автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Контроль технологических напряжений в изделиях из высокопрочных сталей методом магнитных шумов

На правах рукописи

Народицкий Александр Михайлович

КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ МАГНИТНЫХ ШУМОВ

Специальность 05.11.13. - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Московской государственной академии приборостроения и информатики

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Филинов В.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Покровский А.Д.

кандидат технических наук Терехов Ю.Н.

Ведущая организация:

ЗАО "Научно Исследовательский Институт Интроскопии МНПО "Спектр".

Защита состоится «29» марта 2005г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.119.01 при Московской государственной академии приборостроения и информатики по адресу: 107846, г. Москва, Стромынка, 20

С диссертацией можно ознкомиться в библиотеке МГАПИ Автореферат разослан « 22 » февраля 2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, д.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Высокий технический уровень и эффективность производства в металлургических и металлообрабатывающих отраслях промышленности обеспечивается созданием и освоением ресурсосберегающих технологий с улучшением качества продукции. Значительные резервы в этой области связаны с научно обоснованным подходом к задаче регулирования напряженного состояния металлоизделий, существенно влияющего на надежность и долговечность техники, технологичность и металлоемкость конструкций, что подтверждает актуальность проблемы.

Эффективным подходом к анализу и регулированию остаточных напряжений в металлопродукции является системный подход, одну из ключевых позиций которого занимают вопросы измерений или контроля напряженного состояния металлоизделий на каждом этапе технологического процесса с учетом послеоперационной технологической наследственности. Контроль остаточных напряжений в заготовках и готовых деталях дает возможность выявлять изделия с недопустимым уровнем напряжений и проводить их технологическую доработку, используя различные методы воздействия на величину и распределение остаточных напряжений (ОН). Важную роль играет контроль ОН в процессе отработки технологии изготовления металлопродукции, позволяя выбрать оптимальные способы и режимы формообразования деталей.

Наиболее целесообразное решение этой задачи связано как с совершенствованием традиционных методов неразрушающего контроля (НК), так и с развитием сравнительно новых методов, таких как метод эффекта Баркгаузена (ЭБ), который получил в промышленности название метод магнитных шумов (МШ).

Имеются отличительные особенности в физике этого явления от других электромагнитных методов контроля: источником электромагнитного или акустического излучения является сам контролируемый объект по причине перестройки его доменной текстуры; большая локальность контроля, обеспеченная малой величиной объема скачкообразно перемагничивающейся области - возможность снимать

информацию в аналоговом или цифровом виде даже с очень тонких слоев образцов. Это позволяет, используя тесную связь магнитной текстуры со структурой деформированного металла, найти новые пути решение задачи контроля остаточных напряжений в деталях и разработки новых средств контроля.

Таким образом, основной задачей диссертации является развитие теории метода контроля и разработка новых средств НК, основанных на эффекте Баркгаузена, для целей НК и управления технологическими напряжениями.

Состояние проблемы. Широкое развитие в НК получил метод магнитных шумов, основанный на ЭБ. Большой вклад в становление этого

метода внесли работы Н.Н. Колачевского, В.М. Рудяка, В.В. Клюева, Э.С. Горкунова, В.Г. Герасимова, Г.В. Ломаева, В.В. Филинова, Н.С. Кузнецова, В.Л. Венгриновича, В.Н. Москвина, а также зарубежных исследователей - Ц. Гарднера (США), И. Шродера (США), И. Бартона (США), Л. Карьялайнена, К. Титто (Финляндия) и т.д. Вместе с тем, применение метода МШ в промышленности явно не соответствует его возможностям и требует комплексного решения исследовательских, конструкторских и методических задач. К их числу относятся вопросы более глубокого исследования взаимосвязи параметров сигналов МШ с технологическими ОН и структурными изменениями в конструкционных сталях, методическое обеспечение выбора информативных параметров и режимов контроля с наибольшей достоверностью результатов измерений, разработка принципов создания надежной контрольно-измерительной аппаратуры и методик контроля, приемлемых для производственных условий.

Энергетические и эмиссионные характеристики МШ определяются перестройкой магнитной текстуры ферромагнетика скачками Баркгаузена (СБ), и несут информацию об изменении физико-механических свойств металла в процессе технологии изготовления изделий.

Целью диссертационной работы является разработка новых методик и средств контроля технологических напряжений в высокопрочных конструкционных сталях, основанных на методе МШ.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи: анализ закономерностей изменения параметров огибающей магнитных шумов (ОМШ) в зависимости от уровня микро- и макронапряжений; экспериментальные исследования взаимосвязей параметров ОМШ на образцах углеродистых легированных и мартенситностареющих сталей; разработка аппаратуры и методик контроля технологических напряжений при оптимизации технологии изготовления и производства изделий из высокопрочных конструкционных сталей, таких как подшипниковые кольца и сложные сборочные соединения.

Методы исследования. Выполнение научных исследований проводилось с привлечением методов статистической физики, корреляционного анализа. Результаты теоретических положений проверялись экспериментально с использованием механических методов испытаний, результатов металлографического и рентгеноструктурного анализа, статистических методов обработки экспериментальных данных.

Новые научные результаты. В работе разработаны и исследованы:

1. Потенциально-энергетическая модель формирования огибающей магнитного шума (ОМШ), макропараметры которой, Вм - максимум, Нм -положение этого максимума по полю перемагничивания, определяются уровнем микро- и макронапряжений. Однозначный и обратный характер изменений Вм и Нм от уровня микро- и макронапряжений позволяет использовать параметры ОМШ для разработки новых алгоритмов контроля.

2. Методические основы контроля технологической наследственности, определяемой ОН, при оптимизации изготовления и

производства металлоизделии из высокопрочных конструкционных сталей.

3. Принципы построения и конструирования средств и методик контроля напряженного состояния деталей из высокопрочных сталей, использующие:

• для повышения чувствительности контроля уровня макронапряжений - параметр пропорциональный первому коэффициенту разложения в ряд Фурье ЭДС МШ при сканировании трубных заготовок по окружности;

• для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если структурное состояние контролируемого материала заранее неизвестно - параметр Р, пропорциональный произведению величины и поля максимума ОМШ;

4. Новые конструкции первичны преобразователи (ПП) МШ. Особенности использования их для контроля технологических напряжений.

5. Новые алгоритмы обработки сигналов МШ и микропроцессорный прибор для контроля механических напряжений в металлоизделиях.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

1. Теоретические и экспериментальные исследования МШ при нагружении высокопрочных сталей позволили разработать методику и прибор для оценки уровня действующих механических напряжений в процессе технологии производства металлоизделий из высокопрочных сталей.

2. Исследование технологической наследственности, определяемой ОН, в процессе производства металлоизделий с использованием МШ (на примере сборки металлоизделий и изготовления подшипниковых колец) позволило предложить и усовершенствовать технологию их изготовления.

3. Разработаны новые алгоритмы и микропроцессорный вариант прибора для контроля механических напряжений методом МШ.

4. Результаты работы реализованы в виде методик контроля технологических ОН и микропроцессорного варианта прибора контроля методом МШ и использованы на предприятиях машиностроительной отрасли ,например, НПЦ "Гарантия" Научно-исследовательского машиностроительного института.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены в 6-ти печатных работах и обсуждены на 2-ух международных конференциях: "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики", г.Сочи-2004; "Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления ", г.Ижевск-2004.

Структура диссертационной работы состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии из 106 наименований, приложения и изложена на 140 страницах машинописного текста, иллюстрируется 46 рисунками и 9 таблицами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Модель формирования огибающих МШ и характерные параметры, определяющие принципы построения методик и алгоритмов работы средств контроля микро- и макронапряжений в высокопрочных сталях, магнитошумовым методом.

2. Принципы и алгоритмы построения средств контроля технологических напряжений в высокопрочных сталях на основе параметров сигналов МШ.

3. Методические основы оценки технологических напряжений методом МШ при оптимизации производства металлоизделий из высокопрочных сталей на примерах изготовления подшипниковых колец и сложных сборочных соединений.

4. Разработка компьютерного варианта магнитошумового прибора, для контроля технологических напряжений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы, указаны наиболее крупные фундаментальные и прикладные исследования физики МШ, приведено краткое содержание работы и сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрен комплекс проблем управления остаточными напряжениями.

