220 likes | 406 Views
Metoda analýzy Barkhausenova šumu. Technická univerzita v Liberci Fakulta strojní Katedra obrábění a montáže. Ing. Lucie Vrkoslavová. Úvod. Nedestruktivní metoda hodnocení integrity povrchu z hlediska zbytkových napětí, tvrdosti vzorků a strukturních a fázových změn.
E N D
Metoda analýzy Barkhausenova šumu Technická univerzita v Liberci Fakulta strojní Katedra obrábění a montáže Ing. Lucie Vrkoslavová
Úvod • Nedestruktivní metoda hodnocení integrity povrchu z hlediska zbytkových napětí, tvrdosti vzorků a strukturních a fázových změn. • Magnetická metoda → použití pro feromagnetické materiály. • Využití ve vědě i v průmyslových aplikacích.
Historie • Barkhausenův šum objevil v 1919 profesor Heinrich Georg Barkhausen. • Přiblížíme či vzdálíme-li magnet od jádra, je v reproduktoru slyšitelné chrastění či praskání. Tento šum, jak ukázal paralelní vývoj kvantové mechaniky v oněch dávných dobách, souvisí s nespojitostmi v procesu magnetizace feromagnetika. Heinrich Georg Barkhausen Původní uspořádání
Princip analýzy barkhausenova šumu • Feromagnetické materiály domény (malé magnetické oblasti připomínající jednotlivé tyčové magnety). Každá doména je magnetizována podél určitého krystalografického směru snadné magnetizace. • Hranice domén doménové stěny. Magnetické pole způsobí pohyb doménových stěn tam a zpět. Výsledkem je změna celkové magnetizace vzorku. indukce elektrických pulsů v cívce
Princip analýzy barkhausenova šumu • Proces magnetizace je charakterizován hysterezní křivkou, není spojitý, ale skládá se z malých skoků. Shrnutím všech elektrických pulsů vzniká signál zvaný Barkhausenův šum.
Princip analýzy barkhausenova šumu • Hysterezní smyčka vyjadřuje závislost mezi magnetickou indukcí (B)a intenzitou magnetické (H) • Remanentní(zbytková) indukceBr(bod b) zůstává i po snížení intenzity magnetického pole na nulu (po tom, co materiál přestaneme magnetovat). • Koercitivní sílaHc (bod c)-je potřebná k odmagnetovánímateriálu (zrušení Br). Čím je koercitivitavětší, tím je materiál tzv. magneticky tvrdší. • Saturace (bod a) – dochází k magnetickému nasycení materiálu. Pokud zvýšíme intenzitu magnetického pole nad tuto hodnotu, magnetická indukce se již nezvýší. B = μ.H
Ovlivňující faktory • Přítomnost a rozložení elastických napětí – ovlivňují cestu, kterou se domény ubírají za cílem snadné orientace ve směru magnetizace. • Tento jev, při kterém elastické vlastnosti ovlivňují doménovou strukturu a magnetické vlastnosti, nazýváme magnetoelastická interakce. Důsledkem této interakce u materiálů s pozitivní magnetostrikcí (většina ocelí a železo) je snižování intenzity Barkhausenova šumu tlakovým napětím, zatímco tahové napětí intenzitu zvyšuje. Díky této skutečnosti můžeme z měření intenzity Barkhausenova šumu stanovit zbytková napětí.
Ovlivňující faktory • Metalurgická struktura – lze hrubě popsat za použití pojmu tvrdost. Intenzita signálu spojitě klesá s rostoucí tvrdostí. Je to důsledkem blokace pohybu doménových stěn na mřížkové úrovni v zásadě stejnými překážkami a defekty jako pohyb dislokací při plastické deformaci.
Ovlivňující faktory Vliv tvrdosti a zbytkového napětí
Útlum signálu • Je exponenciální v závislosti na vzdálenosti, kterou projde uvnitř materiálu. Příčinou tlumení signálu jsou vířivé proudy, které jsou indukovány při šíření signálu určuje se tzv. měřící hloubka.
Microscan 600 • digitální analyzátor Barkhausenova šumu • kontrola kvality povrchu a podpovrchových vad týkajících se změn v napětí a mikrostruktuře • Viewscan • Microscan • různé druhy snímačů
aplikace • 1) Cementovaný vzorek s trhlinkami
aplikace • 2) Karbonitridované vzorky
aplikace • 3) Využití přeběhů magnetizačního napětí a magnetizační frekvence k hodnocení vzorků Nitridované vzorky cementované vzorky
aplikace • 4) Vliv kuličkování na velikost magnetoelastického parametru (mp)
aplikace • 4) Vliv kuličkování na velikost mp
aplikace • 5) Korelace RTG difrakce vs. Barkhausenův šum- cementovaná a následně broušená ozubená kola - hodnocení boků zubů analýzou Barkhausenova šumu a metodou rentgenové difrakce - korelace povrchových měření i hloubkových profilů
aplikace • 5) Korelace RTG difrakce vs. Barkhausenův šum - Mobilní difraktometr X3000
aplikace • 5) Korelace RTG difrakce vs. Barkhausenův šum
aplikace • 5) Korelace RTG difrakce vs. Barkhausenův šum