Способ идентификации напряженно-деформированного состояния изделий из ферромагнитных материалов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Научный центр проблем меха-ники машин НАН Беларуси(73) Патентообладатель Научный центр проблем механики машин НАН Беларуси(57) Способ идентификации напряженно-деформированного состояния изделий из ферромагнитных материалов, заключающийся в измерении уровня магнитной анизотропии материала, по которому судят о величине механических напряжений, отличающийся тем, что дополнительно измеряют величину остаточной намагниченности локально намагниченного участка материала изделия, по которой выбирают соответствующую этой степени деформации зависимость уровня магнитной анизотропии от величины механических напряжений, а о величине механических напряжений судят по уровню магнитной анизотропии в соответствии с выбранной зависимостью.(56) Большаков В.Н. и др. Магнитоанизотропный метод определения механических напряжений. Физические свойства металлов и проблемы неразрушающего контроля. - Мн. Наука и техника, 1978. - С. 93-97.372428, 1973.2116635 С 1, 1998. Фиг. 1 Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для определения величины механических напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов. 4145 1 Известен способ 2 определения величины механических напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов, заключающийся в измерении разности магнитных потоков в двух взаимно-перпендикулярных направлениях на поверхности контролируемого изделия и по величине этой разности судят о величине механических напряжений в материале изделия. Недостатком данного способа является то, что он может быть применим только для изотропных в магнитном отношении материалов, когда единственной причиной анизотропии магнитных свойств могут быть только механические напряжения. Из известных способов наиболее близким по технической сущности является способ определения механических напряжений 1, заключающийся в перемагничивании контролируемого изделия переменным магнитным полем с частотойи периодическом изменении направления перемагничивания с частотой , причеммного больше , и регистрации степени модуляции магнитного потока, по которой судят об уровне магнитной анизотропии материала, и по соответствующим градуировочным зависимостям определяют величину механических напряжений. Недостатком данного способа является то, что он может быть использован для определения величины механических напряжений только для изначально магнитоизотропных материалов. В то же время хорошо известно, что пластическая деформация приводит к появлению в материале анизотропии магнитных свойств даже в отсутствие механических напряжений от внешней нагрузки. В этом случае возникают трудности в разделении вкладов в магнитную анизотропию от пластической деформации и от механических напряжений и, следовательно, в определении истинной величины механических напряжений. Сущность данного изобретения заключается в том, что для повышения информативности и достоверности определения величины механических напряжений в пластически деформированных материалах предлагается дополнительно измерять величину остаточной намагниченности локально намагниченного участка контролируемого изделия. Как показали исследования на различных ферромагнитных материалах, величина остаточной намагниченности однозначно связана со степенью пластической деформации материала. Поэтому, имея заранее построенный набор градуировочных зависимостей уровня магнитной анизотропии от величины механических напряжений для материала с различной степенью пластической деформации, по результатам измерения остаточной намагниченности можно выбрать соответствующую градуировочную зависимость и определить величину механических напряжений для материала с данной степенью пластической деформации. На фиг. 1 представлены зависимости уровня магнитной анизотропииот величины механических напряженийдля одного и того же материала, но с разной степенью пластической деформации ост. Как видно,пластическая деформация приводит к появлению магнитной анизотропии даже в отсутствие механических напряжений, причем уровень этой анизотропии практически не зависит от степени пластической деформации. В то же время наклон так называемых градуировочных зависимостейдля разных степеней пластической деформации существенно отличается. Таким образом, в отсутствие информации о степени пластической деформации не представляется возможным однозначно выбрать соответствующую градуировочную зависимость. На фиг. 2 представлена зависимость остаточной намагниченностиот степени пластической деформации ост. для материала, градуировочные зависимости которого представлены на фиг. 1. Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Из материала, соответствующего материалу контролируемого изделия, изготавливают образцы, например, в виде пластин, которые деформируют на испытательной машине до различных степеней пластической деформации. После деформации образцы локально намагничивают, например, с помощью электромагнита и измеряют величину остаточной намагниченности феррозондом или датчиком Холла. По полученным результатам определяют зависимость величины остаточной намагниченности от степени пластической деформации, аналогичную представленной на фиг. 2. Затем образцыс разной степенью пластической деформации нагружают на испытательной машине и регистрируют зависимости уровня магнитной анизотропии от величины механических напряжений, и получают набор градуировочных зависимостей, аналогичных представленным на фиг. 1. Для регистрации уровня магнитной анизотропии может быть использовано устройство, применяемое для реализации способа,выбранного в качестве прототипа. Для определения величины механических напряжений в контролируемом изделии вначале измеряют уровень магнитной анизотропии на контролируемом участке изделия. Затем этот участок намагничивают и измеряют величину остаточной намагниченности, и по зависимости, представленной на фиг. 2, определяют степень пластической деформации материала контролируемого изделия, в соответствии с которой и выбирают необходимую градуировочную зависимость для определения величины механических напряжений. Источники информации 1. Большаков В.Н. и др. Магнитоанизотропный метод определения механических напряжений. Физические свойства металлов и проблемы неразрушающего контроля. - Мн. Наука и техника, 1978. - С. 93-97. 2.372428, 1973. 2 Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3