SU1113732A1 - Electromagnetic acoustic method of quality control of articles of ferromagnetic materials - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийс  В том, что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМА-преобразовател  воздействуют на локальный участок контролируемого издели , при1сладывают к этому участку издели  посто нное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемным ЭМА-преобра- зователем и измен ют величину магнитного пол  в локальном участке издели  до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определ ют результат контрол , отличающийс  тем, что, с целью повышеЕ{и  надежности контрол , предварительно весь объем контролируемого- издели  намагничивают до насыщени  другим посто н-g ным магнитным полем противоположного знака и сохран ют в процессе контрол  неизменными знак и величину этого пол .Electromagnetic-acoustic METHOD FOR QUALITY CONTROL PRODUCTS FROM ferromagnetic materials, comprising in that the high-frequency electromagnetic field excitation EMA-transducer act on a local site of a controlled article pri1sladyvayut to that portion of the article a constant magnetic field, is recorded acoustic signal excited due to the magnetostrictive effect, EMA converter and change the magnetic field in the local part of the product until the registration acoustic signal, the value of which determines the result of the control, characterized in that, for the purpose of higher E (and reliability of control), the entire volume of the monitored product is preliminarily magnetized to saturation with another constant magnetic field of opposite sign and stored during the control unchanged sign and value of this gender.

Description

Изобретение относитс  к методам и средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано дл  неразрушающего акустического контрол  структурных свойств издели из ферромагнитных материалов.The invention relates to methods and means of measuring instrumentation and can be used for non-destructive acoustic control of the structural properties of a product made of ferromagnetic materials.

Известен бесконтактный электромагнитно-акустический (ЭМА) способ контрол  качества изделий из ферромагнитных материалов, заключающийс  в том, что при наличии высокочастотного электромагнитного пол  создаваемого при помощи ЭМА-преобра зовател  на локальном участке контролируемого издели , к изделию пригкладывают посто нное магнитное поле за счет магнитострикционного эффекта возбуждают упругие колебани , охватывающие весь объем издели , реrffcTpHpyiOT акустический сигнал приемным ЭМА-преобразователем и по этому сигналу определ ют качество контролируемого издели  СП.A non-contact electromagnetic-acoustic (EMA) method for quality control of products made of ferromagnetic materials is known, which means that if there is a high-frequency electromagnetic field created with an EMA converter in the local area of the product being tested, a constant magnetic field is applied to the product due to the magnetostriction effect. excite elastic oscillations covering the entire volume of the product, reffcTpHpyiOT the acoustic signal by the receiving EMA transducer and by this signal determine to honors controlled JV article.

Известный способ обладает низкой надежностью контрол  из-за малой величины акустического сигнала.The known method has a low reliability of control due to the small value of the acoustic signal.

Наиболее близким к изобретению  л етс  способ электромагнитно-акустческого (ЭМА) контрол  качества издлий из ферромагнитных материалов,заключающийс  в том,что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМА-преобразовател  воздействуют на локальный участок контролируемого 1 здели , прикладывают к этому участку издели  посто нное мазгннтиое поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет Мс1гнитострикционного эффекта, приемным ЭМА-преобразователем и измен ют величину магнитного пол  в локальном участке издели  до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определ ют результат контрол  12.The closest to the invention is a method of electromagnetic-acoustic (EMA) quality control from ferromagnetic materials, which consists in the fact that a constant maznntiy field is applied to the local area of the controlled 1 high-frequency electromagnetic field of the EMA transducer, register the acoustic signal excited due to the Mc1nitostriction effect by the receiving EMA converter and change the magnitude of the magnetic field in the local area the product until the maximum acoustic signal is recorded, the magnitude of which determines the result of the control 12.

Этот способ хот  и позвол ет повысить надежность контрол  за счет регистрации максимального акустического сигнала, соответствующего определенному значению пол  намагничивани , но обладает недостаточной надежностью контрол ..This method, although it allows to increase the reliability of control by registering the maximum acoustic signal corresponding to a specific value of the magnetization field, but has insufficient reliability of control.

