Способ определения оптимального режима термообработки звукопроводов магнитоакустических устройств

 

АНИ

< >93043

Союз Советск кк

Соцналистическик

Реслублкк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.!1.80 (21) 3007840/18-2. I с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М,К .

Н Ol L 41/22

Гасударствеквмв камитет

СССР

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень № 19 (53) УДК 538.653 (088.8) по делам «зебретеник к атврмтнй

Дата опубликования описания 28.05.82

В. Б. Есиков, С. В. Петровых, Б. С. Петровский.и В. И. Хмелевский (72) Авторы изобретения,Ленинградский институт авиационного приборостроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА

ТЕРМООБРАБОТКИ ЗВУКОПРОВОДОВ МАГНИТОАКУСТИЧЕСКИХ

УСТРОЙСТВ .

Изобретение относится к магнитометрии и позволяет получать заданные свойства элементов хранения и обработки информации вычислительной техники.

Известен способ термообработки образцов из сплава пермендюр, включающий отжиг в вакуумной печи при 820 С, термоциклирование с переменной скоростью нагрева, микроструктурный анализ и измерение твердости по Виккерсу (1).

Однако такую последовательность операций затруднительно использовать для определения оптимального режима термообработки звукопроводов магнитоакустических устройств в силу высокой температуры предварительного отжига. Кроме того количественная связь между изменением микроструктуры и твердости и такими параметрами, как отношение сигнал/помеха, коэффициент магнитострикции и магнитоупругой чувствительности является сложной, а операции микроструктурного анализа и измерения твердости весьма трудоемки.

Известен также способ определения оптимального режима магнитомеханической термоабработки плоских звукопроводов ферроакустических устройств, по которому че2 рез загоговку переменной ширины, находящуюся в магнитном поле и нагружеНную статической растягивающей нагрузкой пропускают ток, замеряют величину тока, определяют его плотность по длине заготовки, s затем в выделенном после термообработки из заготовки звукопроводе с одинаковым сечением, возбуждают ультразвуковые колебания, с помощью которых считывают сигналы в различных участках звукопровода и определяют зависимость магнитострикционных характеристик от плотности тока и величины механической нагрузки (2).

Однако данный способ требует проведения ряда трудоемких технологических операций; нанесения фоторезиста, фотоэкспо>s нирования, размерного травления, точного измерения толщины и ширины заготовки по ее длине, перемещения исследуемых образцов в измерительной установке. Кроме того способ не позволяет оперативно исследовать влияние механической нагрузки магнитных полей при обработке, а также влияние скорости нагрева и охлаждения, и времени выдержки при определенной температуре на исследуемые характеристики звукопровода.

Для обеспечения высокой точности опреде930438 ления оптимального режима магнитомеханической термообработки звукопроводов необходимо делать заготовки большой длины, чтобы получить достаточно плавное изменение свойств по длине заготовки, Известный способ не обеспечивает воспроизводимости параметров при массовом изготовлении звукопроводов. Это связано с тем, что получить эти параметры можно только в узком диапазоне температур, а процесс формирования свойств по. длине заготовки является непрерывным. Коитроль же полученных свойств производится в конце всего технологического цикла исследований. Кроме того для воспроизведения необходимых свойств в серии образцов необходимо точно определять площадь сечения каждого обрабатываемого звукопровода.

Цель изобретения — увеличение быстродействия, повышение точности определения оптимального режима термообработки звукопроводов магннтоакустических устройств.

Поставленная цель достигается согласно способу, включающему деформацию звукопровода, нагрев звукопровода электрическим током, возбуждение ультразвуковых колебаний в звукопроводе, измерение магнитострикционных характеристик, нагрев звукопровода осуществляют пачками равноамплитудных импульсов тока со ступенчато изменяющейся амплитудой пачек, измерение магнитострикционных характеристик звукопро вода проводят после пропускания каждого импульса тока пачки, переход к каждой последующей пачке осуществляют по достиже-. нии измеряемыми магнитострнкционными характеристиками насыщения. в предыдущей пачке.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Физическая сущность способа заключается в расчленении процесса нагрева на короткие временные промежутки. Длительность импульса тока нагрева выбирается исходя из состава магнитогтрикционного материала и априорных знаний о скорости процессов, происходящих в материале при нагреве и может быть от долей секунды до нескольких секунд. После охлаждения исследуемой зоны до исходной температуры, производится измерение физических и йнформационных параметров звукопровода. Это дает возможность с высокой точностью следить за ходом изменения исследуемых параметров звукопровода от величины температуры и времени ее выдержки. Время .выдержки определяется суммированием длительностей одинаковых по амплитуде импульсов нагрева в пачке

Перед началом термообработки контролируют исходный уровень температуры исследуемого образца и обеспечивают поддержанне этого уровня в момент измерения с помощью принудительного охлаждения или выбором соответствующего, интервала времени между импульсами тока.

