Неразрушающие методы контроля материалов. Учебное пособие

После окончания коммутации, когда ключ П1 находится в положении1,баллистическийгальванометрподключаетсякизмерительнойкатушкеWB.ЗатемпереключательП1 быстропереводится в противоположное положение 2. При этом измеряется отброс баллистическогогальванометраα,вызванныйпереключениемнаправленияполя.Величинаотбросадолжнабытьнеменее100малых делений шкалы. Чувствительность гальванометра регулируется магазиномсопротивленияR.Измеренияотбросавыполняютсятри раза. Если проведенная магнитная подготовка была достаточной, величины последовательных отбросов совпадают. В противном случае подготовку (коммутацию поля) повторяют.

За величину отброса берется разность отсчетов между максимальнымотклонением«зайчика»гальванометраприпервомотбросепослепереключенияполяиначальнымположением«зайчика».

Посколькупериодколебанийгальванометра~20секунд,время возврата к исходному положению очень велико. Для ускорения процесса установки гальванометра в начальное положение предусмотренэлектромагнитныйдемпферрамкигальванометра,включаемый кнопкой К1 (см. рис. 7.4). Нажатие кнопки при подходе «зайчика» гальванометра к начальному положению приводит к резкомуторможениюдвижениярамкигальванометраиостановке «зайчика» вблизи нулевого положения. Полного совпадения с нулевойотметкойнетребуется.Заисходноезначениедляследующего измерения допустимо брать отсчет, который находится вблизи нулевой отметки, если скорость движения зайчика гальванометра не превышает одного-двух малых делений шкалы за секунду.

Среднее значение магнитной индукции в катушке с числом витков Wb и сечением Sk:

B = Cδ′α ,

2SkWb

гдеC'δ —баллистическаяпостояннаяустановки;α–отбросгальва- нометра.

Измеренное значение индукции В отличается от индукции В0 в образце. Измеренный магнитный поток ВSк складывается

91

из магнитного потока образца В0S0 и потока в зазоре между измерительной катушкой и образцом, равным μ0H(Sk – S0):

BSk = B0S0 +(Sk −S0 )µ0 H.

Индукция в образце находится из уравнения

Напряженность поля Н определяется при том же значении намагничивающего тока. Для этого баллистический гальванометр подключаетсяпереключателемП2 кизмерительнойкатушкеполяWH.

Рассчитывается напряженность поля по формуле

где КH = SHWK; SH – сечение; WK – число витков катушки поля. Коэффициент 2 ставится, если измерение поля проводится при изменении направления тока намагничивания от +Н до –Н (из положения переключателя П1 = 1 в положение 2 или наоборот). Если измерение ведется при выключении тока от +Н до 0,

то коэффициент 2 опускается.

ПослеизмеренияВ и Нприданномтокенамагничиванияустанавливается большее значение тока, вновь проводится магнитная подготовкаобразцаипоследовательностьизмеренийповторяется.

Величинанамагничивающеготокадолжнатолькоувеличиваться.Принеобходимостиуменьшитьнамагничивающийтокобразец должен быть полностью размагничен. Только после этого можно проводить измерения при меньшем значении тока поля.

7.4. Измерение петли гистерезиса

Схемаустановкиприизмерениипетлигистерезисаприведенана рис.7.5.ПрипроведенииизмеренийпереключательПналицевой панели прибора (на рис. 7.5 не указан) должен находиться в положении НC. В отличие от схемы (см. рис. 7.4), применяемой при измерении коммутационной кривой, в этой схеме предусмотрена

92

WH

К2

Рис. 7.5. Схема баллистической установки БУ-3 при измерении петли гистерезиса

возможностьодновременногоизменениянамагничивающеготока по величине и направлению. При переводе переключателя П1 из положения 1 в положение 2 величина тока изменяется скачком. Начальное значение тока в положении 1 устанавливается реостатом R1, меньшее конечное в положении 2 – реостатом R2. Схема установкипозволяетизмерятьлишьчастьпетлигистерезисамежду точками а, b, с (см. рис. 7.1, а).