Существенную роль ОН играют в технологии производства корпусов боеприпасов из высокопрочных мартенситностареющих сталей. Исследования показали, что наиболее существенное влияние оказывают ОН на механические характеристики этих сталей, склонных к хрупкому разрушению: снижают статическую прочность, предел выносливости при циклических нагрузках, приводят к уменьшению износостойкости, изменяют формо-размеры изделий. Необходимо отметить, что определяющее значение во многих случаях имеет не характер распределения ОН по толщине детали, а величина и знак напряжений на ее поверхность, поскольку именно в поверхностных слоях сосредотачиваются микродефекты, которые становятся очагами разрушения практически при всех видах нагружения.

Сжимающие ОН существенную роль играют в технологии производства и в эксплуатации подшипников качения, работающих в тяжелых условиях циклического и повторно-статического нагружения. Анализ возможных причин отклонения формо-размеров подшипниковых колец следует выделить фактор наличия остаточных технологических напряжений в трубных заготовках, релаксация или перераспределение которых в процессе механической обработки может приводить к деформации и, соответственно, изменению формо-размеров подшипниковых колец.

Одним из наиболее чувствительных и оперативных методов НК макронапряжений является метод магнитных шумов. Определены и проанализированы основные области применения метода МШ в НК:

• контроль величины остаточных и приложенных напряжений;

• оценка параметров, коррелирующих с уровнем микронапряжений (структурного состояния, механических свойств, размера зерна);

• контроль характеристик, связанных с одновременным изменением микро- и макронапряжений (параметров поверхностного пластического деформирования, усталой повреждаемости, циклической долговечности).

Однако, широкое использование метода МШ в практике НК сдерживается тем, что отсутствует теоретическое обоснование выбора информативных параметров для оценки макронапряжений. Недостаточно изученными остаются особенности МШ контроля макронапряжений из высокопрочных марок сталей, таких как высоколегированные углеродистые и мартенситностареющие. Недостаточно систематизированы методические и аппаратурные аспекты контроля с учетом появления новых, ранее не контролируемых параметров качества.

На основе анализа перечисленных проблем практической реализации метода МШ при контроле макронапряжений сформулированы основные задачи исследований, намечены пути их решения.

Вторая глава посвящена разработке аналитической модели, связывающей параметры ОМШ с величиной макронапряжений и ее экспериментальной проверке.

Модель строиться на основе вывода о том, что форма ОМШ определяется функцией распределения величин критических полей в поликристаллическом ферромагнетике.

Согласно теории Керстена-Кондорского, величина критического поля , при котором происходит скачок междоменной границы, определяется

1

(1)

где 1г - намагниченность насыщения; А - константа обменной энергии; Я константа магнитострикции. К - константа кристаллографической анизотропии. (Г - механическое напряжение. Учитывая характер случайной функции для случая высокопрочных сталей можно прийти к заключению, что в выражении (1) является математическим ожиданием этой функции и отражает уровень макронапряжений, а параметр - ее

среднеквадратическим отклонением, отражающим уровень

микронапряжений.

Математическое описание функции распределения величин градиентов поверхностной энергии и, соответственно, значений получено на основе равновесных статистических распределений.

Применение этой теории предусматривает введение ряда упрощений и условий:

• распределение микронапряжений и связанное с ним распределение магнитных фаз в ферромагнетике имеет изотропный характер;

• процессы смещения границ между магнитными фазами статистически беспорядочны и происходят без изменения формы элементарных участков доменных границ;

• элементарный участок доменной границы можно считать малой системой, находящейся в энергетическом равновесии с объемом, состоящем из большого числа различных систем.

Введение этих условий позволяет применить каноническое распределение:

где Ь - множитель Лагранжа, который определяется величиной энергии микронапряжений в материале и, учитывая (1), может быть представлен в виде:

VК + Лсг,

1=-

аЛст,

(3)

Значение постоянной с определяется из условия, что сумма вероятностей Р(Н$ по всем возможным значениям поля Я (от О ДО оо) равна 1 и определяется:

с~

VК + Лста Летх

(4)

Выражение для функции распределения критических полей в трехмерном "пространстве величин" для случая анизотропной среды, когда направление действия макронапряжений совпадает с направлением перемагаичивания можно записать:

•¡Кэф^

В(Н)=Р(Н)=Са ехр

т[Щ>ф

Лет,

Я2ех{

аЛах

(5)

где - размерные коэффициенты.

Практическими условиями использования выражения (5) для анализа параметров ОМШ являются:

• линейный характер изменения поля перемагничивания (на практике обеспечивается треугольной формой тока перемагничивания ПП);

• одноосное нагружение исследуемого материала (обеспечивается соответствующей схемой нагружения);

• параллельность векторов напряженности поля перемагничивания и приложенной нагрузки (обеспечивается режимом намагничивания ПП).

Анализ выражения (5), определяющего форму ОМШ, и его графической интерпретации (рис.1) показал целесообразность использования при построении алгоритмов и средств контроля информативных параметров амплитуды (Вм) И ПОЛЯ (Нм) максимума ОМШ. Соотношения, определяющие зависимость В„ И Н„ от уровня микро- и макронапряжений, получены из условия с1В/(1Н=0:

Ц yal Ч

Рис.1. Характер изменения ОМШ для Рис 2. Зависимость максимальной амплитуды Вм и ряда значений макронапряжений ац при поля максимума Нм ОМШ от величины Ох:= 500МПа: макронапряжений бо.

1 -оь = -200 МПа, 2- ой = 0 МПа 3- оь = 250 МПа, 4. оь = 500 МПа.

Рис. 3. Структурная схема прибора АФС-3:

1 - интегратор, 2 - триггер Шмитта, 3 - усилитель мощности, 4 - пороговый элемент, 5 - ждущий мультивибратор, 6 - широкополосный усилитель, 7 - пороговый элемент, 8 и 10 - аналоговые ключи, 9 - детектор, 11 - интегратор, 12 - схема управления интегратором, 13 - аналоговое запоминающее устройство, 14 - аналого-цифровой преобразователь, 15 - цифровой индикатор Р.

На основе анализа взаимосвязи Вм И Нм показано, что в отсутствии макронапряжений функция ВМ=Р(Н>^ имеет обратно пропорциональный характер изменения, а произведение ВМ'НМ практически не зависит от величины микронапряжений. Действие макронапряжений: растягивающие

напряжения приводят к возрастанию Вм и уменьшению Нм, воздействие сжимающих напряжений носит обратный характер (рис.2).

Результаты исследований положены в основу алгоритма обработки параметров ОМШ - для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если величина макронапряжений заранее неизвестна - параметр

р=вм-нм.

Для экспериментального подтверждения теоретических исследований (формул 5,6) были использованы образы сталей: углеродистые легированные (30ХГСН2А, 45XI), высоколегированная мартенситностареющая (ЭП-836), шарикоподшипниковая ШХ15.

Различный уровень микронапряжений и, соответственно, прочностных свойств задавался посредством изменения температуры отпуска или старения образцов. Температуры отпуска и количество групп образцов сталей выбирались таким образом, чтобы степень изменения механических свойств между группами образцов составляла а весь диапазон изменения

охватывал наиболее часто встречающиеся в машиностроении режимы термообработки деталей из этих сталей.

После термообработки на трех образцах - свидетелях из каждой группы определялись механические свойства (О0.2 и твердость в единицах НВ или HRC, относительное сужение ударная вязкость KCV для мартенситностареющих сталей), исследовалась их структура.

При определении механических свойств использовались разрывные образцы по ГОСТ 1497-73, ударные по ГОСТ 9454-78 и стандартные методики испытаний.

Для исследований параметров МШ использовались плоские разрывные образцы с отверстиями под шпильки, сечением рабочей части 2x16 мм. Рабочие части образцов шлифовались до шероховатости поверхности Rz= 2,5мкм.

Нагружение образцов осуществлялось с помощью разрывной машины Р10, позволяющей создавать усилия до 105 Н и регистрировать диаграмму нагружения.