Устройство содержит блок ввода режимов работы, запоминающее устройство 2 режимов работы (ЗУ), арифметическо-логическое устройство 3, блок 4 синхронизации, формирователь 5 импульсов тока нагрева, формирователь 6 токов возбуждения ультразвуковых волн (УЗВ) в калиброванной зоне, формирователь ? токов. возбуждения

УЗВ в исследуемой зоне, формирователь 8 токов исходного состояния, формирователь 9 токов записи, усилитель 10 считывания исследуемых сигналов усилитель 11 считывания калиброванных сигналов, ЗУ 12 результатов измерения, блок 13 регистраторов информации, коммутатор сигналов 14, цифровой милливольтметр 15, магнитострикцион15 ный преобразователь 16 УЗВ в исследуемой зоне, магнитострикционный преобразователь 17 УЗВ в калиброванной зоне, обмотку считывания 18 калиброванных сигналов, демпфер 19, обмотку 20 записи, обмотку 21 считывания исследуемых сигналов, обмотку 22 исходного состояния. Образец содержит зону 23 возбуждения калиброванных УЗВ, исследуемую зону 24 звукопровода, калиброванную зону 25 считывания.

Исходные данные о пределах и шаге из25 менения токов нагрева, возбуждения УЗВ, записи, формирования магнитных полей задаются через блок 1 с помощью оператора или ЗУ 2 режимов работы.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед нагревом исследуемую зону 24 намагничивают в исходное состояние с помощью обмотки 22 и формирователя 8. На пульте управления блока 1 ввода устанавливают значения токов в формирователях 6, 7 и 9. Возбуждают УЗВ в зоне 23 с помощью преобразователя 16. Обратная волна УЗВ . демпфируется демпфером 19. Прямая УЗВ распространяется по исследуемой зоне 24.

Магнитоупругий эффект регистрируется с

40 помощью обмотки 21 считывания за счет наведения ЭДС при обратимом изменении намагниченности под действием УЗВ.

Сигнал подается на усилитель 10, затем поступает на вход ЗУ 12, а на выходе ЗУ фиксируется одним из регистраторов 13.

Запись информации в исследуемои зоне 24 производят с помощью обмотки 20 записи, в которую с формирователя 9 подают импульс тока записи. Необратимое изменение намагниченности вследствие совместного воз50 действия. УЗВ и магнитного поля на исследуемую зону 24 соответствует логической единице.

Для считывания информации в зоне 23 вновь возбуждают УЗВ. С помощью ЗУ 12 запоминается амплитуда считанного сигнала и отношение сигнал/помеха. Согласно заданной программе в блоке 1 происходит перебор амплитуд токов записи и УЗВ с целью нахождения максимума индукции в зву930438

5 копроводе. При работе с оператором амплитуды тока записи УЗВ корректируются в зависимости от хода кривых информационных и магнитострикционных характеристик. После остывания исследуемой зоны 24 проводят . описанный цикл измерений. Результаты измерений сравнивают с предыдущими. Причем сравнивать можно как ход исследуемых зависимостей, так и величины сигналов при заданных значениях воздействующих факторов (токов записи, УЗВ). Если величина разницы измеренных сигналов хотя бы по одной из исследуемых характеристик больше разрешающей способности средств измерения (в частности, блока 13), вновь воздействуют на исследуемую зону 24 импульсом тока нагрева той же амплитуды.

Воздействие импульсами тока нагрева с одинаковой амплитудой в пачке продолжается до тех пор, пока величина разницы двух соседних измеренных величин по всем исследуемым характеристикам не станет меньше. разрешающей способности средств измерения. При работе с оператором, последний визуально определяет момент перехода к следующей амплитуде импульса тока нагрева. Он же определяет величину измене-. ния амплитуды импульса тока нагрева.

В автоматическом режиме величина изменения тока нагрева определяется ЗУ . 2.

Измерение и сравнение исследуемых зависимостей производится после каждого импульса тока нагрева. С помощью блока 13 регистраторов информации строят зависимости исследуемых характеристик от величины тока нагрева, плотности тока нагрева, температуры, времени воздействия. По полученным зависимостям определяют оптимальный режим магнитомеханической тер-. мообработки.

