Способ определения осевых остаточных напряжений в ферромагнитных изделиях

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВЫХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ, включаищий создание внешних напряжений и измерение разности магнитных щ оницаемостей изделия , по которой определяют остаточные напряжения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения остаточных напряжений в крупногабаритных профилях проката, сначала закручивают ферромагнитное изделие внешним моментом относительно его продольной оси, затем измеряют.разность магнитных проницаемостей в направлении осевого остаточного напряжения и под углом 45 к продольной оси изделияj определяют удвоенную величину внешнего, максимального касательного напряжения, при которой указанная разность равна нулю, и по этой (Л величине определяют значение осевых остаточных напряжений,СП «ifiiii CD 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) () 1) 4(5() G 01 Ь 1/12 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЩСУДМРСТЗЕКНИЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЕ ЕТЕНИЙ И ОтНРЫтИЙ (21) 3686403/24-10 (22) 30. 12. 83 (46) 15.04.85. Бюл. У 14 (72) 3.A. Дубров, И.Н. Дрюкова, С.И. Рудюк и А.И. Кострыкина (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 531. 781 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 731324, кл. С 01 L 1/12, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 970228, кл. С 01 R 31/12, 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВЫХ ,ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕН1)И В ФЕРРОИАГНИТHblX ИЗДЕЛИЯХ, включающий создание внешних напряжений и измерение разности магнитных ироницаемостей изделия, по которой определяют остаточные напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения остаточных напряжений в крупногабаритных профилях проката, сначала закручивают ферромагнитное изделие внешним моментом относительно его продольной оси, затем измеряют разность магнитных проницаемостей в направлении осевого остаточного напряжения и под углом 45 к продольной оси изделия, определяют удвоенную величину внешнего максимального касательного напряжения, при которой указан- 3 ная разность равна нулю, и по этой величине определяют значение осевых остаточных напряжений.

1150498

Изобретение относится к неразрушающим электромагнитным методам определения механических напряжений и предназначено для определения величины и знака осевых остаточных 5 напряжений первого рода на поверхности ферромагнитных изделий, например крупных горячекатаных профилей проката: тавров, двутавров, швеллеров, уголков, железнодорожных рель- Щ сов и других профилей.

Известен способ измерения напряжений в элементах стальных конструкций, основанный на использовании нелинейного характера зависимости магнитной проницаемости ферромагнитных материалов от приложенных напряжений, По этому способу исследуемую точку элемента дополнительно нагружают или разгружают в две ступени, измеряют на каждой ступени первую и вторую производные зависимости выходного сигнала электромагнитного преобразователя от приложенных напряжений и по значениям производных определяют величину и знак искомых напряжений (1) .

Недостатком известного способа является невысокая точность измерения, так как значения производных зависимости выходного сигнала электромагнитного преобразователя от приложенных напряжений во многом определяются химическим составом ферромагнитного материала и его микроструктурой, на которую оказывают вли35 яние термическая обработка и пластическая деформация.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения осевых остаточных напряжений первого рода в ферромагнитных иэделиях, основанный на зависимости уровня магнитной анизотропии от напряжения. По этому способу в контролируемом месте иэделия создают осевые напряжения от внешней нагрузки, измеряют поверхностную магнитную анизотропию, которая определяется разностью магнитных проиица- 50 емостей в направлениях остаточного напряжения и перпендикулярном ему, при нулевом значении магнитной анизотропии определяют величину напряжения от внешней нагрузки и соответ- 55 ствующую деформацию, измеряют остаточную деформацию и определяют по этим данныи остаточные напряжения (2 .

Недостатком прототипа является то, что технически не всегда возможно создать внешние осевые напряжения, полностью компенсирующие остаточные, например, в крупных профилях проката (двутавры, тавры, швеллеры, железнодородные рельсы).

Целью изобретения является обеспечение возможности определения остаточных напряжений в крупных профилях проката.

