磁記憶檢測原理及其應(yīng)用技術(shù)的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，構(gòu)件的質(zhì)量檢測由常規(guī)的宏觀缺陷檢測發(fā)展到缺陷源的早期診斷。國外學(xué)者經(jīng)過潛心研究，于二十世紀(jì)九十年代提出一種新的檢測技術(shù)—磁記憶檢測技術(shù)。與常規(guī)檢測技術(shù)相比，磁記憶檢測技術(shù)具有快速、無外加磁場及檢測成本低等優(yōu)點(diǎn)。但由于該技術(shù)發(fā)展歷史短暫，從技術(shù)原理到檢測裝備研發(fā)，再到實(shí)際應(yīng)用，還有許多問題尚待研究。本文結(jié)合中國南方機(jī)車車輛集團(tuán)公司科技項目“磁記憶技術(shù)在鐵道車輛重要件檢測中應(yīng)用研究”(2

2、004 NCK 057)，對磁記憶檢測技術(shù)原理、裝備研發(fā)及實(shí)際應(yīng)用中的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論與實(shí)際應(yīng)用研究，深化了對磁記憶技術(shù)的理解和認(rèn)識，開發(fā)了磁記憶檢測裝備和磁記憶檢測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)軟件，為磁記憶檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)保證。 磁記憶檢測的原理實(shí)際上是磁彈性和磁機(jī)械效應(yīng)共同作用的結(jié)果。依據(jù)鐵磁學(xué)原理，探討了地磁效應(yīng)使鐵磁構(gòu)件產(chǎn)生磁性的機(jī)理，研究了鐵磁構(gòu)件在磁彈性及磁致伸縮效應(yīng)的共同作用下產(chǎn)生磁記憶效應(yīng)的機(jī)理。解釋了磁記憶技

3、術(shù)能夠檢測、確定構(gòu)件缺陷及應(yīng)力集中部位的原因。研究認(rèn)為磁記憶檢測技術(shù)是對鐵磁構(gòu)件進(jìn)行早期診斷唯一行之有效的無損檢測方法。 基于磁記憶檢測技術(shù)原理，設(shè)計了磁記憶檢測裝置的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成。提出了既可以檢測記錄Hp (y)值，也能夠記錄漏磁場梯度變化值的設(shè)計思路，方便了檢測人員對檢測構(gòu)件的分析判斷。另外，對檢測裝置的硬件電路和軟件系統(tǒng)及檢測探頭分別進(jìn)行了分析研究和設(shè)計，特別是對檢測探頭的關(guān)鍵組成——磁敏傳感器進(jìn)行了詳細(xì)分析研究

4、，最終設(shè)計制造出了磁記憶檢測裝置，并成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。 結(jié)合磁記憶檢測技術(shù)數(shù)據(jù)記錄特征，并根據(jù)VB編程語言理論，開發(fā)了基于Microsoft Windows的迅速、簡便、功能全面的磁記憶檢測數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)記錄導(dǎo)入特定的數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行方便的管理，還可以與通用的excel進(jìn)行交互，最終將數(shù)據(jù)記錄以直觀形象的方式進(jìn)行多種圖表類型的顯示，并可以進(jìn)行一些數(shù)學(xué)的分析，為深入研究磁記憶技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了科

5、學(xué)工具，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價值。 通過試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用研究、分析，認(rèn)為對于特定構(gòu)件，一定存在判斷該構(gòu)件存在缺陷或存在應(yīng)力集中及潛在缺陷的漏磁場梯度值，提出了以漏磁梯度值作為判據(jù)來判斷構(gòu)件存在缺陷或應(yīng)力集中及潛在缺陷的新方法。 在對部分試樣的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行ANSYS有限元分析后，進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)和磁記憶檢測試驗(yàn)。并在不同缺陷試件、不同檢測路徑、不同檢測方向、不同材質(zhì)鋼材對磁記憶檢測影響的試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,歸納出了一些對實(shí)際應(yīng)用非

6、常有指導(dǎo)意義的結(jié)論，并對結(jié)論進(jìn)行了理論分析研究。通過分析，認(rèn)為構(gòu)件的應(yīng)力集中與應(yīng)變會導(dǎo)致所在部位的漏磁場出現(xiàn)規(guī)律性的變化，即應(yīng)力集中處漏磁場的梯度具有最大值，而且塑性較差、屈強(qiáng)比較高的材料更容易在缺陷處產(chǎn)生大的漏磁場梯度值。另外，隨著軸向拉伸力的增大，試樣缺陷處漏磁場的法向分量的最大值Hp(y)max減小，最大漏磁梯度值減小，塑性變形后下降趨緩，但更為穩(wěn)定。 通過磁記憶技術(shù)在鐵道機(jī)車車輛車輪輻板孔、鉤體、鉤舌、鉤尾框等重要構(gòu)件及