При исследовании параметров МШ использовался прибор «АФС», разработанный в МГАПИ (рис.3) с накладным преобразователем П -образного типа с режимами работы: частота тока перемагничивания 10 Гц, амплитуда тока перемагничивания 0,6 А, интервал осреднения 0,025 Тп. Для определения коэрцитивной силы тока размагничивания использовался коэрцитиметр КИФМ-1.

Исследование зависимости параметров МШ от величины макронапряжений при упругом деформировании проводилось по схеме нагружения образцов с последовательно возрастающей растягивающей (сжимающей) нагрузкой. Направление перемагничивания совпадало с направлением приложения нагрузки, тем самым обеспечивалась наибольшая чувствительность к приложенным напряжениям. Таким же образом цикл измерений проводиться для остаточных напряжений, когда образец

растягивался до значений напряжений, превышающих предел текучести, затем нагрузка снималась.

Для примера, на рис. 4 приведены огибающие МШ e(t) при различных значениях приложенных упругих напряжений (по первой схеме нагружения) для образцов стали 30ХГСН2А, на рис. 5 - зависимости среднеквадратических значений МШ Е и тока размагничивания 1р коэрцитиметра «КИФМ-1» от приложенных напряжений для той же стали.

Типичные ОМШ рис. 4 имеют один максимум который при увеличении растягивающих напряжений возрастает и его положение смещается в область меньших полей старта СБ. Среднеквадратическое значение МШ однозначно возрастает от сжимающих до растягивающих приложенных напряжений (рис. 4).

Зависимости рис. 5 в области упругих напряжений имеют общий характер для всех сталей независимо от их микроструктуры.

На начальном этапе нагружения значение Е увеличивается,

а 1р - уменьшается по закону, близкому к линейному. При увеличении напряжений в диапазоне степень изменения Е и

снижается, а при напряжениях близких к зависимости приобретают экстремальный характер. Такое поведение параметров положения максимума ОМШ объясняется одновременным изменением как эффективной кристаллографической анизотропии (£ + /1<тв) при увеличении а,, так и параметра в результате протекания процессов сначала микропластической а затем и макропластической деформации. Причем, на этапе макропластического деформирования процесс увеличения величины градиента микронапряжений становится превалирующим, что может приводить к некоторому снижению Е И увеличению 1р.

На рисунке 5 показано, что зависимости ведут себя

противоположным образом, так что параметр может иметь малую

чувствительность к изменениям микронапряжений и использован для контроля макронапряжений по единой зависимости в пределах данной марки стали.

В таблице 1 приведены зависимости параметра Р от растягивающих напряжений в образцах из углеродистых легированных сталей на основе статической обработки экспериментальных результатов.

Таблица 1

Марка стали Коэффициент Уравнение Доверительный интервал

корреляции линии регрессии ДЛЯ о-МПа 10"1

Ст.30ХГСН2А 0,612 0,56Р-1084 ±4,2

Ст.45Х1 0,432 0,86Р-1522 ±8,9

Данные, представленные в таблице 1 при доверительной вероятности 0,95, подтверждают возможность использования единой в пределах марки

стали зависимости Р — /(оъ) для контроля уровня макронапряжений углеродистых легированных сталей.

е(1), и В

Рис. 4. Огибающие МШ для стали Рис. 5. Зависимость среднеквадратических 30ХГСН2А при различных значениях значений МШ-Е и тока размагничивания приложенных напряжений 1Р от упругих растягивающих и

1- оо=-200 МПа, 2- оо=0, сжимающих напряжений в 30ХГСН2А.

3- ао=200 МПа, 4- ст0=400 МПа,

В третьей главе приведены исследования по применению метода МШ для контроля технологических напряжений.

Примером комплексного подхода к проблеме контроля ОН в поверхностных слоях металлопродукции является разработка методики оценки склонности к овализации подшипниковых колец из стали ШХ15 с использованием метода МШ.

Отклонение от крутости подшипникового кольца (овальность - А) определяется как разность максимального и минимального диаметра, является одним из существенных показателей качества подшипников, обеспечивающих долговечность и надежность их работы.

Анализ возможных причин отклонения формо-размеров подшипниковых колец показал, что основной причиной является технологическая наследственность, связанная с ОН в трубах - заготовках, релаксация или перераспределение которых в процессе операций формообразования и косовалковой правки может приводить к деформации и, соответственно, изменению формо-размеров колец.

Исследование зависимости средневыпрямленного значения ЭДС МШ от величины напряжений в кольцах стали ШХ15 проведенные с использованием приборов «АФС» показали, что их характер не отличается от приведенной на рис. 4, 5.

Результаты измерений представлялись в виде зависимости Е = /(х) и показаны на рис. 6. Распределение параметра Е по окружности трубных заготовок X имеет вид периодической функции, что указывает на

неравномерность распределения ОН, связанных с последней формообразующей технологической операцией (косовалковая правка), приводящей к деформированию поверхностного слоя по линии касания трубы и правильных валков.

Анализ зависимостей на рис. 6 показывает, что разброс параметра Е МШ относительно среднего значения для труб, овальность колец из которых превышала пределы допуска, выше, чем у колец в пределах допуска. Последнее позволило предложить методику на основе принципа относительного контроля, с использованием разложения зависимости изменения значения Е МШ при сканировании труб по окружности X в ряд Фурье, вычисление первого коэффициента этого ряда Р, по величине которого определяют склонность колец к овализации - Д.

Рис. 6. Распределение величины Е по мфужности трубы 0 107 мм (на верхнем графике трубы, при обработке которых овальность колец превышала пределы допуска; на нижнем - трубы, при обработке которых овальность колец не превышала пределы допуска).

Рис. 7. Зависимость параметра Б от Д

Полученная зависимость приведена на рис. 7 и имеет вид

уравнения линейной регрессии Р (к = 2,811-0,369 Р) с коэффициентом корреляции этих величин - 0.96. Показано, что для обеспечения достоверной оценки склонности к овализации необходимо учитывать влияние на результаты измерений Е следов косовалковой правки труб, представляющих собой зоны поверхностной пластической деформации металла. С этой целью, вычисление параметра Б должно проводиться для значения Е, усредненных по результатам измерений трех сечений трубы, расположенных на расстояниях, равных шага косовалковой правки.

Задача контроля технологических ОН в процессе сборки металлоизделий также имеет большое значение.

Был проведен комплекс исследований по определению причин разрушения изделий и разработке технологических мероприятий по обеспечению производства этих изделий.

На рис. 8 показаны основные конструктивные элементы той части изделия, которая имеет склонность к разрушению. Корпус содержит тонкостенную оболочку из стали ЭП-836, а также стержень и демпфер из тяжелого сплава на основе вольфрама. Демпфер крепится в оболочке с помощью резьбы, а стержень - за счет припоя из легкоплавкого сплава на основе цинка, заполняющего винтовые канавки между оболочкой и стержнем. Заполнение припоем проводится при температуре 400 °С. Осмотр разрушенных изделий показал, что основная масса разрушений проходила в области стыка демпфера со стержнем.

Оценка напряжений на поверхности корпуса проводилась с помощью прибора «АФС». Измерялась ЭДС МШ при сканировании поверхности корпуса в осевом и поперечном направлениях. На рис. 8 приведены данные этих измерений в осевом направлении на одном из корпусов опытной партии до, и после его сборки.

Анализ диаграмм показывает, что распределение Е после сборки становится существенно неравномерным: в зоне стыка демпфера и стержня величина Е достигает максимального значения, на 25 - 35 единиц, превышающих средний уровень до сборки. Сопоставление полученных результатов с данными регистрации МШ в стали ЭП-836 при различных напряжениях позволило предположить, что в процессе сборки корпуса в его оболочке возникают растягивающие напряжения, достигающие в зоне стыка демпфера и стержня величины - 300 - 400 МПа.

Расчеты показали, что причиной возникновения таких напряжений является технология сборки корпуса, которая приводила к попаданию и кристаллизации в полости между оболочкой и стержнем лишнего объема припоя, что в свою очередь при остывании корпуса сопровождалось созданием по всей поверхности оболочки постоянно действующих напряжений.

