автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Локальное намагничивание ферромагнетиков неоднородным импульсным магнитным полем и создание методов и средств контроля их прочностных характеристик

РГЙ од

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ Институт прикладной физики

УДК 620Л79Л4 На правах рукописи

МАТЮК Владимир Федорович

ЛОКАЛЬНОЕ НАМАГНИЧИВАНИЕ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ НЕОДНОРОДНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ И СОЗДАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ИХ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Специальность: 05Л1ЛЗ - "Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Минск -1997

Работа выполнена в Институте прикладной физики Национальной академии наук Беларуси

Официальные оппоненты: доктор технических наук доктор технических наук доктор технических наук, профессор

Венгринович Валерий Львович Мужицкий Владимир Федорович

Маковецкий Геннадий Михайлович

Оппонирующая организация:

Институт физики металлов Уральского отделения Российской Академии наук

Защита состоится 7 октября 1997 года в 1400 на заседании совета по защите диссертаций Д 01.16.01 при Институте прикладной физики Национальной академии наук Беларуси (220072, г.Минск, ул. Ф.Скорины, 16)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной физики Национальной академии наук Беларуси.

Автореферат разослап&Йноля 1997 г.

Ученый секретарь совета по защите диссератций

Д 01.16.01 к.ф.-м.н.

М.А.Князев

Общая характеристика работы

Актуальность диссертационной работы. Создание надежных машин и механизмов в значительной степени связано с прочностными характеристиками используемых материалов. Так как среди применяемых в машиностроении материалов основную долю составляет стальной прокат, то весьма актуальной является задача создания надежных и высокопроизводительных методов и средств неразрушающего контроля его прочностных характеристик, в том числе в технологическом потоке производства.

В теории и практике неразрушающего контроля стального проката и изделий из него важное место занимают магнитные методы, в том числе импульсный магнитный метод, разработанный в Институте прикладной физики Национальной академии наук Беларуси. Контроль механических свойств стального проката этим методом нашел широкое применение на многих предприятиях Беларуси, стран СНГ и дальнего зарубежья.

Вместе с тем дальнейшее развитие импульсного магнитного метода сдерживалось отсутствием решения ряда научных проблем, связанных с изучением закономерностей локального намагничивания ферромагнитных объектов неоднородным импульсным магнитным полем и созданием методов и средств неразрушающего контроля механических свойств и структуры ферромагнитных материалов и изделий из них, учитывающих влияние мешающих факторов в процессе контроля, в том числе движущихся в технологическом потоке производства. Решение этих задач позволяет, помимо расширения сортамента контролируемой продукции, перейти от пассивного контроля к активному, то есть не только определять прочностные свойства материалов и изделий, но и поддерживать их в заданных пределах за счет регулирования технологии производства.

Связь работы с крупными программами, темами. Научные исследования по теме диссертации входили в планы пяти госбюджетных тем, выполнявшихся по заданию ГКНТ СМ СССР № 259 от 20 мая 1974 г. и по постановлениям Президиума АН БССР № 247 от 30 декабря 1976 г. , № 193 от 23 декабря 1982 г., К 139 от 24 декабря 1987 г., № 3 от 21 января 1993 г., а также в планы более двадцати хоздоговорных работ.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является установление закономерностей формирования поля остаточной намагниченности при локальном намагничивании ферромагнетиков неоднородным импульсным магнитным полем и создание на их основе методов и

средств неразрушающего контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов и изделий из них, в том числе движущихся в технологическом потоке производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:

1. Разработать физическую модель и установить закономерности распределения в пространстве поля остаточной намагниченности и его градиента при локальном намагничивании ферромагнетика неоднородным импульсным магнитным полем.

2. Разработать методы формирования сильных импульсных магнитных полей с заданными амплитудными и временными параметрами.

3. Провести исследования влияния мешающих факторов (смещения и поворота объекта контроля относительно намагничивающей системы относительно измерительных преобразователей, скорости его перемещения, изменения натяжения листа) на пространственное распределение поля остаточной намагниченности и на формирование сигналов измерительных преобразователей.

4. Разработать методы снижения влияния мешающих факторов (смещения и поворота обьекта контроля при намагничивании и измерении, скорости перемещения, изменения натяжения листа и электромагнитных помех) на результаты намагничивания и измерения напряженности поля остаточной намагниченности или его градиента.

5. Разработать новые средства импульсного магнитного контроля ферромагнитных изделий, в том числе движущихся в технологическом потоке производства.

6. Разработать методы и средства метрологического обеспечения созданных средств контроля, провести их метрологическую аттестацию.

7. Осуществить внедрение созданных средств контроля в промышленность.

Научная новизна полученных результатов заключается в развитии научных основ импульсного магнитного метода неразрушающего контроля, позволивших решить крупную прикладную проблему контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий, в том числе движущихся в технологическом потоке производства. В этой связи: - на основе предложенной физической модели, устанавливающей распределение плотности фиктивных магнитных зарядов на поверхности плоского ферромагнетика, локально намагниченного неоднородным импульсным магнитным полем, получены зависимости, позволяющие с достаточной для практики точностью описать распределение поля над его поверхностью. Теоретически получено и экспери-

ментально подтверждено экспоненциальное уменьшение величины экстремумов нормальной и тангенциальной составляющих поля остаточной намагниченности и линейное увеличение расстояний перехода через ноль и расстояний, на которых достигаются экстремальные значения обеих составляющих, с удалением от поверхности листа независимо от режима намагничивания и свойств ферромагнетика;

- дано теоретическое обоснование необходимости учета при оптимизации параметров систем импульсного намагничивания зависимости постоянной затухания 1?ЬС-цепи от размеров соленоида и требуемой длительности импульса, разработаны новые принципы формирования импульсов магнитного поля максимальной амплитуды при заданных их длительности и энергии заряда батареи накопительных конденсаторов за счет выбора оптимальных параметров соленоида, а для соленоида с выбранными параметрами - импульсов разной длительности одинаковой формы и с разной длительностью переднего и заднего фронтов;

- экспериментально установлена и объяснена неоднозначная зависимость поля и градиента поля остаточной намагниченности от амплитуды намагничивающих импульсов (эффект аномального намагничивания). Впервые показано, что с уменьшением длительности намагничивающих импульсов эффект аномального намагничивания наблюдается при меньших толщинах изделий. С ростом толщины изделий и числа намагничивающих импульсов усиливается проявление краевого эффекта и эффекта аномального намагничивания;

- установлено, что эффект аномального намагничивания на тонких образцах проявляется сильнее при больших для переднего и меньших для заднего длительностях фронтов импульсов, а на толстых образцах - наоборот. Для получения стабильной намагниченности изделий толщиной от 1 до 30 мм следует выбирать длительность переднего фронта импульса > 1 мс и заднего > б мс;

- показано,. что погрешность измерения градиента поля локально намагниченного изделия из-за непостоянства зазора при его изменении в пределах до 5 мм практически не зависит от толщины изделий. С увеличением толщины существенное влияние на погрешность измерений оказывает изменение зазора при намагничивании. Увеличение амплитуды и числа намагничивающих импульсов усиливает это влияние. При амплитудах импульсов, превышающих 10 А/м, погрешности из-за изменений зазора при намагничивании и при измерении градиента поля остаточной намагниченности имеют противоположные знаки;

- установлено, что при изменении скорости перемещения листа в

процессе намагничивания от 0 до 25 м/с меняются величина градиента поля остаточной намагниченности ?Нгп и форма намагниченного участка. С увеличением расстояния от поверхности листа, на котором измеряется распределение уНгп, влияние скорости перемещения уменьшается. Погрешность, вызванная изменением скорости перемещения листа в пределах от 0 до 5 м/с, не превышает 1,3%, от 0 до 10 м/с - 5,5%, от 0 до 25 м/с - 13,5%;

- на основе анализа распределения поля остаточной намагниченности ферромагнитных изделий при их локальном намагничивании импульсным магнитным полем и анализа влияния мешающих факторов развиты принципы построения средств импульсного магнитного контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий с защитными неметаллическими покрытиями, позволившие автоматизировать выбор режима намагничивания, снижающего до 5% погрешность из-за непостоянства зазора при контроле в пределах 0-2 мм, реализовать контроль стального проката, в том числе отдельно движущихся листов,

в технологическом потоке производства, отстроиться от влияния постоянных и медленно изменяющихся внешних магнитных полей на результаты контроля;

- дано дальнейшее развитие принципов метрологического обеспечения средств импульсного магнитного контроля. Впервые получены зависимости, устанавливающие требуемые соотношения между величиной поля и величиной градиента, создаваемых соответствующими системами меры градиента магнитного поля, за счет выбора числа витков катушек меры. Установлена взаимосвязь между средними радиусами катушек меры, протяженностью рабочей области и зазором между преобразователями поверяемого средства при разном числе витков центральных и крайних катушек меры. Разработан метод моделирования смещения ферромагнитного листа относительно преобразователя и метод моделирования воздействия поля локально намагниченного участка на магниточувствительные элементы поверяемого средства при различных скоростях движения объекта контроля.

Новизна технических решений подтверждается 34 авторскими свидетельствами и 12 патентами СССР, Болгарии, Германии, Франции, Чехословакии и Японии.

Практическая значимость полученных результатов.