При исследовании зависимости свойств звукопроводов из перминварных сплавов (например, из сплава 49КФ2) обнаружено, что максимальная магнитострикционная чувствительность и максимальная магнитоупругая чувствительность получаются; если на звукопроводы воздействуют сначала импульсами тока нагрева до получения минимальной коэрцитивной силы. Затем при включенном поперечном относительно проката магнитном поле (длинная стор0на звукопровода лежит вдоль проката) воздействуют импульсами тока нагрева с уменьшающейся амплитудой пачек до получения минимальной остаточной индукции, после чего при воздействии на звукопровод продольным магнитным полем, пропускают по звукопроводу импульсы тока .нагрева с возрастающей амплитудой пачек. После каждого импульса тока нагрева- осуществляется ультразвуковое считывание коэффициентов магнитострикции и магнитоупругой чувствительности. При определении оптимального режима магнитомеханической термообработки с целью nîëó÷åíèÿ

6 максимальной магнитострикционной чувствительности после каждого импульса тока нагрева с помощью преобразователя 17 в исследуемой зоне 24 возбуждают УЗВ. Считывают ультразвуковой сигнал на калиброванной зоне 25 считывания обмоткой 18 считывания.

Меняя ток возбуждения в магнитострикционном преобразователе 17, строят характеристику зависимости .коэффициента магнитострикции от величины магнитного поля возбуждения создаваемом в преобразователе 17. Меняя величину тока нагрева, амплитуду и направление воздействия магнитных полей в указанной последовательности, измеряя сигналы, строят семейство характеристик для коэффициента магнитострикции при различных температурах нагрева, по которым находят оптимальный режим обработки звукопровода с целью получения

/ максимальной магнитострикционной чувст1 вительности. Аналогично определяют опти о мальныи режим обработки с целью получения максимального коэффициента магнитоупругой чувствительности: Отличие заключается в том, что УЗВ возбуждают в зоне 23 с помощью магнитострикционного преобразователя 16, а ультразвуковое считывание производят в исследуемой зоне 24 с помощью обмотки 21 считывания и усилителя 10.

Определение оптимальных режимов магнитомеханической термообработки звукопроgp водов магнитоакустических устройств осуществляется непосредственно в установке для нагрева. Из процесса исследования исключаются такие трудоемкие операции, как нанесение фоторезиста, фо-оэкспонирование, размерное травление, перемещение иссле35 дуемого образва в измерительной установке.

Кроме того предлагаемый способ позволяет исследовать образцы не только в виде ленты, но и любой другой формы (проволоку, площадку, трубку). Причем исследования мо4 гут проводиться со звукопроводом той кон фигурации, которая предус4отрена в конструкции магнитоакустического устройства.

Достоинствами способа являются возможность контроля над процессом изменения всех параметров звукопровода при воздей45 ствии температур, напряженностей магнитных полей различной ориентации относительно звукопровода механических напряжений и активное управление изменением самих исследуемых параметров. Точная фиксация временных интервалов воздействия при нагреве и измерение исследуемых параметров звукопровода после каждого импульса нагрева позволяет обеспечить высокую точность воспроизведения заданных свойств звукопроводов при их серийном изготовле55 ни и.

Способ позволяет полностью автоматизировать выбор оптимального режима магнитомеханической термообработки звукопро930438

Формула изобретения

Составитель С. Шумилишская

Редактор Н. Рогулич Техред А. Бойкас Корректор А. Ференц

Заказ 3335)7! Тираж 758 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I ) 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Рву шская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент». г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф

Ппп .Патент Зак.,3 4водов ферроакустических устройств, оперативно подбирать режимы обработки звукопроводов в заданных экстремальных условиях при воздействии различных дестабилизирующих факторов (повышенной температуры, вибрации, магнитных полей, радиации), сократить время проведения испытаний по сравнению с известным способом более чем в два раза. Кроме того способ позволит провести широкий круг исследований по изучению влияния температуры на характеристики звукопроводов, определить влияние диапазона температур и времени их воздействия на фазовые переходы для различных материалов.

Способ определения оптимального режима термообработки звукопроводов магнитоакустических устройств, включающий деформацию звукопровода, нагрев его электричесЯ ким током, возбуждение ультразвуковых колебаний в звукопроводе, измерение магнитострикционных характеристик, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и,точности определения оптимального режима термообработки, нагрев звукопровода осуществляют панками равноамплитудных импульсов тока со ступенчато изменяющейся амплитудой пачек, измерение магнитострикционных характеристик проводят после пропускания каждого импульса тока пачки, переход к каждой последующей пачке осуществляют по достижении измеряемыми магнитострикционными характеристиками насыщения в предыдущей пачке.

I5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Физические методы и средства неразрушающего контроля. Сб. Минск, «Наука и техника>, 1976, с. 211 — 213.

2. Авторское свидетельство СССР № 801!52, кл. Н 01 1 41/44, 05.03.79.