2121403431

68

Badania takie w zakresie ograniczonym do stali stosowanych w kolejnictwie są realizowane w Katedrze Transportu Szynowego przy współpracy IPPT PAN 1159]. Wymagają one zaangażowania ogromnych środków finansowych i zasobów ludzkich z wielu dziedzin naukowych. Badania takie mogą przynieść nieporównywalne korzyści i możliwości zastosowali. Prowadzone badania nie mają w kraju odpowiedników.

Waga zagadnienia wynika z faktu starzenia się parku maszynowego oraz środków transportu kolejowego i samochodowego. Do napraw kierowane są podzespoły o przebiegach liczonych w dziesięciolecia. W samym transporcie szynowym zwraca się uwagę na coraz częstsze występowanie awarii wskutek zmęczenia materiału stali konstrukcyjnej (w znacznej mierze niskowęglowej). Coraz bardziej rysuje się konieczność badania elementów i ich diagnozowania przyszłościowego w przypadku nieznanej historii obciążeń. Szuka się nieniszczących metod badania materiału. Odniesienie się do wielu badań podstawowych materiałoznawstwa jak i zmęczenia materiałów, np. w zakresie energetycznych hipotez, zmęczeniowych, w praktycznej realizacji jest niemożliwe. Pozostaje jedynie odniesienie do wykrywania zmian zaistniałych w materiale, a tu niezbędne są nowe badania i eksperymenty.

5. SONDA POMIAROWA

Cele stawiane magnetycznej diagnostyce stanu w stosunku do defektoskopii magnetycznej są odmienne. W defektoskopii wykrywamy magnetyczne pole rozproszenia od defektu nieciągłości, co jest równoznaczne z. jego lokalizacją. W diagnostyce magnetycznej stanu porównujemy pole zewnętrzne przy powierzchni elementu badanego i wzorcowego. Pomiędzy detekcją magnetycznego pola rozproszenia od defektu a pomiarem zmian namagnesowania od obciążeń mechanicznych występują róZnice związane z pomiarem. W defektoskopii możemy stosować wiele typów przetworników pomiarowych czynnych i biernych. W diagnostyce wykorzystujemy jedynie te przetworniki, które swoją konstrukcją umożliwiają maksymalne zbliżenie do powierzchni badanej, ze względu na konieczność pomiaru niewielkich zmian składowej stycznej zewnętrznego pola magnetycznego. Przetworniki hallotronowc w dostępnych konstrukcjach, a także przetworniki indukcyjne, nie mogą być zastosowane. Dostępne przetworniki magnetorezystancyjnc serii KMZ 10 umożliwiają pomiar składowej stycznej, są jednak wrażliwe na wpływ składowej odmagnesowująccj pola magnetycznego. Możliwość zastosowania przetworników magnetorezystancyjnych potwierdzono w wielu eksperymentach.

5.1.    Budowa i zasada pracy sondy

5.1.1.    Konstrukcja sondy

Sonda pomiarowa zawiera cztery elementy nieliniowe. Elementy stałe w konstrukcji sondy to jarzmo sondy i dwa magnesy trwałe. Badany materiał jest (czwartym nieliniowym) elementem obwodu pomiarowego. Analityczny opis modelu przy trudności wyznaczenia samego współczynnika odmagnesowania czy rozkładu strumienia magnetycznego ze względu na kształt elementu testowanego jest bardzo trudny. Podobną trudność sprawia analityczne wyznaczenie natężenia pola magnetycznego w bezpośredniej bliskości namagnesowanego elementu. Wykorzystanie opisu analitycznego modeli dipolowych do badania zewnętrznego pola magnetycznego ze względu na jego słuszność dla większych odległości jest także złożone. Próby takie są czynione |95]. Pozostają metody numeryczne, które umożliwiają stosunkowo szybką analizę szerokiej gamy rozwiązań. Do oceny zastosowań metrologicznych, takich jak pomiar naprężeń lub detekcja zmęczenia materiału, wybrano metodę MES pola magnetycznego (Finite Element Metod Magnetic FEMM 2D) i FLUX 8.10 2D/3D. Porównano zgodność tych programów w zakresie oceny 2D [zał. Z3]. Na rysunku 5.1 pokazano przykład układu magnesującego materiał wraz z przetwornikiem pomiarowym MR namagnesowania badanego materiału.