- созданы средства импульсного магнитного контроля механических свойств и качества термообработки низкоуглеродистых сталей толщиной до 30 мм при непостоянстве зазора между преобразователем и объектом контроля до 2 мм: приборы НМА.-5, ИМА-5А и ИМА-5Б;

- разработаны средства контроля механических свойств и структуры листового проката низкоуглеродистых сталей, движущегося в технологическом потоке производства со скоростью до 5 м/с: установки ИМПОК-1, ИМП0К-1А и ИМПОК-1Б и со скоростью до 25 м/с -установки ИМПОК-2 и ИМПОК-З;

- разработана методика расчета систем импульсного намагничивания, позволяющая получить импульсы магнитного поля с заданными амплитудными и временными параметрами, обеспечивающими требуемую достоверность контроля;

- созданы меры градиента магнитного поля типа МГПД, аттестованные как образцовые во ВНИИМ им. Менделеева, и источник импульсов тока специальной формы (ИМИТАТОР), позволяющий совместно с мерой МГПД имитировать распределение в пространстве и времени поле локально намагниченного с двух сторон изделия;

- проведены лабораторные, промышленные и государственные (прибор ИМА-5Б) испытания созданных средств контроля и средств их поверки, разработаны рекомендации по промышленному внедрению методов и средств контроля, осуществлено их внедрение в производство в Беларуси, ряде стран СНГ и дальнем зарубежье (на метод контроля с применением приборов типа ИМА-5А продана лицензия в Болгарию, установка ИМПОК-1Б продана по контракту в Германию), разработанные методы и средства контроля отмечены двумя серебряными и тремя бронзовыми медалями ВДНХ СССР, а работа по контролю механических свойств листового проката сталей в потоке производства удостоена премии Совета Министров СССР в 1991 г.

Экономическая значимость полученных результатов. Изложенные в диссертации методы, технические решения и методики по обеспечению качества отдельных ферромагнитных изделий и по поддержанию стабильности технологических процессов производства стального проката, позволяющие предотвращать брак на ранней стадии производства, использовались и могут быть использованы в дальнейшем в качестве коммерческого продукта.

Общий экономический эффект от внедрения и продажи разработанных методов и средств контроля превышает 1 млн. рублей в год, 97 тысяч инвалютных рублей (в ценах до 1991 г.) и 100 тысяч марок ФРГ (1996-1997 г.г.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований распределения поля остаточной намагниченности и его градиента над поверхностью ферромагнитного листа, намагниченного

локально импульсным магнитным полем, на основе которых удалось более чем на порядок снизить влияние непостоянства зазора между преобразователем и контролируемым изделием как при одностороннем, так и при двухстороннем доступе к объекту контроля.

2. Новый принцип расчета систем импульсного намагничивания, основанный на учете зависимости постоянной затухания ЙЬС-цепи от геометрии намагничивающего соленоида и длительности формируемого импульса, позволяющий сформировать импульсы магнитного поля максимально достижимой амплитуды при заданных длительности импульсов и энергии заряда батареи накопительных конденсаторов за счет выбора оптимальных размеров соленоида, а для соленоида с выбранными параметрами - импульсы заданной формы при разной их длительности и импульсы с разной длительностью переднего и заднего фронтов.

3. Новые закономерности, устанавливающие разный характер влияния переднего и заднего фронтов намагничивающих импульсов на распределение поля остаточной намагниченности, зависимость этого влияния от их амплитуды и толщины контролируемого изделия, зависимость проявления эффекта аномального намагничивания от длительности импульса и толщины контролируемого изделия.

4. Анализ влияния изменения зазора при намагничивании и при измерении, показавший независимость погрешности из-за непостоянства зазора в пределах 0-5 мм при измерении градиента поля остаточной намагниченности от толщины изделий, увеличение погрешности из-за непостоянства зазора при намагничивании с ростом толщины, усиление этого эффекта с увеличением амплитуды и числа намагничивающих импульсов, и противоположность знаков погрешностей из-за изменений зазора при намагничивании и при измерении градиента поля остаточной намагниченности при амплитудах, превышающих

106 А/м.

5. Результаты исследований влияния скорости перемещения листа в процессе намагничивания в пределах от 0 до 25 м/с на распределение градиента поля остаточной намагниченности уНгп, показавшие, что с ростом скорости перемещения изменяется величина остаточной намагниченности и форма намагниченного участка, при этом погрешность из-за изменения скорости в пределах от 0 до 5 м/с, не превышает 1,3%, от 0 до 10 м/с - 5,5%, от 0 до 25 м/с - 13,5%. С увеличением расстояния от поверхности листа, на котором измеряется уНгл, влияние скорости перемещения на распределение уНгп уменьшается.

6. Разработанные методы контроля:

- метод автоматического выбора оптимальной амплитуды намагничивающих импульсов, основанный на имитации реального влияния зазора путем последовательного изменения режима намагничивания и режима измерения;

- метод контроля механических свойств листового проката, движущегося в технологическом потоке производства, в том числе отдельно движущихся листов;

- метод контроля механических свойств прутков и труб, движущихся в технологическом потоке производства;

- метод отстройки от влияния на результаты контроля постоянных и медленно изменяющихся внешних магнитных полей;

- метод отстройки от влияния изменений натяжения листа.

7. Средства магнитного контроля механических свойств и качества термообработки низкоуглеродистых сталей толщиной до 30 мм при непостоянстве зазора между преобразователем и объектом контроля до 2 мм: приборы ИМА-5, ИМА-5А и ИМА-5Б.

8. Средства контроля механических свойств и структуры листового проката низкоуглеродистых сталей, движущихся в технологическом потоке производства со скоростью до 5 м/с; установки ИМПОК-1, ИМП0К-1А и ИМПОК-1Б и до 25 м/с: установки ИМПОК-2 и ИМПОК-3.

9. Методика построения мер градиента магнитного поля для метрологической аттестации разработанных средств контроля, меры типа МГПД и ИМИТАТОР (источник импульсов специальной формы), позволяющий совместно с мерой МГПД имитировать в пространстве и времени поле локально намагниченного с двух сторон изделия.

Личный вклад соискателя. Опубликованные по теме диссертации работы выполнены автором лично (без соавторов опубликовано 14 научных работ) или в соавторстве.

Основными соавторами по опубликованным работам являются Мель-гуй М. А., Пиунов В. Д., Цукерман В. Л., Шидловская Э. А. и Стрелю-хин А. В.

В соавторстве с Мельгуем М. А. выполнена часть работ по применению эффекта аномального намагничивания для снижения влияния зазора на результаты контроля, разработке метода контроля в технологическом потоке производства, разработке принципов построения средств контроля и их внедрению в производство. Автор данной диссертации являлся непосредственным исполнителем этих работ. Его личный вклад состоит в проведении экспериментов, формулировке выводов и обобщении результатов. Автором установлен эффект аномального намагничивания, условия, при которых он наблюдается, предло-

хено использовать аномальную зависимость градиента поля остаточной намагниченности от амплитуды намагничивающих импульсов для снижения влияния зазора на результаты контроля, предложено имити ровать влияние зазора изменением амплитуда! намагничивающих импульсов и коэффициента усиления измерительного тракта, проведены исследования влияния смещения листа между преобразователями при одностороннем и двухстороннем намагничивании, установлена необхо димость намагничивания листа для снижения влияния зазора встречи направленными полями соленоидов, показано расширение области отстройки от влияния зазора при использовании среднего геометричес кого измеряемых градиентов, влияния поворота и натяжения листа. Кроме того, автором лично разработаны структурные и принципиальные схемы приборов ИМА-5, ИМА-5А и установки ИМПОК-1, методики их метрологической аттестации и поверки.

В работах, опубликованных совместно со Стрелюхиным А.В., аЕ тор осуществлял постановку задачи, предлагал направления решения участвовал в теоретических и экспериментальных исследованиях, фс мулировке выводов.

В соавторстве с Пиуновым В. Д. выполнена часть работ по разработке метрологического обеспечения средств импульсного магнитного контроля. Автором предложены принципы построения мер градиента магнитного поля разных модификаций и методики их применение

В соавторстве с Осиповым А.А. выполнена часть работ по разработке установки типа ИМП0К-1Б. Автором предложен принцип построения установки для контроля отдельно движущихся листов, разработана структурная и часть принципиальной схем, проведены испытг ния установки.

В соавторстве с Цукерманом В.Л. выполнен ряд работ по разрг ботке приборов ИМА-5Б, установки ИМПОК-1А, ИМПОК-2, ИМПОК-З и ИМИТАТОРА для их метрологической аттестации. Автор непосредстве! но участвовал в создании технических решений, лежащих в основе построения этих средств контроля, проведении их испытаний, разр; ботал методики контроля.

В соавторстве с Шидловской Э.А. выполнен ряд работ по иссл< дованию особенностей импульсного магнитного контроля труб и по промышленным испытаниям разработанных средств контроля. Автором разработаны методики контроля, проведены исследования возможное контроля с помощью разработанных средств, дан анализ полученных корреляционных зависимостей и рекомендации по применению созданных приборов.

Апробация результатов диссертации. Основные положения работы доложены и обсуждены на X (Москва, 1982), XII (Амстердам, 1989), 14-й (Нью-Дели, 1996) Международных конференциях по неразрушающе-му контролю, 2-й Международной конференции "Контроль качества трубопроводов" (Москва, 1991), научно-технической конференции с международным участием "Стандартизация и управление качеством в металлургии и минеральном сырье" (Албена-Варна, 1989), национальной конференции "Дефектоскопия-89" (Пловдив, 1989), Международном симпозиуме "Неразрушающий контроль в гражданском строительстве" (Берлин, 1995), Международной конференции "Компьютерные методы и обратные задачи в неразрушающем контроле и диагностике" (Минск, 1995), 2-й Международной конференции по проблемам физической метрологии (Санкт-Петербург, 1996), III (Куйбышев,1978), IX (Минск, 1981) и XII (Свердловск, 1990) Всесоюзных научно-технических конференциях по неразрушащему контролю и других конференциях и семинарах.

Опубликованность результатов. Основное содержание работы опубликовано в 124 научных работах, в том числе 50 статьях в журналах и сборниках, 28 тезисах докладов, 34 авторских свидетельствах и 12 патентах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, 8 глав, выводов, списка использованных источников и приложения.