Это св зано с тем, что акустический сигнал частично затухает в объеме ферромагнетика.This is due to the fact that the acoustic signal is partially attenuated in the volume of the ferromagnet.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности контрол  за счет увеличени  акустического сигнала.The aim of the invention is to increase the reliability of control by increasing the acoustic signal.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно электромагнитноакустическому .способу контрол  изделий из ферромагнитных материалов,The goal is achieved by the fact that, according to the electromagnetic method of controlling products made of ferromagnetic materials,

заключающемус  в том,что высокочас- тотным электромагнитным полем возбуждающего ЭМА.-преобразовател  воздействуют на локальный участок контролируемого издели , прикладывают к этому участку издели  посто нное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемйым ЭМА-преобразователем и измен ют величину магнитного пол  в локальном участке издели  до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определ ют результат контрол , предварительно весь объем контролируемо0 го издели  намагничивают до насыщени  другим посто нным магнитным полем противоположного знака и сохран ют в процессе контрол  неизменными знак и величину этого пол ,concluding that the high-frequency electromagnetic field of the exciting EMA.converter affects the local area of the product under test, applies a constant magnetic field to this area of the product, records the acoustic signal excited by the magnetostriction effect received by the EMA converter and changes the value the magnetic field in the local area of the product until the registration of the maximum acoustic signal, the magnitude of which determines the result of the control, the preliminary of the whole volume of the article kontroliruemo0 magnetize to saturation other constant magnetic field of opposite sign and stored in the process control constant sign and magnitude of this field,

5 Сущность способа основана на следующих физических представлени х.5 The essence of the method is based on the following physical representations.

Суммарное затухание упругих колебаний -Оч во всем объеме ферромагнетика , где имеют место акустическиеThe total attenuation of the elastic oscillations is -Och in the whole volume of the ferromagnet, where the acoustic

0 колебани , складываетс  из чисто0 vibrations, stacked purely

акустического затухани  -S- и магнитомеханического затухани  -9 , При малых потер х на акустическое излучение в окружающую среду величина -9acoustic attenuation -S- and magnetomechanical attenuation -9, With small losses on acoustic radiation into the environment the magnitude -9

целиком обусловлена рассе нием и поглощением упругих колебаний на зенах металла и дефектах, несет информацию о качестве издели  и не зависит от магнитного состо ни . Напротив , магнитомеханическое затухание -й , складывающеес  из потерь на макро- и микровихревые токи и на магнитомеханический гистерезис существенно зависит от магнитного состо ни  во всем объеме издели  с упругими колебани ми, характеризуемого посто нной магнитной индукцией В, и исчезает только при значени х В , соответствующих техническому насыщению ftg. В последнем случа величина акустического сигнала максимальна .entirely due to the scattering and absorption of elastic vibrations on the metal zen and defects, it carries information about the quality of the product and does not depend on the magnetic state. On the contrary, the magnetomechanical attenuation, which consists of losses due to macro and microvortex currents and magnetomechanical hysteresis, significantly depends on the magnetic state in the entire volume of the product with elastic oscillations, characterized by constant magnetic induction B, and disappears only at B values, appropriate technical saturation ftg. In the latter case, the magnitude of the acoustic signal is maximum.