Измерениепетлигистерезиса.Этотпроцессизмеренияначинаетсясустановкимаксимальноготока,соответствующегоНm (см.рис. 7.1). Для этого основной переключатель П переводится в положение Н. После этого переключатель П1 переводится в положение 1 иреостатомR1 устанавливаетсяпоамперметрутребуемоезначение тока.Послеэтогопроводитсямагнитнаяподготовка.КлючК2 замкнут,еслиП1 находитсявположенииН.Поокончаниимагнитной подготовки ключ П1 оставляется в положении 1.

93

Первая точка петли гистерезиса, соответствующая остаточной индукции, получается при выключении намагничивающего тока. Переключатель П1 переводится в нейтральное положение. При этом измеряется разность индукции B1, соответствующая изменению B (см. рис. 7.1, б):

∆Bi = Cδ′α .

WbSk

Измерение остальных точек петли гистерезиса производится следующим образом. Установив переключатель П1 в положение 2 реостатомR2,задаютзначениетока,соответствующеетребуемому значению поля Н. Затем замыкают ключ К2 (переводят ключ П в положение Н) и проводят магнитную подготовку при максимальном поле Нm. После подготовки переключатель П1 оставляют в положении 1, размыкают ключ К2, переводя П в НC и включив измерительнуюкатушкуWB,переводятпереключательП1 изположения1вположение2.Отбросгальванометрапозволяетопределить

находят действительные величины изменения индукции образца. При вычислении В0 необходимо учитывать, что изменение поля при изменении Bi будет (Hm + Hi).

ИзмерениенапряженностиполяHi производитсяобычнымобразом, включив катушку поля WH и изменив состояние переключателяП1 изположения2внейтральноеположение.Естественно, при этом в формуле вместо значения 2 должно стоять значение 1.

В отчете должны быть представлены следующие сведения.

1.Схема установки.

2.Результаты измерения коммутационной кривой намагничивания.

3.Результаты измерения трех петель гистерезиса (одна из них должна быть предельной).

94

4.РезультатыопределениявеличинBR,НC,BНC икоэффициента прямоугольности.

5.Графики:

а) коммутационной кривой намагничивания; б) трех петель гистерезиса;

в)зависимостьдифференциальнойпроницаемости,определенной покоммутационнойкривойнамагничиванияотнапряженностиполя;

г) график магнитной энергии ВН/2.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Кайно Г. Акустические волны / Г. Кайно. – М. : Мир, 1990. – 645 с. КиферИ.И.Испытанияферромагнитныхматериалов/И.И.Кифер.–

М. : Энергия, 1969. – 360 с.

Крауткремер Й. Ультразвуковой контроль материалов : справочное издание : [пер. с нем.] / Й. Крауткремер, Г. Крауткремер. – М. : Метал-

лургия, 1991. – 752 с.

КретовЕ.Ф.Ультразвуковаядефектоскопиявмашиностроении:учеб. пособие / Е. Ф. Кретов. – СПб : Радиоавионика, 1995. – 315 с.

КришталМ.А.Внутреннеетрениеиструктураметаллов/М.А.Криштал, С. А. Головин. – М. : Металлургия, 1976. – 375 с.

ЛившицБ.Г.Физическиесвойстваметалловисплавов/Б.Г.Лившиц.–

М. : Машгиз, 1959. – 368 с.

Методыакустическогоконтроляметаллов/Н.П.Алешин[идр.].–М.: Машиностроение, 1989. – 451 c.

Ермолов И. Н. Неразрушающий контроль : справочник : в 7 т. Т. 3. Ультразвуковой контроль / И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге ; под общ. ред. В. В. Клюева. – М. : Машиностроение, 2004. – С. 732–751.

НовикА.Релаксационныеявлениявкристаллах/А.Новик,Б.Берри.–

М. : Атомиздат, 1975. – 472 с.