Полный объем диссертации составляет 511 страниц. Из них текстовая часть 195 страниц через 1,5 интервала, 102 страницы иллюстраций, 12 таблиц, 162 страницы приложений и 40 страниц списка использованных источников из 440 наименований.

Основное сопержание работы.

Первая глава посвящена анализу современного состояния нераз-рушающего контроля механических свойств ферромагнитных материалов, постановке целей и задач исследований.

В настоящее время разработан ряд методов и средств для не-разрушающего контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов. Наряду с достоинствами известных методов и средств контроля, все они обладают рядом существенных недостатков.

Так при использовании накладных намагничивающих (постоянный магнит, электромагнит с сердечником, соленоид) и считывающих (феррозонд, датчик Холла, индукционная катушка) преобразователей существенное влияние на результаты оказывает непостоянство зазора между преобразователем и объектом контроля. Известные методы и

средства компенсации его влияния позволяют осуществлять отстройку от этого мешающего фактора лишь в' небольших пределах.

Проходные преобразователи в основном используются для нераз-рушающего контроля изделий в форме прутков, проволоки и труб.

Методы и средства, основанные на измерении магнитной проницаемости, весьма чувствительны к изменению поперечного сечения контролируемого изделия, что ограничивает их возможности.

Средства контроля, использующие экранный метод (например, разработки Климова К. М. и Кисельгофа Э.Ш.), а также метод "открытой петли" и ряд других позволяют проводить контроль только тонких материалов (порядка 1 мм).

Во многих случаях, например, при использовании эффекта Барк-гаузена, на результаты контроля существенное влияние оказывает непостоянство скорости движения контролируемого изделия и внешние электромагнитные помехи.

В устройствах, где для намагничивания используются поля, не доводящие материал до магнитного насыщения, на результатах контроля сказывается магнитная предыстория изделия (требуется предварительное размагничивание).

Известные теоретические и экспериментальные исследования не установили закономерностей распределения поля остаточной намагниченности ферромагнитного изделия при его локальном намагничивании неоднородным импульсным магнитным полем с учетом параметров намагничивающей системы и магнитных характеристик материала.

Методики формирования импульсов заданной длительности максимальной амплитуды не учитывают зависимость постоянной затухания разрядной цепи от длительности формируемого импульса и размеров намагничивающего соленоида. Отсутствуют методики формирования импульсов заданной формы и с заданной длительностью переднего и заднего фронтов при заданных размерах соленоида.

Отсутствуют методы и средства, позволяющие смоделировать в пространстве и времени поле движущегося изделия, намагниченного локально с двух его сторон.

До настоящего времени нет широкого внедрения методов и средств неразрушающего контроля движущихся ферромагнитных изделий. Это обусловлено тем, что для практического применения необходим метод и устройства, свободные от указанных выше недостатков, обеспечивающие хорошую корреляционную связь между контролируемым механическим параметром и измеряемой физической характеристикой материала, необходимую чувствительность, надежность и про-

стоту в работе.

Проведенный анализ известных методов и средств неразрушающе-го контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий показал необходимость дальнейшего развития работ в этой области и позволил сформулировать цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена вопросам формирования импульсов магнитного поля максимальной амплитуды при заданной их длительности и неизменных параметрах источника питания в точках вдоль оси соленоида и системы из двух соленоидов и вопросам формирования импульсов разной длительности постоянной формы и импульсов с заданной длительностью переднего и заднего фронтов при выбранных размерах соленоида.

Показано, что при выборе параметров систем для импульсного намагничивания отказ от учета зависимости постоянной затухания (1 разрядной цепи от размеров соленоида и длительности т формируемого импульса приводит к занижению величины постоянной соленоида в и завышению его длины 2Ь и внешнего радиуса а2,особенно при больших значениях т.

Получено выражение для постоянной соленоида позволяющее найти оптимальные его размеры, обеспечивающие формирование в заданной точке на оси соленоида импульсы требуемой длительности с максимально возможной амплитудой.

1 /В

2 2 .. -,

2-срё пЛд0(а2-а1)

агсЬ5

а,

, 2 2

ллид(а2-а1) 2тря

/а2, + (2Ъ + г)2 а2 + Уа! + Ъ2 [2Ъ + х\ Ы—-^ 2 - - г £п—- . /

+ (2Ъ + г)2 а, + /а] +"" Ъ'

а,

(1)

где а! - внутренний радиус соленоида; г - расстояние от торца соленоида; и0 - магнитная постоянная; - коэффициент заполнения; р - удельное сопротивление материала обмотки;

аа, а,- а.г

6= 1 + 0, 225 - + 0, 64 —=- + 0, 42 - . (2)

Ъ а2+ а, Ь

Установлено, что оптимизация размеров соленоида не имеет места при его малых внутренних радиусах и больших значениях т. увеличение а, расширяет диапазон длительностей формируемых импульсов, а рост т увеличивает минимальную величину аи при которой возможна оптимизация.

Показано, что оптимизация по одному из внешних размеров соленоида при заданном втором его размере наблюдается в более широком диапазоне изменений а^ и т. вид зависимости от г практически не меняется с изменением т, которая влияет только на абсолютную величину оптимального значения (Сопт). Увеличение а1 от 5 до 50 мм уменьшает Согп и изменяет ход ее зависимости от г.

Для системы из двух последовательно-встречно соединенных соленоидов для достижения одного и того же значения необходимо выбирать большие а2 и 2Ь, чем при согласном соединении. Чем меньше а, и чем больше расстояние между соленоидами, тем меньше разница для встречного и согласного соединения.

Влияние скин-эффекта на результаты оптимизации размеров соленоида заметно при т 20 мкс.

Показано, что изменение длительности и амплитуды формируемых импульсов при нагреве соленоида определяется не только величиной изменения его температуры, но и значением й при исходной температуре. Для уменьшения этого изменения необходимо выбирать элементы разрядной цепи так, чтобы й при исходной температуре была минимальной. Понижение температуры от исходной оказывает меньшее влияние на изменение т, чем повышение.

Приведены методики расчета параметров разрядной цепи и ее элементов при формировании импульсов магнитного поля максимальной амплитуды, импульсов разной длительности постоянной формы и импульсов с заданной длительностью обоих фронтов при выбранных размерах соленоида.

В третьей главе исследуется распределение поля остаточной намагниченности над поверхностью ферромагнитных изделий после локального намагничивания неоднородным импульсным магнитным полем, влияние на это распределение параметров намагничивающих импульсов и магнитных свойств изделия.

На основе предложенного выражения для распределения плотности фиктивных магнитных зарядов на поверхности ферромагнетика плоской формы получены аналитические выражения, позволяющие найти распределение поля остаточной намагниченности над его поверхностью.

Н„

7.5 й

Л со, -к -- , -к,

2 I х „ ,2

к*)

В

е 0 - к,е 0 гаг

2 2 2 3/2 » (3)

(г + х + г - 2гхсо8(р)

н„ -

2тт(к 5 — к^)

I 2 к 1~х~ 2 к 2 х 1

Г к^ 0 - к2е 0 г(х - г соэ <р)йг ¿р 1-1-!---—--

,2 2 2 3 / 2

(г +х + г - 2гхсоз<р)

(4)

где Нгп и Нгх - соответственно нормальная и тангенциальная составляющие поля на расстоянии ъ от поверхности листа; к, и к2 - коэффициенты, зависящие от отношения бй/бх\ б0 и - соответственно плотность фиктивных магнитных зарядов в центре намагниченного участка и в точке отрицательного экстремума; х - расстояние от центра намагниченного участка; х0 - расстояние от центра намагниченного участка до точки, в которой плотность магнитных зарядов равна нулю.

Проведенный расчет данного распределения и сравнение с экспериментальными результатами показали, что с ростом расстояния от поверхности листа величины центрального и боковых экстремумов нормальной Нгп и боковых экстремумов тангенциальной Нгх составляющих уменьшаются примерно по экспоненциальному закону, а расстояние перехода через ноль Нгп и расстояния, на которых обе составляющие достигают экстремальных значений, увеличиваются по закону, близкому к линейному. Расстояния от центра намагниченного участка до точек, в которых Нгп достигает отрицательного экстремума, и до точек, где она равна нулю, соотносятся как 3 : 2.

Показано, что для получения стабильного магнитного состояния при намагничивании импульсами синусоидальной формы необходимо выбирать их длительность т; ^ 1 мс и амплитуду Н„ ь 19-10 А/м, а имеющими форму апериодического разряда при х ^ ю мс (по уровню 0,05) - Н, ^ 12-Ю5 А/м.

Установлена неоднозначная зависимость поля остаточной намагниченности и его градиента уНгп от амплитуды импульсов (рис. 1). Показано, что с ростом толщины образцов и увеличением числа импульсов эта неоднозначность становится выраженной сильнее, величина Ня, при которой уНг„ достигает максимума, смещается в сторону больших значений, а величина краевого эффекта, разница между величинами Нгп, измеренными с двух сторон изделия, и протяженность области намагниченного участка, в которой она наблюдается, увеличиваются. Эффект аномального намагничивания на тонких образцах проявляется сильнее при больших длительностях переднего и меньших длительностях заднего фронтов, а на толстых образцах - наоборот.

Протяженность намагниченного участка растет с увеличением

10; Ь, им: 1 - 0,5; 2 - 1; 3 - 1,5; 4 - 2; 5 - 3; 6 - 4; 7 - 5; 8 - 6; 9 - 8; 10 - 10; 11 - 12; 12 - 15; 13 - 20; 14 - 25; 15 -30 мм).'

Н., уменьшается на магнитожестких образцах и практически не зависит от числа импульсов и длительности обоих фронтов.

На плоских изделиях толщиной И < 2 мм установлена неоднозначность Нгп от величины й при Н„ = 5-105 А/м, ^ = 1,2 ис и = 5-10 мс.