Исследование и испытание большого количества корпусов с использованием прибора «АФС» позволило усовершенствовать технологию их изготовления за счет обеспечения правильного режима охлаждения при сборке, введения дополнительной операции по герметизации резьбового соединения с помощью жидкого стекла исключающей затекание припоя в резьбу.

Проведенные исследования позволили разработать методику оценки механических напряжений в корпусах изделий. Методика включает: регистрацию величины ЭДС МШ на поверхности каждого собранного корпуса; фиксацию максимального значения ЭДС МШ, численное значение которого записывают на наружной поверхности каждого корпуса; отбор одного корпуса, с максимальным значением ЭДС МШ, для испытания в

растворе серной кислоты. При положительных результатах испытаний в кислоте (отсутствие трещин в корпусе) вся партия корпусов считается годной. При получении отрицательных результатов испытаний (в корпусе появляются трещины) проводится повторный отбор корпуса, когда испытанию подвергается корпус со значением ЭДС МШ ниже, чем ранее отобранный. Корпуса со значениями ЭДС МШ выше, повторно отобранного, бракуются.

Рис. 8. Конструкция собранного корпуса (1 - оболочка; 2 -стержень; 3 - демпфер; 4 -припой;) эпюра напряжений (а) и характерный вид распределения величины Е по длине оболочки: б - до сборки; в - после сборки с охлаждением на воздухе; г -после сборки с охлаждением в воде.

Таким образом, показано, что метод магнитных шумов может решать проблему контроля ОН в поверхностных слоях металлоизделий, по результатам которого производится: корректировка технологического процесса на этапах разработки и опытных испытаний, отбраковка изделий с недопустимым уровнем механических напряжений в технологическом процессе их производства.

В четвертой главе показаны аппаратурные и методические возможности повышения достоверности контроля методом МШ. Рассмотрены особенности применения преобразователей МШ с круговой диаграммой направленности вектора напряженности поля перемагничивания для выявления участков повышенного уровня одноосных макронапряжений, когда направление действия этих напряжений заранее неизвестно. В случае изотропного распределения напряжений в перемагничиваемом объёме корректность соотношения (5) сохраняется. Воздействие макронапряжений изменяет величину эффективной кристаллографической анизотропии в плоскости перемагничивания по эллиптическому закону. Описание формы ОМШ в этих условиях с учетом коэффициента Пуассона V, относительно изотропного состояния, может быть получено из соотношения (5), в котором:

Л" , А -•

л-К

(7)

Графический анализ полученного выражения (7) показывает, что неоднозначный характер изменений ограничивает применение таких

преобразователей при контроле одноосных макронапряжений диапазоном

С целью повышения достоверности результатов магнитошумового контроля, возникает необходимость оценить влияние макронапряжений на толщину информативного слоя, а также рассмотреть вопрос о целесообразности дополнительной подготовки поверхности образцов перед измерениями параметров МШ.

В исследованиях толщины информативного слоя и влияния на него механических напряжений исследован способ, основанный на сравнении величин МШ при различных схемах упругого нагружения образцов.

Выбранные схемы нагружения должны обеспечивать равенство напряжений на поверхности образца, при этом эпюры напряжений по его толщине должны быть различны.

Наиболее полно этим требованиям соответствуют испытания плоских образцов на одноосное растяжение и четырехточечный изгиб. Эпюры напряжений, возникающих при этом в образце, приведены на рис. 9.

Полагая, что регистрируемые при нагружении значения МШ пропорциональны площадям эпюр напряжений, ограниченным нижней границей информативного слоя А, можно записать:

(ё-А)Д

ЕР ~оР -А; Еи ~сти •

(8)

Пользуясь выражениями (8), величину Д можно определить из

соотношений:

при равенстве напряжений на поверхности образца.

Экспериментальные исследования по определению Д проводились на плоских образцах из стали ЭП-836 толщиной 3 мм с использованием прибора АФС. Величину напряжений на поверхности образцов измеряли с помощью тензорезисторов 2 ПКП-10 и универсального вольтметра В7-28.

Результаты определения Д при различных нагрузках, приведённые на рис. 10, показывают, что толщина информативного слоя практически не зависит от величины напряжений. Это объясняется, по-видимому, взаимокомпенсирующим влиянием на А величин электропроводимости, уменьшающейся при воздействии растягивающих напряжений, и увеличивающейся в этих же условиях магнитной проницаемости.

Необходимо отметить, что при таких значениях Д существенное влияние на результаты измерений параметров МШ оказывает способ механической обработки поверхности образцов. В частности, шлифование мягких материалов (образцов в высокоотпущенном состоянии или в состоянии поставки) влечет за собой наклёп поверхности и возникновение в слое ~ 50 мкм существенных растягивающих напряжений. Последнее следует учитывать в виде технологической наследственности при пооперационной обработке металлоизделий.

Рассмотрены вопросы градуировки шкалы магнитошумовых приборов с использованием методики расклинивания колец из конструкционных сталей.

Недостатком прибора «АФС» является ручной способ регистрации огибающих МШ. Для автоматизации этого процесса разработан микропроцессорный вариант, позволяющий реализовать режимы регистраций параметров Р и F и производить статистическую обработку сигналов МШ.

Рис. 9. Схемы нагружения и эпюры напряжений в плоских образцах:

Ру - растягивающая нагрузка; Ри - изгибающая нагрузка

Рис. 10. Зависимость толщины информативного слоя Дот макронапряжений.

Рис. 11. Принципиальная схема блока измерения и связи с ЭВМ прибора «АФЦ»

На рис. 11 представлена принципиальная схема блока измерения и связи с ЭВМ (БИСК). В основе данной схемы лежит микросхема Dl (PIC 16С67) представляющая собой микроконтроллер, который включает в себя микропроцессор, память программ, память данных, таймер, последовательный порт с протоколом связи I2C, последовательный порт с протоколом связи SPI, а также цифровые порты для подключения внешних устройств. Для выработки тактовых импульсов, необходимых для работы микроконтроллера, применяется генератор, собранный на микросхеме D3 (XTAL). Микросхема D2 (МСР 130) вырабатывает для микроконтроллера сигнал сброса при включении питания, а также при перебоях в питании. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) собран на микросхеме D4 (МСР 3201). Для согласования микроконтроллера с последовательным портом ЭВМ (RS-232C) используется микросхема D5 (МАХ 233).

Разработанная система БИСК позволила организовать связь прибора «АФС» с компьютером и значительно расширить его технические возможности:

1. Появилась возможность автоматически регистрировать огибающие МШ с последующим их выводом на дисплей компьютера;

2. Получать параметры огибающих МШ в автоматическом режиме с последующей их записью на жесткий диск;

3. Находить корреляцию полученных параметров с физико-механическими свойствами исследуемых сталей;

4. Работать в режиме обучения, когда по выборке образцов производится градуировка шкалы прибора, и контроля - с использованием этой градуировочной шкалы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Проблема анализа и регулирования остаточных напряжений требует применения методов неразрушающего контроля, как на этапе отработки технологий, так и в процессе изготовления и эксплуатации металлоизделий из высокопрочных сталей. В качестве таких методов в работе использован метод, основанный на регистрации магнитных шумов (МШ) перемагничивания.

2. На основе потенциально-энергетической теории эффекта Баркгаузена (ЭБ) предложена модель формирования огибающей магнитного шума (ОМШ) макропараметры которой, Вм - максимум, Нм - положение этого максимума по полю перемагничивания, определяются уровнем микро-и макронапряжений. Однозначный и обратный характер изменений Вм и Нм от уровня микро- и макронапряжений позволяет использовать параметры ОМШ для разработки новых алгоритмов контроля напряженного состояния деталей из высокопрочных конструкционных сталей, например, для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если структурное состояние контролируемого материала заранее неизвестно -параметр Р, пропорциональный произведению амплитуды Вм и поля максимума Нм ОМШ.

3. Исследованы особенности использования для контроля технологических напряжений преобразователей с круговой диаграммой перемагничивания. Показано, что неоднозначный характер изменений параметров максимума ОМШ ограничивает применение таких преобразователей диапазоном напряжений, величина которого зависит от соотношения постоянной кристаллографической анизотропии и магнитострикции насыщения контролируемого материала.

