов В.Д., Кратиров В.Б. Способ контроля механических свойств изделий из ферромагнитных материалов. - А.с. СССР 728068 // Бюл. изобр. - 1981.21.- С. 261. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5