Для получения стабильной намагниченности изделий толщиной от 1 до 30 мм следует выбирать длительность переднего фронта импульса более 1 мс и длительность заднего фронта - более б мс.

В четвертой главе рассмотрено влияние ряда мешавщих факторов (непостоянство зазора между преобразователем и объектом контроля, перемещение испытуемого объекта в процессе контроля, изменение натяжения листа) на результаты контроля.

Влияние зазора изучалось как на проведение каждой из операций контроля (намагничивание - измерение) в отдельности , так и

на проведение обеих операций вместе. Установлено, что при импульсном намагничивании тонких образцов погрешность измерений определяется непостоянством зазора г при измерении ?НГП независимо от величины г при намагничивании, амплитуды и числа намагничивавших импульсов (рис. 2).

г

чНг„- 10'г,А/и2 а 400 380

360 340 320 300 280 2 60

к

1

1

ч

Л к

к

5 .%_

30 20 10

0 1 2 3 4 г.мм °о 5

3 4 2ми

7Н,„- НТ^М* б

400

1 2 3 4 Т.им 7Нгп-Ю'^М* Д

380Км» ■ пЕ2е±£±

360„

10

"0 1 2 3 4 2,ММ

ъНгп- 10~2,А/м* в 400

0 1 2 3 4 '

Г"

3 Л «ас

2 3 4 г,иц '"о 1 2 3 4 5,'ЛГ

12 3 4 2.ММ

Рис. 2. Влияние зазора (а, г - намагничивание без зазора, измерение с зазором; б, д - намагничивание с зазором, измерение без зазора; в, е - намагничивание и измерение с зазором; Ь, мм; а, б, в - 1; г, д, е - 15; Ц.-105 А/м: о - 2, • - б, д - 10, ж -12; П = 1).

С увеличением толщины образцов существенное влияние на величину- погрешности из-за изменений зазора оказывает амплитуда и число намагничивающих импульсов, а также режим термообработки.

На примере образца из стали 08кп показано, что при увеличении скорости перемещения листа в процессе намагничивания распределение уНгп становится несимметричным, величина ^Нгп в центре намагниченного участка уменьшается, а его протяженность увеличивается (рис. 3). С увеличением расстояния г, на котором измеряет-

«лЛрмлем/е йашшия Z=5MM о- v=a,5u/c • - V=10u/c

i

# V a-v=2í I и/с

У 4

LJ

20

15

10

5

O -2.5

-400-300-200-100 O 100 200 300 х,им В

5

4

3

2

I

O -Í.5

направление Снижения z=5uu o - V^O,5u/c • - V-Mm/C Д- V=2SMb

j

j

i

i

i*

* I ...

O

-2.5

5

НЛЧШ^емие ¿«OMtíK o- V=0.5ú/c • - V-10u/c д- V=25м/с

2-30MU^t -rxi

-400-300-200-100 O 100 ZOO 300 X.WM

vH^-ia1^

2 1 o

-1.5

нэфмлемие Дкюмм o -V=O.Su/c • - V=10M/C д - V~25tMc

Z =30» Ш

£

н

-400-300-200-100 O 100 200 300 X.UU -400-300-200-100 O 100 200 300 Х.Ш*

Рис. 3. Влияние скорости перемещения листа в процессе намагничивания на распределение vHrn (а, б - сталь 08кп без отжига; в, г - Т^ = 650°С).

ся распределение ?НГП, влияние изменения скорости уменьшается. Погрешность измерений, вызванная изменением скорости в пределах от 0 до 25 м/с, не превышает 13,5%, от 0 до 10 м/с - 5,5%, а от О до 5 м/с - 1,3% для всех температур отжига образца.

Оценка влияния поворота листа относительно элементов преобразователя показала, что поворот до 20° практически не сказывается на результатах контроля, а изменение натяжения листа в процессе движения существенно лишь в промежутке между намагничиванием и измерением градиентов поля остаточной намагниченности.

При диаметре труб более 30 мм уНгп и уНгх не зависят от диаметра при, 10 < Нд < 10 А/м. Величина краевого эффекта для труб диаметром до 100 мм не превышает 200 мм, а погрешность из-за смещения оси преобразователя от оси трубы на 4 мм меньше 5%.

Пятая глава посвящена разработке методов отстройки от влияния мешающих факторов при контроле.

В основу разработки метода снижения влияния зазора на результаты контроля изделий с защитными лакокрасочными и полимерны-

ми покрытиями положен эффект аномальной зависимости Нгп и уНгп от Нт. При аномальной зависимости ?НГП от Н, с увеличением расстояния ъ между контролируемым изделием и преобразователем измеряемый феррозондом градиент поля остаточной намагниченности уменьшается за счет уменьшения ?НГП с ростом г, а за счет уменьшения величины поля, воздействующего на изделие - увеличивается (рис. 4). Выбрав амплитуду намагничивающих импульсов в точке пересечения кривых, снятых при разных зазорах (Ншопт), удалось почти на порядок снизить влияние непостоянства зазора между преобразователем и изделием.

Наличие неоднозначной зависимости 7НГ[, от Нп удалось использовать также для разработки метода автоматического выбора НЯ10ПТ. Он основан на имитации влияния реального зазора последовательным изменением режима намагничивания и режима измерения. Изменение величины магнитного поля, воздействующего на контролируемое изделие при наличии зазора и без него, имитируется приращением амплитуды намагничивающих импульсов, а изменение поля остаточной намагниченности, воздействующего на феррозонд при зазоре и без него -увеличением коэффициента усиления измерительного тракта. При этом большая амплитуда и больший коэффициент усиления соответствуют измерению без зазора, а меньшие - измерению при наличии зазора. Поиск проводится путем осуществления циклов размагничивание - намагничивание - измерение. После каждой пары циклов происходит сравнение результатов измерений. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты измерений в последней паре циклов не станут достаточно близки. Величина выбранной амплитуды фиксируется, и в дальнейшем контроль данного типа изделий ведется при этой амплитуде импульсов.

Задача - контроля движущегося листового проката решена за счет локального импульсного намагничивания его с двух сторон, измерения с двух сторон максимальных значений ^нгп и их усреднения, причем процесс намагничивания и измерения разнесен во времени и в пространстве. Это позволило более чем на порядок уменьшить погрешность из-за смещения листа при движении. Область отстройки от влияния этого смещения зависит от зазора между преобразователем и увеличивается с его ростом.

Разнесение во времени при движении листа процессов измерения уНгп и создания компенсирующих полей эталонных источников позволило улучшить температурную и временную стабильность, линейность показаний и помехоустойчивость средств импульсного магнитного

ж - 3).

контроля в технологическом потоке производства. При этом погрешность из-за изменения температуры вплоть до 60 С отсутствует, диапазон линейности увеличивается в 1,5 раза, постоянные или мед-

5 2

ленно изменяющиеся поля с градиентом до 5-10 А/м не оказывают влияния на результаты контроля.

Задача отстройки от влияния изменения натяжения листа в процессе движения решена путем измерения абсолютного значения изменения натяжения в промежутке между намагничиванием и измерением и компенсацией измеряемого градиента на величину, пропорциональную этому изменению.

Дополнительное измерение с двух сторон листа градиента поля остаточной намагниченности вдоль его поверхности и усреднение величин, равных корню квадратному из суммы квадратов градиентов обеих составляющих поля, позволили отстроиться от поворота листа при движении на угол более 20°.

Отстройка от влияния резкой неоднородности свойств металла вдоль рулона достигнута за счет формирования дополнительных компенсирующих полей и фиксации их величины в момент равенства дополнительных компенсирующих полей измеренным ранее величинам основных компенсирующих полей.

Разработан метод контроля изделий цилиндрической формы, заключающийся в намагничивании движущегося объекта по его периметру, измерении по периметру градиентов поля остаточной намагниченности по нормали к его поверхности и их усреднении.

Глава шестая посвящена средствам импульсного магнитного контроля, обеспечивающим контроль при наличии мешающих факторов, в том числе при движении в технологическом потоке производства.

На основе разработанных методов контроля созданы два класса приборов восьми модификаций, защищенных авторскими свидетельствами и патентами: Импульсные Магнитные Анализаторы ИМА-5, ИМА-5А и ИМА-5Б и Импульсные Магнитные Поточные Контролеры ИМПОК-1, ИМПОК-1А, ИМПОК-1Б, ИМП0К-2 и ИМПОК-3.

За счет выбора геометрии намагничивающего соленоида и режима импульсного намагничивания приборы ИМА-5, ИМА-5А и ИМА-5Б обеспечивают неразружающий контроль качества термообработки, механических свойств и структуры изделий из низко- и среднеуглеродистых сталей толщиной до 30 мм, позволяют, по сравнению с приборами ИМА-4А, снизить от 2 (на тонких изделиях) до 20 (на толстых изделиях) раз влияние магнитной предыстории, снизить в два раза погрешность из-за непостоянства зазора между преобразователем и объектом контроля, увеличить в два раза верхний предел измерения градиента магнитного поля.

Режим намагничивания, реализованный в приборах ИМА-5А и ИМА-5Б, позволяет на изделиях толщиной свыше 5 мм снизить до 5% погрешность из-за непостоянства в пределах 0-2 мм зазора между преобразователем и объектом контроля, и тем самым обеспечить контроль изделий с защитными лакокрасочными и полимерными покрытиями при непостоянстве их толщины.