4. Проведены экспериментальные исследования взаимосвязей параметров максимума ОМШ с механическими напряжениями на образцах трех классов конструкционных сталей: углеродистых легированных (ст. ЗОХГСН2А, 35ХЗНМ, ШХ15) и мартенситностареющей (ст. ЭП-836), которые подтвердили теоретические выводы п. 2.

Доказана возможность использования единой в пределах марки стали зависимости параметра Р от величины макронапряжений.

5. На основе анализа характера разрушений сборных корпусов, в состав которых входят оболочки из ст. ЭП-836 установлено, что причиной разрушений являются растягивающие напряжения в оболочках, возникающие в процессе технологической сборки. По результатам исследований рекомендована усовершенствованная технология сборочной операции, предусматривающая ускоренное охлаждение оболочек после сборки. Разработана методика контроля технологических сборочных напряжений в корпусах с использованием метода МШ.

6. Исследованы причины овализации подшипниковых колец после механической обработки. Установлено, что деформации колец обусловлены неравномерностью остаточных технологических напряжений по окружности. Разработана методика контроля труб из ст. ШХ15, основанная на измерениях

средневыпрямленного значения ЭДС МШ по окружности трубы и разложении полученного распределения в ряд Фурье, по первому коэффициенту (параметр F) которого судят о склонности колец к овализации.

7. На базе прибора «АФС» разработан опытный образец микропроцессорного варианта, принцип действия которого основан на регистрации и обработке параметров МШ.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Филинов В.В., Константинов А.Н., Народицкий A.M., Филинова А.В. Оптимизация параметров преобразователей для регистрации сигналов магнитно-акустических шумов // Материалы VII международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики». Приборостроение. - Сочи, 2004. - с. 261-266.

2. Народицкий A.M. Методика градуировки магнитошумового прибора для контроля механических напряжений // Материалы VII международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики». Приборостроение. - Сочи, 2004.-с. 188-192.

3. Филинов В.В., Народицкий A.M., Филинова А.В. Исследование влияния макронапряжений на толщину информационного слоя при магнитошумовом контроле // Магнитные явления. Выпуск 2. Сб. материалов V Международной НТК «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления». - Ижевск, 2005. - с. 178-182.

4. Филинов В.В., Рукавишников И.В., Ковалев Д.А., Народицкий A.M. Система магнитошумового контроля механических напряжений // Магнитные явления. Выпуск 2. Сб. материалов V Международной НТК «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления». - Ижевск, 2005. -с. 182-190.

5. Филинов В.В., Шатерников В.Е., Рукавишников И.В., Народицкий A.M., Плешаков В.В., Ковалев Д.А. Применение метода магнитных шумов для контроля технологических напряжений // Контроль. Диагностика. - 2005, №3, с. 17-23.

6. Народицкий А.М., Филинов В.В., Рукавишников И.В., Ковалев ДА., Филинова А.В. Информативные параметры сигналов магнитных шумов и контрольно измерительная система для оценки механических напряжений. // Межвузовский сборник «Приборостроение». - М.: МГАПИ, 2004. - с. 107117.

ЛР № 020418 от 08 октября 1997 г.

Подписано к печати 22.02.2005 г. Формат 60x84. 1/16 Объем 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 11

Московская государственная академия приборостроения и информатики

107996, Москва, ул. Стромынка, 20

05.09 — 05.11

t

(

\

1381

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНИЛ МЕТОДА МАГНИТНЫХ ШУМОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ.

1.1. Эффект Баркгаузена и комплекс проблем управления технологическими напряжениями.

1.2. Анализ физических особенностей контроля с использованием магнитных шумов.

1.3. Анализ информативных параметров и моделей сигналов магнитного шума.

1.4. Проблемы практической реализации метода магнитных шумов для контроля напряженного состояния металлоизделий.

Выводы 1.

2. АНАЛИЗ МАГНИТНЫХ ШУМОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЯХ.

2.1. Статистическая модель формирования энергетических характеристик магнитных шумов.

2.2. Анализ взаимосвязи параметров магнитных шумов с уровнем микро- и макронапряжений.

2.3. Прибор «АФС» для контроля методом магнитных шумов.

2.4. Исследование взаимосвязи параметров магнитных шумов с уровнем микро- и макронапряжений.

2.4.1. Эксперимент и оборудование.

2.4.2. Исследование зависимости параметров магнитных шумов от уровня микронапряжений.

2.4.3. Исследование зависимости параметров магнитных шумов от уровня макронапряжений.

Выводы 2.

3. КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИТНЫХ ШУМОВ.

3.1. Исследование возможности контроля труб из стали ШХ на склонность к овализации.

3.2. Разработка методики контроля труб при производстве подшипниковых колец.

3.3. Исследование возможности контроля технологических напряжений при сборке корпусов из стали ЭП-836.

3.4. Разработка методики контроля технологических напряжений при сборке корпусов.

Выводы 3.

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ МАГНИТНЫЕ ШУМЫ.

4.1. Первичные преобразователи для магнитошумового контроля с круговой диаграммой перемагничивания.

4.2. Методика градуировки магнитошумового прибора для контроля технологических напряжений.

4.3. Исследование влияния макронапряжений на толщину информативного слоя при магнитошумовом контроле.

4.4. Компьютеризированная система магнитошумового контроля механических напряжений.

Выводы 4.

Высокий технический уровень и эффективность производства в металлургических и металлообрабатывающих отраслях промышленности обеспечивается созданием и освоением ресурсосберегающих технологий с улучшением качества продукции. Значительные резервы в этой области связаны с научно обоснованным подходом к задаче регулирования напряженного состояния металлоизделий, существенно влияющего на надежность и долговечность техники, технологичность и металлоемкость конструкций, что подтверждает актуальность проблемы.

Эффективным подходом к анализу и регулированию остаточных напряжений в металлопродукции является системный подход, одну из ключевых позиций которого занимают вопросы измерений или контроля напряженного состояния металлоизделий на каждом этапе технологического процесса с учетом послеоперационной технологической наследственности. Контроль остаточных напряжений в заготовках и готовых деталях дает возможность выявлять изделия с недопустимым уровнем напряжений и проводить их технологическую доработку, используя различные методы воздействия на величину и распределение остаточных напряжений (ОН). Важную роль играет контроль и в процессе отработки технологии изготовления металлопродукции, позволяя выбрать оптимальные, с точки зрения ОН, способы и режимы формообразования деталей.

Наиболее целесообразное решение этой задачи связано как с совершенствованием традиционных методов неразрушающего контроля (НК), так и с развитием сравнительно новых методов, таких как метод эффекта Баркгаузена (ЭБ), который получил в промышленности название метод магнитных шумов (МШ).

Имеются отличительные особенности в физике этого явления от других электромагнитных методов контроля: источником электромагнитного или акустического излучения является сам контролируемый объект по причине 4 перестройки его доменной текстуры; большая локальность контроля, обеспеченная малой величиной объема скачкообразно перемагничивающейся области - 10"^ -г 10"5 см3; возможность снимать информацию в аналоговом или цифровом виде даже с очень тонких слоев образцов. Это позволяет, используя тесную связь магнитной текстуры со структурой деформированного металла, найти новые пути решение задачи контроля остаточных напряжений в деталях и разработки новых средств контроля.

Таким образом, основной задачей диссертации является развитие теории метода контроля и разработка новых средств НК, основанных на эффекте Баркгаузена, для целей НК и управления технологическими напряжениями.

Состояние проблемы. Широкое развитие в НК получил метод магнитных шумов, основанный на ЭБ. Большой вклад в становление этого метода внесли работы Н.Н Колачевского, В.М. Рудяка, В.В. Клюева, Э.С. Горкунова, В.Г. Герасимова, Г.В. Ломаева, В.В. Филинова, Н.С. Кузнецова, B.JI. Венгриновича, В.Н. Москвина, а также зарубежных исследователей - Ц. Гарднера (США), И. Шродера (США), И. Бартона (США), JI. Карьялайнена, К. Титто (Финляндия) и т.д. Вместе с тем, применение метода МШ в промышленности явно не соответствует его возможностям и требует комплексного решения исследовательских, конструкторских и методических задач. К их числу относятся вопросы более глубокого исследования взаимосвязи параметров сигналов МШ с технологическими ОН и структурными изменениями в конструкционных сталях, методическое обеспечение выбора информативных параметров и режимов контроля с наибольшей достоверностью результатов измерений, разработка принципов создания надежной контрольно-измерительной аппаратуры и методик контроля, приемлемых для производственных условий.