ПостниковВ.С.Внутреннеетрениевметаллах/В.С.Постников.–М.: Металлургия, 1974. – 352 с.

ТимошенкоС.П. Колебаниявинженерномделе/С.П.Тимошенко.–

М. : Наука, 1967. – 444 с.

Челноков В. А. Акустические методы диагностики материалов : учеб. пособие / В. А. Челноков. – Л. : ЛПИ, 1989. – 88 с.

Чечерников В. И. Магнитныеизмерения / В. И.Чечерников. –Изд.-

во МГУ, 1963. – 10 с.

Шьюмон П. Диффузия в твердых телах / П. Шьюмон. – М. : Метал-

лургия, 1966. – 196 с.

95

Приложение

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт прикладной математики и механики Высшая школа механики и процессов управления

Инженерный практикум по неразрушающим методам

Отчет по лабораторной работе № «Наименование»

Студент: Группа:

Преподаватель:

г. Санкт-Петербург 20__

96

План отчета

1.Цель работы.

2.Задачи, решаемые при выполнении работы.

3.Объект исследования.

4.Метод экспериментального исследования.

5.Рабочие формулы и исходные данные.

6.Используемые измерительные приборы (вносятся в таблицу).

7.Схема установки.

8.Результаты прямых измерений и их обработки (таблицы, примеры расчетов).

9.Расчет результатов косвенных измерений (таблицы, примеры расчетов).

10.Расчет погрешностей измерений (для прямых и косвенных измерений).

11.Графики.

12.Окончательные результаты.

13.Выводы и анализ результатов работы.

14.Дополнительные задания.

15.Выполнение дополнительных заданий.

16.Замечания преподавателя (исправления, вызванные замечаниями преподавателя, также помещают в этот пункт).

При оформлении отчета следует соблюдать следующие требования.

1.Пункты 1–13 обязательно должны быть заполнены.

2.Необходимые исправления вносятся непосредственно в отчет.

3.Приложения 1 и 2 вкладываются в бланк отчета.

97

4.Должныучитыватьсярекомендациипооформлениюотчетаолабораторной работе:

а) отчет должен быть составлен аккуратно, с соблюдением правил оформления бланка отчета (допускается изготовление студентом прото- кола-отчета с помощью персонального компьютера);

б)призаполнениипротокола-отчетанеобходимоправильнозаполнить таблицы измерительных приборов;

в)ккаждомуотчетудолжнабытьприложена(наотдельномлисте)принципиальная схема экспериментальной установки с пояснениями к ней; г)необходимопредставитьрезультатыэкспериментальныхизмерений, как в табличной, так и в графической форме, графики выполняются на

миллиметровой бумаге мягким карандашом; д) окончательный результат должен быть записан в соответствии с

принятыми правилами (обязательна оценка погрешности полученного результата и соблюдение правил округления при записи окончательного результата и погрешности в заключительной строке);

е) обязательно должен быть сделан краткий вывод, не являющийся констатацией факта выполнения лабораторной работы или пересказом порядка ее выполнения.

Типичныминедочетамиприоформленииотчетаявляютсяотсутствие наименованийединицизмеренийфизическихвеличин,нерациональный выбормасштабовкоординатныхосейнаграфиках,отсутствиеобозначений экспериментальных точек и пояснений на графиках и т. д.

Подробноправилазаполненияиоформлениябланкапротокола-отчета изложены в методических указаниях к конкретной лабораторной работе и по обработке экспериментальных результатов, имеющихся в учебной библиотеке. Лабораторные работы, которые студент не сделал в течение семестра по уважительной причине, могут быть выполнены им на дополнительных занятиях в учебной лаборатории. Допуск к выполнению пропущенной лабораторной работы студент должен получить у преподавателя, ведущего занятия в данной учебной группе, который внесет соответствующую запись в журнал учета дополнительных лабораторных занятий, хранящийся в учебной лаборатории.

98