Установки ИМПОК-1, ИМПОК-1А, ИМП0К-1Б, ИМПОК-2 и ИМПОК-3, основанные на новых принципах построения преобразователей для импульсного магнитного контроля, выбора режима намагничивания и обработки измеряемых сигналов, обеспечивают автоматический неразру-шающий контроль качества термообработки, механических свойств и структуры листового проката сталей толщиной 0,15-10 мм (ИМПОК-1, ИМП0К-1А), 0,15-12 мм (ИМП0К-1Б), 0,15-15 мм (ИМП0К-2, ИМПОК-3), движущегося в технологическом потоке производства со скоростью от 0,5 до 5 м/с (ИМПОК-1, ИМПОК-1А и ИМПОК-1 Б) и от 1 до 25 м/с (ИМП0К-2, ИМПОК-3), в том числе отдельно движущихся листов (ИМП0К-1Б). Установки допускают смещение листа относительно плоскости прокатки от +10 мм (ИМПОК-1) до +20 мм (остальные модификации).

Глава седьмая посвящена разработке принципов построения средств поверки установок типа ИМП0К.

Разработана мера градиента магнитного поля типа МГПД, создающая в областях расположения магниточувствительных элементов преобразователей поверяемых средств магнитные поля с постоянным градиентом, причем величина и знак поля, воздействующего на соответ-

ствующий магниточувствительный элемент, совпадают с величиной и знаком поля от локально с двух сторон намагниченного листа.

Получены аналитические выражения, позволяющие связать средние радиусы катушек меры с протяженностью рабочей области, определяемой длиной магниточувствительного элемента, и зазором между преобразователями поверяемого средства при одинаковом числе витков в соответствующей системе меры.

Установлены соотношения между величиной создаваемого в рабочих областях меры магнитного поля и величиной его градиента и соотношением витков системы для создания однородного магнитного поля и системы для создания магнитного поля с постоянным градиентом.

Мера защищена авторскими свидетельствами и патентами и признана образцовой в НПО ВНИИМ им. Д. И. Менделеева.

Разработан способ повышения степени однородности магнитного поля и постоянства градиента магнитного поля соответствующих систем меры за счет выбора соотношения числа витков между крайними и центральными катушками меры (отдельно для каждой из составляющих ее систем).

Разработана мера, позволяющая моделировать пространственное распределение магнитного поля, воздействующего на магниточувстви-тельные элементы, при смещении ферромагнитного листа, намагниченного локально с двух сторон, относительно этих элементов.

Разработан метод моделирования воздействия поля остаточной намагниченности локально намагниченного участка контролируемого листа на магниточувствительные элементы поверяемого средства при различных скоростях движения объекта контроля. Создан ИМИТАТОР, позволяющий сформировать в рабочих областях меры импульсы магнитного поля, частота, амплитуда и форма (во времени) которых аналогична частоте, амплитуде и форме импульсов магнитного поля от намагниченного участка контролируемого листа при его прохождении мимо магниточувствительных элементов средств контроля.

Разработаны методики метрологического обеспечения средств импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий, утвержденные в Госстандарте Республики Беларусь.

Глава восьмая посвящена лабораторным и промышленным испытаниям разработанных средств контроля и их внедрению.

Установлено наличие корреляционной зависимости между механическими свойствами листовой холодно- и горячекатаной стали 65Г и градиентом напряженности поля остаточной намагниченности.

На основе исследования закономерностей изменения магнитных и механических свойств горячекатаной стали ЗОТ с температурой отжига показана возможность контроля механических свойств этой стали по остаточной индукции или коэрцитивной силе. Установлена взаимосвязь между твердостью НВ, пределом прочности пределом текучести относительным удлинением 510 образцов стали ЗОТ, отожженных при 550-900 С, и показаниями прибора ИМА-5. Осуществлен набор статистических данных, их обработка и внедрение приборов ИМА-5 на Новосибирском металлургическом комбинате.

Показана возможность применения прибора ИМА-5А в качестве средства контроля прочностных характеристик горячекатаного листа из сталей Зсп и Юсп толщиной до 10 мм и осуществлено их внедрение на Новолипецком металлургическом комбинате.

Установлена неоднозначная зависимость как механических, так и магнитных свойств стали 9ХФМ с изменением температуры отжига в интервале 200-900 С. Показано, что при наличии брака по измерениям коэрцитивной силы Нс или градиента поля остаточной намагниченности ?НГ дополнительное измерение твердости позволяет выявить причину брака - недогрев или перегрев при отжиге.

Установлена однозначная взаимосвязь между прочностными и магнитными характеристиками сталей 13Х в интервале температур промышленного отжига б00-900°С. Показано, что по величине показаний прибора ИМА-5Б можно определить весь комплекс прочностных характеристик этой стали. Осуществлено внедрение на Новолипецком металлургическом комбинате.

На основе исследований механических и магнитных свойств стали 18ЮА от температуры отжига в интервале 200-900 С показано, что наиболее подходящим параметром, по которому можно вести неразру-шаюций контроль механических свойств этой стали, является коэрцитивная сила. Установлена однозначная связь между показаниями установки ИМП0К-1 и температурой отжига стали 18ЮА в исследуемом интервале ее изменения. Осуществлено внедрение на Магнитогорском металлургическом комбинате.

Установлена корреляционная связь механических свойств холоднокатаного автолиста с показаниями установок ИМПОК-1, ИМП0К-1А и ИМП0К-1Б, определены приемочные числа, нормы годности и таблицы расчетных значений. Разработана методика неразрушающего контроля листового проката, движущегося в потоке производства. Впервые в черной металлургии появилась возможность поставлять листовой прокат с гарантией механических свойств при надежности 0,95-0,99.

Осуществлено внедрение на Магнитогорском, Новолипецком, Череповецком и ЭКО Сталь (Германия) металлургических комбинатах.

Установлена корреляционная связь механических свойств ряда горячекатаных сталей с показаниями установок типа ИМПОК-2. Осуществлено их внедрение на Мариупольском металлургическом комбинате.

ВЫВОДЫ

В настоящей работе на основании теоретических и экспериментальных исследований распределения поля остаточной намагниченности ферромагнетиков при их локальном намагничивании неоднородным импульсным магнитным полем решена крупная прикладная проблема по созданию методов и средств неразрушающего контроля прочностных характеристик стального проката, в том числе движущегося в технологическом потоке производства, имеющая важное народнохозяйственное значение, поскольку промышленное использование разработанных средств контроля, являющихся предметом экспорта в страны СНГ и дальнего зарубежья, позволяет обеспечить требуемый уровень качества выпускаемой продукции за счет 100% контроля и является одним из элементов ресурсосбережения.

1. На основе предложенной физической модели распределения плотности фиктивных магнитных зарядов на поверхности плоского ферромагнетика получены зависимости, позволяющие с достаточной для практики точностью описать распределение поля над его поверхностью. Теоретически показано и экспериментально подтверждено экспоненциальное уменьшение экстремумов обеих составляющих поля остаточной намагниченности и линейное увеличение расстояний перехода через ноль и расстояний, на которых достигаются экстремальные значения обеих составляющих с удалением от поверхности листа независимо от режима намагничивания и от свойств ферромагнетика, а соотношение расстояний от центра намагниченного участка до точки, в которой нормальная составляющая достигает отрицательного экстремума, и до точки, где она переходит через ноль, равно 3:2.

'2. Теоретически обоснована необходимость учета при оптимизации систем импульсного намагничивания зависимости постоянной затухания ЕЬС-цепи от размеров соленоида и требуемой длительности импульса. Разработаны новые принципы формирования импульсов магнитного поля, позволяющие получить в заданной области соленоида или системы из двух соосных соленоидов при заданных длительности

импульса и энергии заряда батареи конденсаторов импульсы максимальной амплитуды за счет выбора оптимальных размеров соленоида, а для соленоида с выбранными параметрами - импульсы разной длительности одинаковой формы и импульсы с разной длительностью переднего и заднего фронтов. Показано, что для ослабления влияния нагрева соленоида на параметры формируемого импульса постоянная затухания разрядной цепи при исходной температуре должна быть минимальной.

3. Установлена неоднозначная зависимость поля и градиента поля остаточной намагниченности от амплитуды намагничивающих импульсов (эффект аномального намагничивания). С ростом толщины образцов и увеличением числа импульсов эта неоднозначность становится более выраженной, амплитуда импульсов, при которых градиент поля остаточной намагниченности достигает максимума, смещается в сторону больших значений, а величина краевого эффекта увеличивается. Показано, что для получения стабильного магнитного состояния при локальном намагничивании плоских изделий импульсами синусоидальной формы необходимо устанавливать их длительность т г 1мс и амплитуду ^ 19-10 к/к, а при намагничивании импульсами, имеющими форму, апериодического разряда при длительности ^ 10 мс по уровню 0,05, их амплитуду следует выбирать ^ 12-Ю5 А/м.

4. Экспериментально установлен разный характер влияния переднего и заднего фронтов намагничивающих импульсов на распределение поля остаточной намагниченности, зависимость этого влияния от амплитуды импульсов и толщины контролируемого изделия, зависимость проявления эффекта аномального намагничивания от длительности импульса и толщины изделия. Показано, что протяженность намагниченного участка увеличивается с ростом амплитуды намагничивающих импульсов, уменьшается на магнитожестких образцах и практически не зависит от количества импульсов и длительности обоих фронтов. На плоских изделиях толщиной менее 2 мм установлена неоднозначность поведения поля остаточной намагниченности в центре намагниченного участка с изменением их толщины. Установлено, что эффект аномального намагничивания на тонких образцах проявляется сильнее при больших длительностях переднего и меньших длительностях заднего фронтов, а на толстых образцах - наоборот. Показано, что для получения стабильной намагниченности изделий толщиной от

1 до 30 мм следует выбирать длительность переднего фронта импульса более 1 мс и длительность заднего фронта - более б мс.