Сохранение в процессе контрол  неизменными знака и величины пол , намагничивающего материал во всем объеме издели  до технического на .сыщени , приводит к тому, что все контролируемое изделие за исключением локальных участков под ЭМАпреобразовател ми остаетс  намагниченным до величины Вд. Регулируемые по величине локальные намагничивающие пол  складываютс  на локальных участках под ЭМА-преобразовател ми с неизменным по величине и противоположным по знаку насыщающим полем, и указанные локальные участки издели  размагничиваютс  до. величины индукции, соответствующей максимуму магнитострикционной чувствительности и максимальной эффективности возбуждени  и приема упругих колебаний (т,е, до В 80-90% &s ) , Таким образом , достигаетс  оптимальнее магнитное состо ние контролируемого издели  с максимальной магнитострикционной чувствительностью в зонах возСуждени  и приема упругих колебаний и с подавлением матнитомеханйческого затухани  во всем остальном объеме издели , в результате чего происходит увеличение полезного сигнала. На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ. Устройство содержит контролируемый образец 1, излучающий и приемный ЭМА-преобразователи 2 и 3 соответственно в виде проходных катушек, проходные катушки 4 и 5 системы локального намагничивани , приставные П-об разные магнитопроводы 6 и 7 систем локального намагничивани , электромагнит 8, генератор 9 качающейс  час тоты, частотомер 10, измеритель 11 амплитудно-частотных характеристик, вольтметр 12, потенциометр -13 дл  регулировки тока в обмотке электромагнита , амперметр 14, потенциометр 15 дл  регулировки тока в катушках систем локального намагничивани . Способ реализуетс  в резонансном режиме возбуждени  и приема упругих колебаний. Образец 1 с расположенными на нем :В зонах возбуждени  и приема упругих колебаний излучающим 2 и приемным 3 преобразовател ми и системами локаль ного намагничивани , состо щими из катушек 4 и 5 и приставных П-образных магнитопроводов б и 7, полюса которых в исходном положении удалены от поверхности образца 1, устана ливают между полюсами электромагнита 8, В излучающий преобразователь от генератора 9 подают высокочастотное напр жение, частота которого рав на частоте резонанса упругих колеба НИИ в образце и контролируетс  с по мощью частотомера 10, подключенного к выходу генератора 9, Возникающее при этом высокочастотное поле преоб разовател  2 воздействует на локаль ный участок образца под этим преобразователем . Пропускают по обмотке электромагнита 8 посто нный ток -и создают посто нное магнитное поле, намагничивающее весь образец. Возбуж даемые при этом за счет магнитострикционного эффекта на резонансной час-, тоте образца упругие колебани , охватывающие весь объем образца, регистрируют приемным преобразователем 3. Акустический сигнал U , соответствующий этим колебани м, наблюдают на экране измерител  11 и измер ют его величину вольтметром 12. С помощью потенциометра 13 увеличивают ток в обмотке, электромагнита 8 до тех пор, пока акустический сигнал не пройдет через свой максимум и не исчезнет. Ток, соответствующий исчезновению акустического сигнала (т.е. достижению технического насыщени  материала во всем объеме образца) фиксируют по показанию с1мперметра 4 и поддерживают неизменным по величине и . направлению в процессе контрол . После намагничивани  образца до технического насыщени  и исчезновени  акустического сигнала приближают полюса магнитопроводов б и 7 к поверхности Образца и подают в катушки 4 и 5 посто нный ток, создающий локальное поле .со ..знаком противоположным знаку пол  электромагнит та 8. Путем регулировки зазора между полюсами магнитопроводов б и 7 и образцом 1, а также путем регулировки с помощью потенциометра 15 величины , тока, протекающего через 4 и 5, регулируют величину посто нной магнитной индукции в зонах возбуждени  и приема до тех пор, пока согласно показани м измерител  11 и вольтметра 12 не будет получен акустический сигнал с максимальной амплитудой . По этому сигналу определ ют результат- контрол . Таким образом, предлагаемым способом получают максимальный сигнал с ЭМА-преобразовател  за счет получени  максимальной магнитострикционной чувствительности в зоне контрол  и подавлени  магнитомеханического затухани  во всем остальном объеме издели .Keeping the sign and size of the floor, which magnetizes the material in the entire volume of the product before the technical saturation, remains unchanged, it leads to the fact that the entire controlled product with the exception of the local areas under the EMA converters remains magnetized to the value of W. The magnitude-regulated local magnetizing fields are folded in the local areas under the EMA converters with the saturating field of the same magnitude and opposite in sign, and the local areas of the product demagnetized to. magnitude of induction corresponding to the maximum magnetostriction sensitivity and maximum efficiency of the excitation and reception of elastic vibrations (t, e, up to B 80-90% & s), Thus, the magnetic state of the controlled product with the maximum magnetostriction sensitivity in the zones of excitation and reception is optimally achieved elastic oscillations and with the suppression of matte-mechanical damping in the rest of the volume of the product, resulting in an increase in the useful signal. The drawing shows the block diagram of the device that implements the method. The device contains a controlled sample 1, emitting and receiving EMA converters 2 and 3, respectively, in the form of pass-through coils, pass-through coils 4 and 5 of the local magnetization system, added P-o different magnetic cores 6 and 7 of the local magnetization systems, electromagnet 8, oscillator 9 oscillating hour voltmeter, frequency meter 10, meter 11 amplitude-frequency characteristics, voltmeter 12, potentiometer -13 for adjusting the current in the electromagnet winding, ammeter 14, potentiometer 15 for adjusting the current in coils of local nama systems demagnetization. The method is implemented in a resonant mode of excitation and reception of elastic vibrations. Sample 1 with located on it: In the excitation and reception zones of elastic oscillations emitting 2 and receiving 3 converters and systems of local magnetization consisting of coils 4 and 5 and added U-shaped magnetic cores b and 7, whose poles in the initial position are removed from the surface of sample 1, they are installed between the poles of electromagnet 8, a radiating converter from generator 9 is supplied with high-frequency voltage, whose frequency is equal to the resonant frequency of elastic oscillations of the scientific research institute in the sample and is controlled by Oper 10, connected to the generator output 9, The high-frequency field of converter 2 arising in this case acts on the local part of the sample under this transducer. A constant current is passed through the winding of the electromagnet 8 - and they create a constant magnetic field that magnetizes the entire sample. The elastic oscillations excited by the magnetostriction effect on the resonant frequency of the sample, covering the entire volume of the sample, are recorded by the receiving transducer 3. The acoustic signal U corresponding to these vibrations is observed on the screen of the meter 11 and measured by a voltmeter 12. Using the potentiometer 13, the current in the winding is increased, the electromagnet 8 until the acoustic signal passes through its maximum and disappears. The current corresponding to the disappearance of the acoustic signal (i.e., the achievement of the technical saturation of the material in the entire volume of the sample) is fixed according to the reading of the C1 meter 4 and maintained unchanged in magnitude and. direction in the process of control. After the sample is magnetized to the technical saturation and disappearance of the acoustic signal, the poles of the magnetic cores b and 7 are brought closer to the surface of the Sample and a constant current is generated into the coils 4 and 5, creating a local field with the opposite sign opposite to the sign. magnetic circuits b and 7 and sample 1, as well as adjusting the magnitude of the current flowing through 4 and 5 with a potentiometer 15, regulate the magnitude of the constant magnetic induction in the excitation and reception zones until according to the indications the meter 11 and voltmeter 12 is received acoustic signal with maximum amplitude. This signal is used to determine the result-control. Thus, the proposed method obtains the maximum signal from the EMA converter by obtaining the maximum magnetostriction sensitivity in the control zone and suppressing the magnetomechanical attenuation throughout the entire volume of the product.