Энергетические и эмиссионные характеристики МШ определяются перестройкой магнитной текстуры ферромагнетика скачками Баркгаузена (СБ), и несут информацию об изменении физико-механических свойств металла в процессе технологии изготовления изделий.

Целью диссертационной работы является разработка новых методических основ и средств контроля технологических напряжений в высокопрочных конструкционных сталях, основанных на методе MILL

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи: анализ закономерностей изменения параметров огибающей магнитных шумов (ОМШ) в зависимости от уровня микро- и макронапряжений; экспериментальные исследования взаимосвязей параметров ОМШ на образцах углеродистых легированных и мартенситностареющих сталей; разработка аппаратуры и методик контроля технологических напряжений при оптимизации технологии изготовления и производства изделий из высокопрочных конструкционных сталей, таких как подшипниковые кольца и сложные сборочные соединения.

Методы исследования. Выполнение научных исследований проводилось с привлечением методов статистической физики, корреляционного анализа. Результаты теоретических положений проверялись экспериментально с использованием механических методов испытаний, результатов металлографического и рентгеноструктурного анализа, статистических методов обработки экспериментальных данных.

Новые научные результаты. В работе разработаны и исследованы:

1. Потенциально-энергетическая модель формирования огибающей магнитного шума (ОМШ), макропараметры которой, Вм - максимум, Нм -положение этого максимума по полю перемагничивания, определяются уровнем микро- и макронапряжений. Однозначный и обратный характер изменений Вм и Нм от уровня микро- и макронапряжений позволяет использовать параметры ОМШ для разработки новых алгоритмов контроля.

2. Методические основы контроля технологической наследственности, определяемой ОН, при оптимизации изготовления и производства металлоизделий из высокопрочных конструкционных сталей.

3. Принципы построения и конструирования средств и методик контроля напряженного состояния деталей из высокопрочных сталей, использующие:

• для повышения чувствительности контроля уровня макронапряжений

• параметр F, пропорциональный первому коэффициенту разложения в ряд Фурье ЭДС МШ при сканировании трубных заготовок по окружности;

• для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если структурное состояние контролируемого материала заранее неизвестно,

• параметр Р, пропорциональный произведению величины и поля максимума ОМШ;

4. Новые конструкции первичны преобразователи (ПП) МШ. Особенности использования их для контроля технологических напряжений.

5. Новые алгоритмы обработки сигналов МШ и микропроцессорный прибор для контроля механических напряжений в металлоизделиях.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

1. Теоретические и экспериментальные исследования МШ при нагружении высокопрочных сталей позволили разработать методику и прибор для оценки уровня действующих механических напряжений в процессе технологии производства металлоизделий.

2. Исследование технологической наследственности, определяемой ОН, в процессе производства металлоизделий с использованием МШ (на примере сборки металлоизделий и изготовления подшипниковых колец) позволило предложить и усовершенствовать технологию их изготовления.

3. Разработаны новые алгоритмы и микропроцессорный вариант прибора для контроля механических напряжений методом МШ.

4. Результаты работы реализованы в виде методик контроля технологических ОН и микропроцессорного варианта прибора контроля методом МШ и использованы на предприятиях машиностроительной отрасли например, НПЦ "Гарантия" Научно-исследовательского машиностроительного института.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены в 6-ти печатных работах и обсуждены на 2-ух международных конференциях: "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики", г.Сочи-2004; "Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления ", г.Ижевск-2004.

Структура диссертационной работы состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии из 106 наименований, приложения и изложена на 140 страницах машинописного текста, иллюстрируется 46 рисунками и 9 таблицами.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Проблема анализа и регулирования остаточных напряжений требует применения методов неразрушающего контроля, как на этапе отработки технологий, так и в процессе изготовления и эксплуатации металлоизделий из высокопрочных сталей. В качестве таких методов в работе использован метод, основанный на регистрации магнитных шумов (МШ) перемагничивания.

2. На основе потенциально-энергетической теории эффекта Баркгаузена (ЭБ) предложена модель формирования огибающей магнитного шума (ОМШ) макропараметры которой, Вм - максимум, Нм — положение этого максимума по полю перемагничивания, определяются уровнем микро- и макронапряжений. Однозначный и обратный характер изменений Вм и Нм от уровня микро- и макронапряжений позволяет использовать параметры ОМШ для разработки новых алгоритмов контроля напряженного состояния деталей из высокопрочных конструкционных сталей, например, для повышения достоверности оценки макронапряжений в случае, если структурное состояние контролируемого материала заранее неизвестно - параметр Р, пропорциональный произведению амплитуды Вм и поля максимума Нм ОМШ.

3. Исследованы особенности использования для контроля технологических напряжений преобразователей с круговой диаграммой перемагничивания. Показано, что неоднозначный характер изменений параметров максимума ОМШ ограничивает применение таких преобразователей диапазоном напряжений, величина которого зависит от соотношения постоянной кристаллографической анизотропии и магнитострикции насыщения контролируемого материала.

4. Проведены экспериментальные исследования взаимосвязей параметров максимума ОМШ с механическими напряжениями на образцах трех классов конструкционных сталей: углеродистых легированных (ст. ЗОХГСН2А,

35X3HM, ШХ15) и мартенситностареющей (ст. ЭП-836), которые подтвердили теоретические выводы п. 2.

Доказана возможность использования единой в пределах марки стали зависимости параметра Р от величины макронапряжений.

5. На основе анализа характера разрушений сборных корпусов, в состав которых входят оболочки из ст. ЭП-836 установлено, что причиной разрушений являются растягивающие напряжения в оболочках, возникающие в процессе технологической сборки. По результатам исследований рекомендована усовершенствованная технология сборочной операции, предусматривающая ускоренное охлаждение оболочек после сборки. Разработана методика контроля технологических сборочных напряжений в корпусах с использованием метода МШ.

6. Исследованы причины овализации подшипниковых колец после механической обработки. Установлено, что деформации колец обусловлены неравномерностью остаточных технологических напряжений по окружности. Разработана методика контроля труб из ст. ШХ15, основанная на измерениях средневыпрямленного значения ЭДС МШ по окружности трубы и разложении полученного распределения в ряд Фурье, по первому коэффициенту (параметр F) которого судят о склонности колец к овализации.

7. На базе прибора «АФС» разработан опытный образец микропроцессорного варианта, принцип действия которого основан на регистрации и обработке параметров МШ.

1. Герасимов В .Г., Клюев В.В, Шатерников В.Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. - М.: Энергоатомиздат, 1983,-271с.

2. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин. М.: Машиностроение, 1978.-184с.

3. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. М.: Наука, 1983. -280с.

4. Ящерецин П.И., Скорынин Ю.В. Технологическая и эксплуатационная наследственность и ее влияние на долговечность машин. -Минск: Наука и техника, 1978. 119с.

5. Барсуков В.К. Исследование преобразователей, основанных на эффекте Баркгаузена, и их применение в неразрушающем контроле. -Кандидатская диссертация. Ижевск: 1979. - 249с.

6. Венгринович B.JI. Развитие теории эффекта Баркгаузена и разработка средств неразрушающего контроля и диагностики поверхностных слоев металлических материалов. Докторская диссертация. - Минск: 1990. -440с.

7. Бартон И., Кузенбергер Г. Оценка остаточных напряжений в деталях газотурбинных двигателей по характеру баркгаузеновского шума // Труды американского общества инженеров. сер. А: «Энергетические машины и установки», № 4, 1974, с.23-33.

8. Вотруба К. Влияние пластической деформации на эффект Баркгаузена // Известия АН СССР, сер. Физическая, 21, вып.9, 1957, с. 12461249.

9. Вишняков Я. Д. , Пискарев В. Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах. -М.: Металлургия , 1989,с.254.

10. Колачевский Н.Н. Флуктуационные процессы в ферромагнитных материалах. -М.: Наука, 1985 . -184с.