5. Экспериментально установлено, что если погрешность изме-

рений из-за непостоянства зазора в пределах 0-5 мм при измерении градиента поля остаточной намагниченности практически не зависит от толщины изделий, то погрешность из-за непостоянства зазора при намагничивании увеличивается с ее ростом. Увеличение амплитуды и числа намагничивающих импульсов усиливает этот эффект. При амплитудах, превышающих 10 А/м, погрешности из-за изменений зазоров при намагничивании и измерении градиента поля остаточной намагниченности имеют противоположные знаки. С ростом скорости перемещения листа изменяется величина поля остаточной намагниченности и форма намагниченного участка, при этом погрешность, вызванная изменением скорости в пределах от 0 до 5 м/с, не превышает 1,3%, от 0 до 10 м/с - 5,5%, от 0 до 25 м/с - 13,5%. С удалением от поверхности листа влияние скорости перемещения на результаты измерения уменьшается. Влияние на результаты контроля поворота листа «„о

до 20 незначительно, а изменение его натяжения существенно лишь в промежутке времени между намагничиванием и измерением.

б. На основе анализа распределения поля остаточной намагниченности ферромагнитных изделий при их локальном намагничивании неоднородным импульсным магнитным полем и учета влияния мешающих факторов разработаны принципы построения средств импульсного магнитного контроля, позволившие автоматизировать выбор режима намагничивания, снижающего до 5% погрешность из-за непостоянства зазора при контроле в пределах 0-2 мм, реализовать контроль отдельно движущихся листов, отстроиться от влияния постоянных и медленно изменяющихся внешних магнитных полей.

Разработаны защищенные авторскими свидетельствами и патентами:

- метод автоматического выбора оптимальной с точки зрения отстройки от влияния зазора амплитуды намагничивающих импульсов, основанный на имитации реального влияния зазора путем последовательного изменения режима намагничивания и режима измерения;

- метод контроля механических свойств листового проката, движущегося в технологическом потоке производства, в том числе отдельно^ движущихся листов, позволяющий более чем на порядок снизить относительную погрешность из-за смещений листа при движении;

- метод улучшения метрологических характеристик средств импульсного магнитного контроля ферромагнитных изделий, движущихся со скоростью до 25 м/с, позволяющий на порядок улучшить их временную и температурную стабильность, в 1,5 раза увеличить диапазон линейности, отстроиться от влияния на результаты контроля

внешних постоянных или медленно изменяющихся магнитных полей с

4 2

градиентом до 5-10 А/м ;

- метод контроля механических свойств прутков и труб, движущихся в технологическом потоке производства;

- методы отстройки от влияния поворота листа при движении, изменений его натяжения и резкой неоднородности свойств металла вдоль рулона.

7. Разработаны защищенные авторскими свидетельствами и патентами средства импульсного магнитного контроля:

- механических свойств и качества термообработки низко- и среднеуглеродистых сталей толщиной до 30 мм при непостоянстве зазора между преобразователем и объектом контроля в пределах от 0 до 2 мм: приборы ИМА-5, ИМА-5А и ИМА-5Б;

- механических свойств и структуры листового проката низко-и среднеуглеродистых сталей, движущихся в технологическом потоке производства со скоростью до 5 м/с: установки ИМП0К-1, ИМП0К-1А

и ИМП0К-1Б и со скоростью до 25 м/с: установки ИМП0К-2 и ИМП0К-3.

8. Дано дальнейшее развитие принципов метрологического обеспечения средств импульсного магнитного контроля. Впервые получены аналитические выражения, устанавливающие требуемые соотношения между величиной поля и величиной градиента поля обеих систем меры за счет выбора числа витков ее катушек. Установлена взаимосвязь между средними радиусами катушек меры, протяженностью рабочей области и зазором между преобразователями поверяемого средства при разном числе витков центральных и крайних катушек меры. Разработан метод моделирования смещения ферромагнитного листа относительно преобразователя и метод моделирования воздействия поля локально намагниченного участка на магниточувствительные элементы поверяемого средства при различных скоростях движения объекта контроля.

Созданы защищенные авторскими свидетельствами и патентами меры типа МГПД нескольких модификаций, аттестованные во ВНИИМ им. Менделеева как образцовые, и источник импульсов тока специальной формы (ИМИТАТОР), позволяющий совместно с мерой МГПД имитировать распределение в пространстве и времени поле локально намагниченного с двух сторон изделия. Разработаны методики и проведена метрологическая аттестация созданных средств контроля и средств их поверки, проведены государственные испытания прибора ИМА-5Б.

Проведены лабораторные и промышленные испытания созданных средств контроля и средств их поверки, разработаны рекомендации

по промышленному внедрению методов и средств контроля, осуществлено их внедрение в производство в Беларуси, ряде стран СНГ и за рубежом (Болгария, Германия). За работу по контролю механических свойств листового проката в потоке производства присуждена премия Совета Министров СССР за 1991 г.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Матюк В.Ф., Стрелюхин А. В. Оптимизация размеров соленоида генератора импульсного магнитного поля // Дефектоскопия. - 1994. -КЗ. - С. 50-56.

2. Матюк В.Ф., Стрелюхин А. В. Получение импульсного магнитного поля максимальной амплитуды на торце намагничивающего соленоида при заданной энергии заряда батареи конденсаторов // Дефектоскопия. - 1994. - 3 1. - С. 57-63.

3. Матюк В.Ф., Стрелюхин А. В. Получение максимальной амплитуды импульсов магнитного поля заданной длительности на оси соленоида // Becin АНБ. Сер. Ф13.-тэхн. навук. - 1995. - № 4. - С. 72-77.

4. Matyuk V., Stre£yukhin A. Optimization géométrie parameters of pu£se magnetizing system // Non-Destructive Testing in Civil! Engineering (NDT-CE): Proc. International Symposium. - YoÊ. 2. -Posters. - Ber£in, 1995. - P. 1117-1124.

5. Матюк В.Ф., Стрелюхин A. В. Учет скин-эффекта в проводнике обмотки соленоида для импульсного намагничивания при оптимизации его геометрических размеров // Дефектоскопия. - 1995. - № 7. -

С. 92-97.

6. Матюк В.Ф., Стрелюхин А. В. Влияние нагрева соленоида для импульсного намагничивания на оптимизацию его геометрических размеров и на параметры формируемого импульса // Дефектоскопия. -1997. - № 6. - С. 98-102.

7. Матюк В.Ф., Стрелюхин А. В. Формирование намагничивающих импульсов разной длительности при постоянной их форме и постоянных размерах намагничивающего соленоида // Дефектоскопия. - 1997. - № 7. - С. 25-29.

8. Мауюк В.Ф., Стрелюхин А. В. Формирование намагничивающих импульсов с заданной длительностью переднего и заднего фронтов // Дефектоскопия. - 1997. - № 5. - С. 44-49.

9. Матюк Б.Ф. Топография поля остаточной намагниченности над поверхностью ферромагнитного листа, локально намагниченного полем накладного соленоида // Дефектоскопия. - 1995. - № 11. - С.60-69.

10. Matyuk V., Stre£yukhin A. Influence of a mode of £oca£

pugse magnetization on the magnitude of residuaC magnetization of a ferromagnet at the constant form of magnetizing puCses // Computer Methods and Inverse Problems in Nondestructive Testing and Diagnostics. CM NDT-95: Proc. International! Conference. -Minsk, 1995. - P. 63-66.

11. Матюк В. Ф. Особенности влияния амплитуды и числа импульсов магнитного поля на величину градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности при локальном намагничивании толстых изделий // Дефектоскопия. - 1996. - В 3. -

С. 18-24.

12. Матюк В. Ф. Влияние зазора между преобразователем и контролируемым изделием плоской формы при импульсном магнитном методе контроля // Дефектоскопия. - 1996. - № 2. - С. 29-37.

13. Матюк В.Ф. Влияние скорости перемещения листа на пространственное распределение нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности при локальном двустороннем импульсном намагничивании // Дефектоскопия. - 1996. - № 3. - С. 25-29.

14. Meggui М. А., Matyuk Y.F., ShidCovskaya Е. A. Pufise magnetic testing of mechanica£ properties and structure of pipes at the manufacturers // 2-nd International Conference Pipe£ine Inspection: Proceed. -Moscow, 1991. -P.468-471.

15. МельгуйМ. А., Матюк В.Ф., Шидловская Э. А. Импульсный магнитный контроль механических свойств и структуры труб на заводах-изготовителях // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1992. - № 2. - С. 77-81.

16. Матюк В.Ф. Использование аномальной зависимости градиента нормальной составляющей поля остаточной намагниченности для контроля механических свойств изделий с защитными неметаллическими покрытиями // Дефектоскопия. - 1996. - № 3. - С. 30-36.

17. МельгуйМ. А., Матюк В. Ф. Исследование возможности отстройки от влияния изменений зазора между преобразователем и контролируемым материалом при импульсном магнитном методе контроля // Дефектоскопия. - 1981. - № б. - С. 74-79.

18. Мельгуй М. А., Матюк В.Ф. Расширение области отстройки от влияния изменений зазора между преобразователем и контролируемым изделием при импульсном магнитном методе контроля // Дефектоскопия. - 1982. - № 11. - С. 46-49.

19. Matyuk V. F. PuUse magnetic testing of strength of steeE ro££ed products moving in technoCogicaE ro££ing-mi£e practice // Proceedings of the Institute of App£ied Physics of Academy of

Sciences of Be£arus. - Minsk-Tolcyo. - 1994. - P. 43-63.

20. МатDK В.Ф. Улучшение характеристик средств импульсного магнитного контроля движущегося листового проката // Дефектоскопия. - 1989. - № 9. - С. 52-58.

21. МельгуйМ. А., Матюк В. Ф., ПиуновВ. Д. Метрологическое обеспечение приборов импульсного магнитного контроля ферромагнитных материалов // Весц! АН БССР. Сер. <рз.-тзхн. навук. - 1987. -№2. - С. 107-112.