Для достижения указанной цели согласно способу определения осевых остаточных напряжений в ферромагнитных изделиях, заключающемуся в создании внешних напряжений и измерении разности магнитных проницаемостей, закручивают ферромагнитное изделие внешним моментом относительно его продольной оси, затем измеряют разность магнитных проницаемостей в направлении осевого остаточного напряжения и под углом 45 к продольной оси иэделия, определяют удвоенную величину внешнего максимального касательного напряжения, при которой указанная разность равна нулю, и по этой величине определяют значение осевых остаточных напряжений.

На фиг, 1 приведена зависимость остаточных нормальных напряжений от направления; на фиг. 2 — зависимость внешних нормальных напряжений от направления; на фиг, 3 — зависимость результирующих нормальных напряжений от направления; на фиг. 4 — деформируемый профиль проката.

Создание в крупных профилях проката путем деформации кручением относительно оси профиля внешних касательных напряжений, максимальная величина которых составляет половину остаточного напряжения, практически осуществить несложно, так как момент сопротивления кручению профилей (двутавров, тавров, швеллеров, уголков, железнодорожных рельсов) имеет сравнительно небольшое значение и для осуществления способа требуются небольшие значения крутящего момента.

Путем деформации изделия кручением относительно его оси в нем создают внешние касательные и нормальные напряжения. Главные внешние нормальные напряжения, одно из которых является растягивающим, а другое сжимающим, ориентированы под углами 45.3 3350 к осевому остаточному напряжению.

По абсолютной величине они равны внешнему максимальному касательному напряжению в плоскости, перпендикулярной оси.

Измерение разности магнитных проницаемостей в направлениях осевого остаточного напряжения и под углом 45 к нему (угол отсчитывается против часовой стрелки) характе- 10 ризует разность осевого остаточного напряжения и результирующего нормального напряжения в ианравлении под углом 45 к остаточному. При нулевом значении указанной разностч Магнитных нроницаемостей разность осевого остаточного нанряження и результирующего нормального в направлении пад углом 45 к оси также равна нулю.

Результирующее нормальное напряже- 0 ние под углом 45 к осевому остаточному является алгебраической суммой нормального остаточного напряжения и внешнего главного нормального напряжения в этом направлении. Следовательно, величина осевого остаточного напряжения равна взятой с тем же знаком величине внешнего максимального касательного напряжения.

Так, например, для определения осевых остаточных напряжений на поверхности профиля проката 1 в нем создают внешнее напряжение путем деформации кручением относительно оси.

С помощью магнитоаниэотронного пре;образователя 2, выходной сигнал кето-

498 4 рого зависит от разности магнитных проницаемостей в направлении осевого остаточного напряжения и под углом 45 к нему, измеряют в отиоситель" ных единицах разность соответствующих магнитных проницаемостей. При нулевом значении указанной разности магнитных проницаемостей по величине крутящего момента и момента сопротивления при кручении профиля находят величину максимального касатель" ного напряжения в заданном месте профиля. Внешнее максимальное касательное напряжение может быть определено и с помощью наклеенного на профиль под углом 45 к его оси тензорезистора. О величине осевого остаточного напряжения судят по взятой с тем же знаком удвоенной величине внешнего максимального касательного напряжения.

Изобретение гозволяет без разрушения производить контроль осевых

1 остаточных напряжений в крупных профилях проката по всей длине профиля . и с учетом полученных данных вводить коррективы в технологию их производства с целью оптимизации уровня ос.таточных напряжений. Это повышает несущую способность и надежность конструкций, изготовленных из профи- . лей.

Изобретение может быть использовано также для определения действующих напряжений в стальных конструкциях.

1150498,1 ф

Составитель В. Годэиковский

Редактор И. Рыбченко Техред А.Бабинец

Корректор А. Знмокосов

Заказ 2132/31 йираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ноцписное

Филиал ППП "Натент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4