11. Попова В.В. разработка элементов теории, методов и средств, основанных на эффекте Баркгаузена, с целью контроля структурных и физико-механических свойств ферромагнитных изделий машиностроения. -Докторская диссертация. — Ростов-на-Дону: 1991. -298 с.

12. Горкунов Э.С., Драгошанский Ю.Н., Миховский М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии // Дефектоскопия, 1999, № 6, с. 3-24 (обзор 1), № 7, с.3-33 (Обзор 2), №8, с. 3-26 (обзор 3).

13. Васильев В.М. , Дегтярев А.П. и др. Некоторые вопросы расчета и синтеза индукционных преобразователей для регистрации скачков Баркгаузена //Дефектоскопия , 1986 , № 2, с. 73-83.

14. Малышев B.C. Исследование эффекта Баркгаузена и разработка метода контроля качества упрочнения поверхностным пластическим деформированием изделий из конструкционных сталей. Кандидатская диссертация. - М .: 1982. -177 с.

15. Штин А. А. Исследование преобразователей, основанных на эффекте Баркгаузена и их применение для контроля усилий. -Кандидатская диссертация. М.: 1983. -176 с.

16. Кузнецов Н.С. Применение метода магнитных шумов для определения напряженного состояния ферромагнитных материалов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль , 1992, № 2, с. 14-16.

17. Кулеев В.Г., Горкунов Э.С. Механизм влияния внутренних напряжений на коэрцитивную силу ферромагнитных сталей // Дефектоскопия, 1997, № 11, с.3-19.

18. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. М.: Наука, 1993. -250с.

19. Волков В.В., Кумейшин В.М. и др. Об акустической эмиссии перемагничиваемых ферромагнетиков//Дефектоскопия, 1988, № 1,с.21-28.

20. Ломаев Г.В. Исследование метода эффекта Баркгаузена и его применение в измерениях, автоматике и контроле материалов и окружающей среды. Докторская диссертация. - Ижевск: 1998.

21. Рудяк В.М. Процессы переключения в нелинейных кристаллах. -М.: Наука, 1986. -248с.

22. Кобрин М.М., Дехтяр Л.И. Определение внутренних напряжений в цилиндрических деталях. М.: Машиностроение , 1965.

23. Хамитов В.А. Исследование магнитоупругой акустической эмиссии во взаимосвязи со структурным состоянием ферромагнитных металлов применительно к неразрушающему контролю. Кандидатская диссертация. -Ижевск: 1989. -150с.

24. Технологические остаточные напряжения. /Под ред. А.В.Подзея/ -М.: Машиностроение, 1973.- 216с.

25. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машиностроение. 1963.-232с.

26. Вагин А.В. Контроль макронапряжений в изделиях и высокопрочных конструкционных сталей метом эффекта Баркгаузена. -Кандидатская диссертация. Москва: 1990, -219с.

27. Лопатин М.В. Разработка методов и средств контроля напряженного состояния конструкционных сталей на основе использования магнитного и акустического проявлений эффекта Баркгаузена. Кандидатская диссертация. - Москва: 1987,-150с.

28. Auques P.J. Sur cerfains problemas stafisiigues lies a l'effect de Barkhauzen // J. Phisique, 1968., v.29, №4 , pp. 369-373.

29. Atherton D.L., Jiles D.C. Effect of stress on magnetization // NDT International, 1986., N l,pp. 15-19.

30. Barton J.R., Kuzenberger F.N. Resudual stress in gas turbine engine components from Barknausen noise analysis // Trans. Adme, Ser A., 1974., №4, pp. 23-33 .

31. Bolin L. A model for estimating the signal from an acoustic emission source // Ultrasonic, 1979., № 3, pp. 67-70.

32. Bose M.S.C. A study of fatigue in ferromagnetic materials using a magnetic histeresis technique//NDTInternational, 1986., v.l9, № 2, pp.83-87.

33. Karjalainen L-P., Moilanen M. Detection of plastic deformation during fatigue of mild steel by the measurement of Barkhauzen noise // NDT International, 1979., v.l2,№2,pp. 51-55.

34. Karjalainen L-P., Moilanen M., Rautiaho R. Influence of tensile and Cyclic loading upon Barkhauzen noise in a mild steel // Materials Evaluation, 1979., v.57, № 9, pp.45-51.

35. McClure J.C., Jr., Schroder K. The magnetic Barkhauzen effect // CRC Crit. Revs., Solid State S., 1976., v.6, N 1, pp. 45-78.

36. Ono K., Shibata M. Magnetomechanical acoustic emission of iron and steel // Materials Evaluation, 1980., v. 38, N 1, pp. 55-61.

37. Ono K., Shibata M. Magnetomechanical Acoustic emission for residual stress and prior strain determination // In "Advances in acoustic emission", ed's by H.L.Dunegan and W.E. Harnman, Dunhart Publ., Knoxville, pp. 154-174.

38. Rautiano R., Karjalainen P., Moilanen M. Coercivity and power spectrum of Barkhauzen noise in structurel steels // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1986., v. 61, pp. 183-192.

39. Shibata M., Ono K. Magnetomechanical acoustic emission a new method for nondestructive stress measurement // NDT International, 1981., v.l4, N 5, pp. 227-232.

40. Stierstadt K. Der magnetishe Barkhauzen effect. Springer tracts in moderne physics // Berlin - Heidelbert - H.Y., 1966., 40, C. 2-106.

41. Tiitto К. Solving internal stress measurement problems by a new magnetoelastic method // Proc. of Sump. "Nondestractive Method of Materials Property Determination". New-York, Lodon: 1984., pp. 105-114.

42. Tiitto S. On influence of microstructure on magnetization transition in steel // Acta Politechnica Scandinavica. Applide Physica Series, № 119, Helsinki: 1977.-80 pp.

43. Willmann W. Untersuchungen zur mestechischen ausnutzung des magnetischen Barkhauzen effect // Metallkunde, 1969., BI36, pp. 3-95.

44. Иванов А.А. К статической теории скачков намагниченности // Физика металлов и металловедение , 38, вып. 2, 1976. -203с.

45. Мишин Д.Д., Марьин Г.А. Дислокационная теория потерь энергии в ферромагнетиках // Известия ВУЗов. Физика, вып.7, 1972. -67с.

46. Шатерников В.Е., Дегтерев А.П., Филинов В.В., Соколик А.И. К вопросу учета токовихревого эффекта в магнитошумовом контроле // Сб.: «Неразрушающие физические методы и средства контроля материалов и изделий». Ижевск: 1981, с.50-51.

47. Пустынников В.Г., Васильев В.М. Влияние упругой и пластической деформации стальных образцов на спектр магнитных шумов // Дефектоскопия, №5, 1973.-с. 126-129.

48. Москвин В.Н. Исследование и разработка неразрушающего метода контроля наводороживания изделий из ферромагнитных металлов. -Кандидатская диссертация. Томск, ТЛИ, 1976. -168 с.

49. Ланцош К. Практические методы прикладного анализа. М.: Физматгиз, 1961. -160с.

50. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. -М., 1971.-230с.

51. Рытов С.М. Введение в статистическую радиотехнику. Часть 1 -случайные процессы. -М.: Наука, 1976, -494с.

52. Горкунов Э.С., Сомова В.М. Распределение критических полей в термически обработанных конструкционных сталях // Дефектоскопия, 1987. № 12, с. 37-44.

53. Вонсовский С.В. Современное учение о ферромагнетизме. М.: ГИТТЛ, 1952, -440 с.

54. Pfeffer К.-Н. Zur Theorie der Koerzzzitivfeldstarke und Anfangssuszeptibilitat // Phus. Stat. Sol. 9,1967., v. 19, pp. 735-749.

55. Kronmuller H. Statistical theori of Rayleigh's law // Physic, 1970., 30 Bd. Heft 1, pp. 9-13.

56. Акулов H.C. Ферромагнетизм. M.: Гостехиздат, 1939. -149c.

57. Браун У.Ф. Микромагнетизм. M.: Наука, 1979. -180с.

58. Рейф Ф. Статистическая физика. М.: Наука, 1972. -352с.

59. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. М.: Высшая школа, 1981.353с.