Claims (1)

ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что высокочастотным электромагнитным полем возбуждающегоELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC METHOD FOR QUALITY CONTROL OF PRODUCTS FROM FERROMAGNETIC MATERIALS, which consists in the fact that the high-frequency electromagnetic field of the exciting ЭМА-преобразователя воздействуют на локальный участок контролируемого изделия, прикладывают к этому участку изделия постоянное магнитное поле, регистрируют акустический сигнал, возбужденный за счет магнитострикционного эффекта, приемным ЭМА-преобразователем и изменяют величину магнитного поля в локальном участке изделия до момента регистрации максимального акустического сигнала, по величине которого определяют результат контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, предварительно весь объем контролируемого- изделия намагничивают до насыщения другим постоянным магнитным полем противоположного знака и сохраняют в процессе контроля неизменными знак и величину этого поля.The EMA transducer acts on the local part of the product being monitored, a constant magnetic field is applied to this part of the product, the acoustic signal excited by the magnetostrictive effect is recorded by the receiving EMA transducer, and the magnetic field in the local part of the product is changed until the maximum acoustic signal is detected, according to the value of which determines the result of control, characterized in that, in order to increase the reliability of control, first we control the entire volume ogo-products are magnetized until they are saturated with another constant magnetic field of the opposite sign and the sign and magnitude of this field are kept unchanged during the control process. SU „„ Ш3732SU „„ Ш3732