22. Мельгуй М. А., Матюк В. Ф. Импульсный магнитный анализатор ИМА-5 и Дефектоскопия. - 1979. - К 11. - С. 90-95.

23. Контроль горячекатаного проката сталей Зсп и Юсп с помощью приборов типа ИМА-5А / М. А. Мельгуй, В.0.Матюк, Л. А.Крутикова и др. ¡1 Заводская лаборатория. - 1988. - Т.54, № 4. - С. 65-68.

24. Импульсный магнитный анализатор ИМА-5Б / М. А. Мельгуй,

B.Ф.Матюк, Я.А. Олех и др. // Научно-технические достижения. Межотраслевой научно-техн. сб. - М.: ВИМИ, 1990. - № 4. - С. 41-44.

25. Мельгуй М. А., Матюк В. Ф. Импульсный магнитный поточный контролер ИМПОК-1 // Дефектоскопия. - 1982. - № 9. - С. 62-66.

26. Матюк В.Ф., Цукерман В. Л. Импульсный магнитный поточный контролер ИМПОК-1А // Дефектоскопия. - 1992. - № 4. - С. 38-43.

27. Матюк В.Ф., Осипов А.А. Импульсный магнитный метод контроля отдельно движущихся листов в технологическом потоке производства // Дефектоскопия. - 1995. - К 6. - С.56-62.

28. Контроль механических свойств холоднокатаного автолиста

с помощью установки ИМПОК-1 / М. А. Мельгуй, В. Ф. Матюк, А. А. Востри-ков и др. // Сталь. - 1990. - К 4. - С. 78-80.

29. Цукерман В.Л., Матюк В.Ф., Новиков А. П. Имитатор для метрологического обеспечения средств импульсного магнитного контроля. // Дефектоскопия. - 1992. - № 10. - С. 60-65.

30. МельгуйМ. А., Матюк В. Ф., Цукерман В. Л. Установка ИМПОК-2 для контроля механических свойств листового проката сталей, движущегося в потоке производства // Техническая диагностика и не-разрушаквций контроль. - 1994. - № 2. - С. 62-66.

31. Матюк В. Ф., Пиунов В. Д. Улучшение метрологических характеристик двухзонных мер градиента магнитного поля для аттестации средств магнитного контроля // Дефектоскопия. - 1995. - В 5. -

C. 88-95.

32. Контроль механических свойств листового проката марганцовистых сталей импульсно-локальным методом / М. А. Мельгуй, Ф.Д.Иванов, В. Ф. Матюк и др. // Дефектоскопия. - 1980. - № 3. -

С. 78-82.

33. Контроль механических свойств лонжеронной горячекатаной полосы из стали ЗОТ / М. А. Мельгуй, Ф.Д.Иванов, Э. А. Шидловская и др. // Дефектоскопия. - 1980. - № 6. - С. 5-9.

34. Magnetic PuEse Technique of Inspection of the„ Mechanical Properties of SteeE Products / M.A.MeEgui, V.D.Piunov, E.A.Shid-Eovskaya and others // 10-th WorEd Conference on Non-Destructive Testing: Proceed. - Moscow, 1982. - 1C-13. - P. 217-224.

35. New methods and means for magnetic puEse testing of mechanical properties of steeEs / M.A.MeEgui, Y. D. Piunov,

V.B.Kratirov and others // Proc. of the 12-th WorEd Conf. on Non-Destructive Testing. - Amsterdam, The NetherEands, 1989. -V. 1. - P. 299-304.

36. Исследование возможности контроля качества отжига низколегированных инструментальных холоднокатаных сталей магнитным методом / М. А. Мельгуй, Э. А. Шидловская, В. Б. Кратиров и др. // Дефектоскопия. - 1989. - Кб. - С. 34-39.

37. Matyuk V.F. Designing principEes of means for automated nondestructive testing of sheet in motion hy puEse magnetic method // Proceedings of the 14th WorEd Conference on NDT (14th WCNDT). VoE. 3. - New DeEhi, 1996. - P.1573-1576.

38. Matyuk V. F., StreEyukhin A. Y. Choice of the geometry of magnetizing soEenoids for sensors of magnetic puEse testing // 1st European magnetic sensors and actuators conference. ESMA'96: Abstracts. - Jasi - Romania. - 1996. - P. A2-14.

39. Матюк В.Ф. Распределение напряженности поля остаточной намагниченности над поверхностью ферромагнитного листа, локально намагниченного полем накладного соленоида // Современные методы и средства электромагнитного контроля и их применение в промышленности: Тез. докл. VI межвузовской научно-техн. конф. стран СНГ.

- Могилев, 1995. - С. 35.

40. Матюк В.Ф. Выбор амплитуды намагничивающих импульсов при импульсном магнитном методе контроля // Неразрушающие физические методы контроля: Тез. докл. XII Всесоюзной научно-техн. конф.

В 3 т. - Свердловск, 1990. - Т. 3. - С. 145-146.

41. Матюк В.Ф., Стрелюхин А.В. Влияние заднего фронта намагничивающих импульсов на остаточную намагниченность плоских изделий при импульсном магнитном контроле // Контроль технологий, изделий и окружающей среды физическими методами: Тез. докл. XYII Уральской региональной конф. - Екатеринбург, 1997. - С. 63-64.

42. Матюк В. Ф. Снижение влияния зазора между преобразователем и изделием при импульсном магнитном методе контроля // Состояние и перспективы развития методов и средств неразрушающего контроля: Тез. докл. 6-го отраслевого научно-техн. совещания. - м., 1989. -С. 104.

43. Матюк В.Ф. Автоматический выбор амплитуды импульсов магнитного поля средств импульсного магнитного контроля при непостоянстве зазора между преобразователем и контролируемым изделием

/ Проблемы качества и надежности машин: Тез. докл. республ. на-учно-техн. конф. В 2-х ч. - Могилев, 1994. - Ч. II. - С. 33.

44. Meggui М.А., Matjuk Y.F. Kontrog2е der mechanischen Eigenschaften und der Qualität von termisch bearbeiteten kaltgewalzten Stahlen mit niedrigem Kohgenstoffgehagt mit HiEfe der magnetischen gokaE ImpuEs-Methode // KaEtverformung und Ober-fEächenveredeEung von BandstahE:Kurzreferate der YI.KaEtwagz-tagung. - Frankfurt/Oder, 1982. - S.6-7.

45. Матюк В.Ф. Улучшение метрологических характеристик средств импульсного магнитного контроля механических свойств стального проката, движущегося в производственном потоке / Современные магнитные, электромагнитные и акустические методы и приборы неразрушающего контроля: Тез. докл. IX научно-техн. конф. : В 2 ч. - Свердловск, 1988. - Ч. I. Магнитные и электромагнитные методы. - С. 16.

46. Цукерман В. Л., Матюк В.Ф. Импульсный магнитный поточный контролер ИМПОК-З // Научное и аналитическое приборостроение: Тез. докл. республ. научно-техн. конф. - Минск, 1995. - С. 110-111.

47. Matyuk V. F., Piunov V.D. The two zones reference standards of the gradient of magnetic fiegd for metroEogicag support of pugse magnetic testing / The Second International Conference on ProbEems of Physical MetroEogy. Fizmet'96: Abstracts. - Saint Petersburg. - 1996. - P. A2-14.

48. A. c. 1101725 СССР, МКИ G01N 27/72. Устройство для контроля движущихся ферромагнитных изделий / М. А.Мельгуй, А. К. Шуке-вич, В.Ф.Матюк (СССР). - № 3554383/18-21; Заявлено 01.12.83; Опубл. 07.07.84, Бюл. № 25. - 3 с.

49. A.c. 1033946 СССР, МКИ G01N 27/87. Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала / М. А.Мельгуй, В. Ф.Матюк (СССР). - № 2757005 /25-28; Заявлено 20.04.79; Опубл. 07.08.83, Бюл. № 29. - 3 с.

50. А. с. 884406 СССР, МКИ3 вОШ 27/80. Способ импульсного магнитного контроля механических свойств ферромагнитных изделий / М.А. Мельгуй, В.Ф.Матюк (СССР). - № 2880875/25-28; Заявлено 08.02.80; Опубл. 23.01.83, Бш. № 3. - 5 с.

51. А. с. 1128155 СССР, МКИ' С01Ы 27/87. Устройство для импульсного магнитного контроля физико-механических параметров ферромагнитных изделий / М.А.Мельгуй, В. Ф. Матюк, В.Л. Цукерман, И.И.Линник (СССР). - № 3477946/25-28; Заявлено 30.07.82; Опубл. 07. 12. 84, Бюл. № 45. - 4 с.

52. А. с. 974242 СССР, МКИ3 вОШ 27/87. Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала / М.А.Мельгуй, В.Ф.Матюк (СССР). -

№ 2571868/25-28; Заявлено 23.01.78; Опубл. 15.11.82, Бш. №42. - 3 с.

53. А. с. 587776 СССР, МКИ2 вОШ 33/12, СЮ1Ы 27/72. Устройство для электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных материалов в форме протяженных прутков, лент и профильного проката / М. А.Мельгуй, В.Ф.Матюк, А.А.Востриков (СССР). -№2347488/18-21; Заявлено 09.04.76; Опубл. 15.08.89, Бюл. К 30. - 5 с.

з

54. А. с. 1109625 СССР, МКИ СОШ 27/87. Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала / М.А. Мельгуй, В. Ф. Матюк (СССР) . -

К 3516025/18-25; Заявл. 02.12.82; Опубл. 23.08.84, Бюл. К 31. -3 с.

55. А. с. 1109623 СССР, МКИ вОШ 27/72, СОИ? 33/12. Устройство для контроля механических свойств движущихся ферромагнитных изделий / В.Н.Большаков, В.Г. Горбат, М. А. Мельгуй, В.Ф.Матюк (СССР). -№ 3555729/18-21; Заявл. 17.02.83; Опубл.23.08.84, Бюл. К 31. - 3 с.