60. Перкас М.Д. Высокопрочные мартенситностареющие стали. М.: Металлургия, 1970. -224с.

61. Кулеев В.Г., Щербин В.Е. и др. Влияние физических различий между эффектом Баркгаузена и акустической эмиссией Баркгаузена на их применение в неразрушающем контроле // Дефектоскопия , 1986, №9, с. 3 -17.

62. Бозорт Р. Ферромагнетизм: Пер. с англ. М.: Иностранная литература, 1956. -784с.

63. Волков В.В., Кумейшин В.Ф. и др. Возможность оценки напряжений в стали методом акустической эмиссии при их перемагничивании // Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума «Остаточные напряжения и методы регулирования».-М.: 1982, с. 141-145.

64. Горкунов Э.С., Бартенев О.А., Хамитов В.А. Магнитоупругая акустическая эмиссия в монокристаллах кремнистого железа // Известия Вузов МВ и ССО СССР, Физика, 1986, № 1, с. 62-66.

65. Филинов В.В. Исследование эффекта Баркгаузена для разработки методов контроля физико-химических свойств изделий из ферромагнитных материалов. Кандидатская диссертация. - Томск, 1979. -190с.

66. Филинов В.В., Чеклетов В.Д., Кесоян И.П. О состоянии развития метода контроля по шумам Баркгаузена // Материалы Всесоюзной конференции «Электромагнитные методы контроля качества материалов и изделий». Омск: 1983, с.15-18.

67. Добнер Б.А., Лещенко И.Г., Филинов В.В., Колмогорова Т.Ф. Исследование напряженных состояний в конструкционных сталях методом магнитного шума // В кн.: Эффект Баркгаузена и его использование в технике. -Ижевск: 1977, с. 140-144.

68. Филинов В.В., Шатерников В.Е., Соколик А.И. К вопросу анализа погрешностей в магнитошумовом контроле // Тезисы докладов областной конференции по неразрушающим методам контроля. Братск: 1982, с. 79.

69. Шатерников В.Е., Соколик А.И., Филинов В.В. Повышение точности контроля методом эффекта Баркгаузена // Тезисы докладов X Всесоюзной конференции «Неразрушающие физические методы и средства контроля». -Львов-Москва: 1984, с. 109.

70. Филинов В.В., Соколик А.И., Шатерников В.Е., Штин А.А. Магнитный структуроскоп, основанный на эффекте Баркгаузена // Дефектоскопия, 1985, № 12, с. 21-25.

71. Филинов В.В., Шатерников В.Е., Соколик А.И. Влияние поверхностного пластического деформирования стальных изделий на параметры эффекта Баркгаузена // Дефектоскопия, 1986, № 6, с. 37-40.

72. Лопатин М.В., Филинов В.В. Прибор АФС-3 для измерения текущих параметров эффекта Баркгаузена // Приборы и техника эксперимента, 1987, № 1, с.236.

73. V.Filinov, V.Shaternikov. Testing of Shot Blacting Regimes and Metal product Surface Hardening Parameters by Barkhauzen Effect Method // 3-d Intern. Confer, on Shot Peening, Garmisch- Partenkirchen, GERMANY, 1987., pp.407-413.

74. V.Filinov, V.Shaternikov. Testing of the regimes and parameters of the surface hardeming of metal products by the method of Barkhausen's effect // 6-th Intern. Conferens on nondestructive testing methods: Strasbourg FRANCE, 1986., pp.461-468.

75. Плешаков B.B., Филинов B.B., Соколик А.И. Оценка уровня накопления усталостных повреждений в поверхностном слое высокопрочных сталей // Проблемы прочности, 1987, № 6, с. 78-81.

76. Шатерников В.Е., Филинов В.В., Карпов А.В. Магнитные и акустические шумы перемагничивания при деформации ферромагнитных материалов // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по акустической эмиссии. Кишинев: 1987, с.8.

77. V.Shaternikov, V.Filinov. Barkhausene - effect und Kontrolle von parameter der oberflachenverfestigung // 6-th Inter. Conf. Rationalisierung im maschinenban durch Schlusseltechnologien. - ZWICKAU - CERMANY, 1989, p.91-98.

78. Карпов A.B., Филинов В.В. Применение магнитошумового метода для контроля напряженного состояния изделий // Современные физические методы и средства неразрушающего контроля. Сб. М.: МДНТП, 1988, с. 8387.

79. Филинов В.В. Анализатор ферромагнитной структуры АФС-ЗМ для контроля физико-механических свойств металлоизделий // Сб. «Научно-технические достижения» ВИМИ. М.: 1988, с. 43-46.

80. Филинов В.В., Резников Ю.А., Вагин А.В., Карпов А.В. Исследование метода эффекта Баркгаузена для контроля напряжения в мартенситностареющих сталях // Материалы школы-семинара «эффект Баркгаузена и его использование в технике». Ижевск: 1989, с. 97 -101.

81. Филинов В.В., Резников Ю.А., Вагин А.В., Кузнецов Н.С. Опыт применения метода эффекта Баркгаузена для контроля напряженного состояния деталей из высокопрочной стали Н Дефектоскопия, 1992, № 5, с. 17-20.

82. Филинов В.В., Мерзляков Ю.Н. К вопросу контроля параметров проводящих покрытий с использованием эффекта Баркгаузена // Сб. «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления». Материалы Международной школы-семинара. Ижевск: 1995, с. 165-172.

83. Плешаков В.В., Филинов В.В., Шатерников В.Е. Магнитошумовой контроль технологических напряжений. Москва - ИНТС.: 1995, -155с.

84. Филинов В.В. О возможности контроля напряжений в углеродистых сталях по магнитным и акустическим шумам перемагничивания // Труды межвузовской конференции «Фундаментальные основы создания наукоемки* и высокотехнологичных приборов. Москва: 1997, -167с.

85. Филинов В.В. Применение эффекта Баркгаузена для контроля напряженного состояния деталей из высокопрочной стали. Там же, с. 168

86. Захаров В.А., Боровкова М.А., Кошарова В.А., Мужицкий В.Ф. Влияние внешних напряжений на коэрцитивную силу углеродистых сталей // Дефектоскопия, 1992, № 1, с. 41-46.

87. Кузнецов Н.С. Развитие теории, создание способов, средств и технологии неразрушающего контроля прочности и герметичности изделий на основе регистрации акустических магнитных шумов. Докторская диссертация. -М., 1998, -300с.

88. Плешаков В.В. Методика построения регрессионных моделей на ЭВМ. Выпуск № 4165, - УГКВВС, 1978, -212с.

89. Аронов А.Я. Пути статического решения метрических задач многопараметрового электромагнитного неразрушающего контроля // Дефектоскопия, 1984, № 5, с. 71-76(часть I), Дефектоскопия, 1984, 5, с. 86-81 (часть И).

90. Плешаков В.В. Методические указания по моделированию прессов на ЭВМ. -№ 2301/04,05 М.: ВЗМИ, 1983, -32с.

91. V. Filinov, V. Shaternikov. Testing of Hardening Parameters of Metal Products Undex Plastic Deformation Barkhausen's Effect // 15th World conference NDT, Roma ITALY, 2000, № 431, 5p.

92. Филинов В.В. Методические основы контроля напряженного состояния металлоизделий на основе использования магнитных и магнитоакустических шумов перемагничивания // Контроль. Диагностика, 2000, № 11, с. 16-19.

93. Дубов А.А. и др. Опыт контроля напряженно-деформированного состояния газопроводов // Контроль. Диагностика, 2002, № 4, с. 53-56.

94. Филинов В.В. Приборы и методы контроля технологических напряжений на основе использования магнитных и акустических шумов перемагничивания. Методическое пособие. М.: МГАПИ, 2000, -85с.

95. Филинов В.В., Рукавишников И.В., Ковалев Д.А., Народицкий A.M. Система магнитошумового контроля механических напряжений // Материалы V Международной НТК «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления ». Ижевск: 2004, с.

96. Филинов В.В., Шатерников В.Е., Рукавишников И.В., Народицкий A.M., Плешаков В.В., Ковалев Д.А. Применение метода магнитных шумов для контроля технологических напряжений // Контроль. Диагностика, 2005, №3, с.