Индукции деталей с большим коэффициентом размагничивания

Приборы контроля механических свойств по остаточной индукции тела. Короткие детали с большим коэффициентом размагничивания имеют петлю гистерезиса (в координатах индукция – напряженность внешнего магнитного поля), сильно наклоненную к оси напряженности поля. При этом участок петли во втором квадранте становится прямолинейным (рис. 2.60).

Отношение остаточной индукции к напряженности поля для таких деталей является величиной постоянной, зависящей только от коэффициента размагничивания, который практически определяется отношением длины детали к ее сечению. Поэтому остаточная индукция становится характеристикой коэрцитивности материала детали.

Аналогичное положение имеет место в случае, когда участок детали намагничен локально с помощью цилиндрического постоянного магнита или электромагнита. В этом случае остаточная индукция и пропорциональная ей нормальная составляющая локального магнитного поля

участка детали также становится мерой коэрцитивности материала. На этом принципе разработана серия коэрцитиметров «с точечным полюсом», служащих для структурного анализа (контроль твердости, режимов термической обработки и т.п.). Остаточная индукция деталей с большим коэффициентом размагничивания может быть определена индукционным (деталь перемещают через измерительную катушку) или феррозондовым (измеряют магнитный момент детали) способами.

Приборы контроля физико-механических свойств по магнитной проницаемости. Приборы для контроля физико-механический свойств материала деталей, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости, в ряде случаев более удобны, чем коэрцитиметры, проще в автоматизации и иногда дают более четкие корреляционные зависимости между измеряемыми и контролируемыми характеристиками.

В измерительной технике применяют два основных способа измерения магнитной проницаемости: логометрический и индукционный. Первый из них основан на принципе действия логометров, измеряющих отношение значений двух параметров. В нашем случае необходимо, чтобы ток в одной обмотке логометра был пропорционален индукции, во второй – напряженности намагничивающего поля. Логометр включается по схеме вольтметра-амперметра и, если необходимо, через усилители мощности.

Индукционный метод измерения магнитной (динамической) проницаемости основан на том, что если поддерживать неизменной амплитуду напряженности магнитного поля, то амплитудная (или динамическая) проницаемость будет пропорциональна амплитуде индукции в контролируемой детали (если ее размеры остаются неизменными). Обычно используют дифференциальную схему, с помощью которой определяют изменение магнитной проницаемости контролируемой детали по сравнению с магнитной проницаемостью образца.

Измерители магнитных шумов. Один из основных механизмов процесса намагничивания и перемагничивания заключается в смещении доменных границ между областями спонтанного намагничивания. Чтобы произошло необратимое смещение границы, необходимо чтобы приложенное поле превысило некоторый критический для данной границы уровень (см. п. 3.4), связанный с зависимостью энергии граничного слоя от имеющихся в ферромагнетике неоднородностей (наличия и распределения в нем микропор, дислокаций, напряжений, включений и т.п.). Характеристики эффекта Баркгаузена зависят от механической и термической обработки материала и могут использоваться для определения качестваизделий.

Структурно чувствительные параметры эффекта Баркгаузена:

– число скачков, происходящих в единицу времени;

– временные интервалы между скачками;

– форма и длительность скачков (в электропроводящих материалах длительность скачков соответствует частотному диапазону 10² - 10⁵ Гц);

– магнитный момент скачка (усредненный или максимальный);

– спектральное распределение скачков.

На рис. 2.61 показана блок-схема установки для определения параметров эффекта Баркгаузена. Намагничивающее устройство установки представляет собой соленоид (1), питаемый через фильтр (9) от низкочастотного источника регулируемого переменного напряжения (8). Перемагничивание может производиться синусоидальным или линейно изменяющимся (пилообразным) током. Длина соленоида выбирается такой, что испытуемый образец находится в зоне однородного поля. Частота перемагничивающего тока может составлять от долей до десятков герц.

Рис. 2.61. Блок-схема установки для измерения параметров

эффекта Баркгаузена

Измерительная катушка (2) помещена внутри соленоида и состоит из нескольких тысяч витков. Компенсационная катушка (3) служит для уменьшения начальной ЭДС (при отсутствии образца). ЭДС на измерительной катушке усиливается низкошумящим широкополосным усилителем (4) с коэффициентом усиления 10⁵-10⁶. К выходу усилителя подключается электронный или шлейфовый осциллограф (5) для записи и наблюдения скачков Баркгаузена и определения их длительности. При этом возможно и целесообразно применение аналого-цифровых преобразователей (6) и компьютерного анализа сигналов (7).

К настоящему времени разработано множество приборов магнитного контроля, однако каждый год появляются новые разработки на базе микропроцессорных и компьютерных технологий.