56. А. с. 1527567 СССР, МКИ 001Ы 27/87. Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала / В.Ф.Матюк (СССР). - № 4342142/25-28; Заявлено 14.12.87; Опубл. 7.12.89, Бюл. № 45. - 4 с.

57. А. с. 1698735 СССР, МКИ5 С01Ы 27/87. Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала и устройство для его осуществления / В.Ф.Матюк, М.А.Мельгуй (СССР). - № 4633648/28; Заявлено 09.12.88; Опубл. 15.12.91, Бюл. № 46. - 4 с.

58. А. с. 696369 СССР, МКИ2 001И 27/86. Устройство для элек-

тромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных материалов / м.А.Мельгуй, В.Ф.Матюк (СССР). - № 2492704/ 25-28; Заявлено 03.06.1977; Опубл. 05.11.1979, Бил. № 41. - 3 с.

59. А. с. 1002946 СССР, МКИ3 G01N 27/90, G01R 33/12. Способ электромагнитного контроля механических свойств ферромагнитных объектов в процессе их движения / М. А. Мельгуй, В.Ф. Матюк (СССР). -№2693464/25-28; Заявлено 11.12.78; Опубл. 07.03.83, Бюл. №9. -2 с.

60. А. с. 1022085 СССР, МКИ G01R 33/12. Устройство для измерения параметров движущихся ферромагнитных изделий / М. А.Мельгуй, В.Ф.Матюк, И.И.Линник, В. Л.Цукерман (СССР). - № 3382205/1821; Заявлено 21.01.82; Опубл. 15.03.87, Бюл. № 10. - 10 с.

61. А. с. 1810856 СССР, МКИ5 G01R 33/12. Устройство для импульсного магнитного контроля листового проката сталей / В.Ф. Матюк, М.А.Мельгуй, А.В.Новиков, А.А.Осипов (СССР). - № 4909476/21; Заявл. 11.02.91; Опубл. 23.04.93, Бюл. № 15. - 5 с.

62. А. с. 1721501 СССР, МКИ5 G01N 27/72. Устройство для поверки средств магнитного контроля / А.А.Осипов, В. Ф.Матюк, В. Д. Пиу-нов (СССР). - № 4735295/21; Заявл. 14.07.89; Опубл. 23.03.92, Бюл. № 11. - 4 с.

63. А. с. 1691725 СССР, МКИ5 G01N 27/72. Устройство для поверки средств магнитного контроля / В. Ф. Матюк, В. Д. Пиунов, А.А.Осипо (СССР). -№ 4686138/21; Заявл. 03.05.89; Опубл. 15.11.91, Бюл. №'42. - 5 с.

64. А. с. 1029070 СССР, МКИ G01N 27/90, G01R 33/00. Способ калибровки и поверки импульсных устройств для магнитного контроля / М.А. Мельгуй, В. Ф. Матюк, И.Г.Леонов (СССР). - № 3333155/25-28; Заявл. 26.08.81; Опубл. 15.12.85, Бюл. №46. - 7 с.

65. А. с. 1778672 СССР, МКИ5 G01N 27/90. Способ калибровки и поверки импульсных устройств для магнитного контроля / В. Ф. Матюк, В.Л. Цукерман (СССР). - № 4912345/28; Заявл. 20.02.91; Опубл.

30.11.92, Бюл. № 44. - 3 с.

66. А. с. 1824601 СССР, МКИ G01R 33/02. Имитатор градиента магнитного поля для поверки средств магнитного контроля листовых ферромагнитных материалов / В.Ф.Матюк, В. Л.Цукерман (СССР). -№4936066/21; Заявл. 14.05.91; Опубл. 30.06.93, Бюл. №24. -4с.

33 РЭЗЮМЕ

Мацюк Уладз1м1р Хведарав1ч "Лакальнае намагн!чванне ферамагнетыкау неаднародным 1тульеним магн!тным полем 1 стварэнне метадау 1 сродкау- кантролю 1х трываласных характарыстык"

Ферамагнетык, лакальнае намагшчванне, неаднароднае 1мпуль-:нае магн!тнае поле, астаткавая намагн1чанасць, трываласныя характарыстык I, неразбуральны кантроль, перашкоджваючыя фактары.

Аб'ектам даследавання у дысертацы! з'я^ляецца 1мпульсны маг-н1тны метад кантролю трываласных характарыстык ферамагн1тных вы-рабаУ.

Мэтаю работы з'Уляецца вызначэнне заканамернасщ фарм!раван-ня поля астаткавай намагшчанасц! пры лакальным намагн1чванн! неаднародным 1мпульсным магн!тным полем 1 стварэнне на 1х аснове метадау 1 сродкау неразбуральнага кантролв трываласных характарыстык ферамагттных матэрыялау 1 вырабау з 1х, у тым л!ку рухаю-чыхея ;у тэхналаПчным патоку вытворчасщ.

Прапанавана $1з1чная мадэль 1 атрыманы залехнасц! размерка-вання поля астаткавай намагн!чанасщ над паверхняй ферамагнетыка плоскай формы, лакальна намагшчанага неаднародным [мпульсным мапитным полем. Распрадаваны новыя прынцыпы фарм1равання 1мпуль-сау магн!тнага поля з заданым1 амшитудньш 1 часавым1 парамет-рам1.

Установлен уплыу перашкадхальных фактарау у працэсе намаг-тчвання 1 у працэсе вымярэння поля астаткавай намагшчанасць Прапанаваны спосабы 1 алгарытмы апрацоук! вымяральных с1гналау, дазвол!ушыя зшзгць уплыу гэтых фактарау.

Распрацаваны прынцыпы пабудовы сродкау 1мпульснага магн!тна-га кантролв трываласных характарыстык ферамагн!тных вырабау з ахо^ным! пакрыццям! пры непастаянстве 1х та^шчыт у мехах ад О да 2 мм 1 сродкау кантролю стальнога пракату, рухаючагася у тэх-налагпчным патоку вытворчасц! з хуткасцю до 25 м/с.

Развгш прынцыпы метралаг!чнага забяспячэння сродкау ¡мпуль-снага магн1тнага кантролю. Распрацаваны тэхн!чныя сродк! кантролю, рэал!заваныя на шэрагу прадпрыемствау кра!н СНД \ далекага замежха.

34 РЕЗЮМЕ

Матюк Владимир Федорович "Локальное намагничивание ферромагнетиков неоднородным импульсным магнитным полем и создание методов и средств контроля их прочностных характеристик"

Ферромагнетик, локальное намагничивание, неоднородное импульсное магнитное поле, остаточная намагниченность, прочностные характеристики, неразружающий контроль, мешающие факторы.

Объектом исследований в диссертации является импульсный магнитный метод контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий.

Целью работы является установление закономерностей формирования поля остаточной намагниченности при локальном намагничивании ферромагнетиков неоднородным импульсным магнитным полем и создание на их основе методов и средств неразрушающего контроля прочностных характеристик ферромагнитных материалов и изделий из них, в том числе движущихся в технологическом потоке производства

Предложена физическая модель и получены зависимости распределения поля остаточной намагниченности над поверхностью ферромагнетика плоской формы, локально намагниченного неоднородным импульсным магнитным полем. Разработаны новые принципы формирования импульсов магнитного поля с заданными амплитудными и временными параметрами.

Установлено влияние мешающих факторов в процессе намагничивания и в процессе измерения поля остаточной намагниченности. Предложены способы и алгоритмы обработки измеряемых сигналов, позволившие снизить влияние этих факторов.

Разработаны принципы построения средств импульсного магнитного контроля прочностных характеристик ферромагнитных изделий с защитными неметаллическими покрытиями при непостоянстве их толщины в пределах от 0 до 2 мм и средств контроля стального проката, движущегося в технологическом потоке производства со скоростью до 25 м/с.

Развиты принципы метрологического обеспечения средств импульсного магнитного контроля. Разработаны технические средства контроля, реализованные на ряде предприятий стран СНГ и дальнего зарубежья.

35 SUMMARY

Matyuk Vladimir Fedorovich LocaE magnetization of ferromagnets by inhomogeneous puEse magnetic fieEd and design of methods and means for testing their strength properties

Ferromagnet, 2oca£ magnetization, inhomogeneous puEse magnetic fieEd, res iduaE magnetization, strength properties, nondestructive testing, preventing factors.

The investigation object of dissertation is puEse magnetic method of testing the strength properties of ferromagnetic ar-ticEes.

The aim of work is determination of Eaw of residuaE magnetization fieEd creation at EocaE magnetization of ferromagnets by inhomogeneous puEse magnetic fieEd and design on that base of methods and devices for nondestructive testing of strength properties of ferromagnetic materiaEs and articEes from them, among them on-Eine testing.

The physicaE modeE is suggested and dependencies of residuaE magnetization fieEd distribution about the surface of ferromagnet of fEat form EocaEEy magnetized by inhomogeneous puEse magnetic fieEd are determined. The new principEes of magnetic fieEd puEses creation with given ampEitude and time characteristics are designed.

The infEuence of preventing factors in the process of magnetization and in the process of measuring the residuaE magnetization is determined. The methods and aEgorithms of measuring signaEs processing are suggested, that decrease the infEuence of that factors.

The design principEes of devices for puEse magnetic testing of strength properties of ferromagnetic articEes with protective nonmetaEEic coatings at their thickness instabiEity from 0 up to 2 mm and devices for testing the steeE roEEed goods moving in the fEow-production with speed up to 25 m/s are deveEoped.

The principEes of metroEogicaE support of means for puEse magnetic testing are deveEoped. The controE devices are designed, that on many pEants in countries of CIS and in foreign countries are used.