磁記憶檢測(cè)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，構(gòu)件的質(zhì)量檢測(cè)由常規(guī)的宏觀缺陷檢測(cè)發(fā)展到缺陷源的早期診斷。國(guó)外學(xué)者經(jīng)過(guò)潛心研究，于二十世紀(jì)九十年代提出一種新的檢測(cè)技術(shù)—磁記憶檢測(cè)技術(shù)。與常規(guī)檢測(cè)技術(shù)相比，磁記憶檢測(cè)技術(shù)具有快速、無(wú)外加磁場(chǎng)及檢測(cè)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(cè)裝備研發(fā)，再到實(shí)際應(yīng)用，還有許多問(wèn)題尚待研究。本文結(jié)合中國(guó)南方機(jī)車(chē)車(chē)輛集團(tuán)公司科技項(xiàng)目“磁記憶技術(shù)在鐵道車(chē)輛重要件檢測(cè)中應(yīng)用研究”(2

2、004 NCK 057)，對(duì)磁記憶檢測(cè)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(duì)磁記憶技術(shù)的理解和認(rèn)識(shí)，開(kāi)發(fā)了磁記憶檢測(cè)裝備和磁記憶檢測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)軟件，為磁記憶檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)保證。 磁記憶檢測(cè)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(cè)、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(cè)技術(shù)是對(duì)鐵磁構(gòu)件進(jìn)行早期診斷唯一行之有效的無(wú)損檢測(cè)方法。 基于磁記憶檢測(cè)技術(shù)原理，設(shè)計(jì)了磁記憶檢測(cè)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(cè)記錄Hp (y)值，也能夠記錄漏磁場(chǎng)梯度變化值的設(shè)計(jì)思路，方便了檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)構(gòu)件的分析判斷。另外，對(duì)檢測(cè)裝置的硬件電路和軟件系統(tǒng)及檢測(cè)探頭分別進(jìn)行了分析研究和設(shè)計(jì)，特別是對(duì)檢測(cè)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(jì)制造出了磁記憶檢測(cè)裝置，并成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。 結(jié)合磁記憶檢測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)記錄特征，并根據(jù)VB編程語(yǔ)言理論，開(kāi)發(fā)了基于Microsoft Windows的迅速、簡(jiǎn)便、功能全面的磁記憶檢測(cè)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(kù)，對(duì)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(lèi)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(jià)值。 通過(guò)試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用研究、分析，認(rèn)為對(duì)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(chǎng)梯度值，提出了以漏磁梯度值作為判據(jù)來(lái)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(duì)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(cè)試驗(yàn)。并在不同缺陷試件、不同檢測(cè)路徑、不同檢測(cè)方向、不同材質(zhì)鋼材對(duì)磁記憶檢測(cè)影響的試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,歸納出了一些對(duì)實(shí)際應(yīng)用非

6、常有指導(dǎo)意義的結(jié)論，并對(duì)結(jié)論進(jìn)行了理論分析研究。通過(guò)分析，認(rèn)為構(gòu)件的應(yīng)力集中與應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致所在部位的漏磁場(chǎng)出現(xiàn)規(guī)律性的變化，即應(yīng)力集中處漏磁場(chǎng)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(chǎng)梯度值。另外，隨著軸向拉伸力的增大，試樣缺陷處漏磁場(chǎng)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(guò)磁記憶技術(shù)在鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛車(chē)輪輻板孔、鉤體、鉤舌、鉤尾框等重要構(gòu)件及