2121403429

66

Zarejestrowane charakterystyki widmowe przedstawione na rysunku 4.14a do 4.l4c odzwierciedlają zmiany stanu naprężeń i zmiany szerokości szczelin w badanym krążku.

V	^kUpm	a v	Upm
M	• • • • • • • • • • • • • •	3,0 • • * 2 ' •				• • • •
2.0	• • •			mm
1.0		.i		i			• • •
				»• •			• • A.

Rys. 4.14. Charakterystyki widmowe: bez obciążenia - a. z obciążeniem w strefie 1 i 1/ - b, z obciążeniem w strefie I. // i III - c, w kilka minut po zdjęciu obciążeń - d [157] Fig. 4.14. SpectraI characteristics: with no load - a, with load in zonę I & II - b. with load in zonę I, II & III - c, afterfew minules after unloading - d[157]

Pomiar pola magnetycznego w pobliżu wirującego elementu zawiera, jak już wcześniej wykazano, informacje o jego kształcie oraz naprężeniach wewnętrznych. W wielu przykładach pomiarowych obserwowano stan pamięci naprężeń (namagnesowanie i czas rozmagnesowania). Przekroczenie granicy sprężystości i przejście w stan odkształceń plastycznych likwiduje efekt Vil!ariego. Z przeprowadzonych badań technicznych i symulacyjnych wynika, że pomiary pola magnetycznego dokonywane w pobliżu wirujących i obciążonych elementów maszyn mają istotne znaczenie diagnostyczne i mogą być stosowane na przykład w diagnostyce kół przekładni zębatych. Istnieje tymi samym możliwość uzupełnienia klasycznych metod diagnostyki technicznej diagnostyką magnetyczną.

4.3. Uwagi i wnioski wstępne

Ocenę założonej na wstępie możliwości badań diagnostycznych w zakresie detekcji i pomiaru naprężeń w stalach o bardzo małych czułościach magnctosprężystych i współczynnikach magnetostrykcji przeprowadzono dla stali niskowęglowych. Modele doświadczalne do eksperymentów wykonano ze stali St3 ze względu na jej dostępność.

Omawiane gatunki stali nic były dotychczas badane pod względem efektów magne-tosprężystych. Grupa tych materiałów znajdowała się do tej pory poza sferą zainteresowań badań podstawowych. Najczęściej badano i bada się nadal szczególne przypadki żelaza lub niklu o bardzo wysokiej czystości lub materiałów o szczególnych składach chemicznych w celu uwypuklenia poszczególnych związków materiału z procesami mechanicznymi, zmęczeniowymi, cieplnymi i magnetycznymi itd. Są to przede wszystkim folie i szkła metaliczne.

Dla przebadanej pracy grupy stali niskowęglowych wyznaczono:

-    krzywe pierwszego magnesowania.

-    dynamiczne pętle histerezy,

-    magnetyzację nasycenia.

-    krzywe przcnikalności magnetycznej,

-    zakresy natężenia pola magnetycznego dla maksymalnej reakcji magnetosprężystej materiału.

Dla realizacji zagadnienia opracowano kształt próbek do badań, wykonano stanowisko pomiarowo-badawcze i wykonano pomiary. Wykazano, że sposób wyznaczania czułości mag-netosprężystej (39) jest wystarczający do zakwalifikowania stali do badań magnetycznych, mimo iż wnosi uproszczenia pomijające energię anizotropii zawartej w budowie kryształu. Zależność sprowadza się do postaci:

/y<^po>-flLja&Llo*    (4.4)

gdzie: /i.(ob) - przcnikalność materiału pod naprężeniem mechanicznym,

/4»(®:jo) - pr/enikalność materiału bez obciążenia,

(7    - naprężenia mechaniczne,

X    współczynnik magnetostrykcji.

Wyznaczono zakresy współczynników magnetostrykcji w przedziale od 0,93 10-6 dla stali P35G aż do 0,355-10-6 dla stali P60T w zakresie charakterystycznego natężenia pola magnetycznego (magnetyzacji JMRM) i naprężeń maksymalnych do 250 MPa (< 0,5 Rsp).

Wyliczone współczynniki magnetostrykcji w zakresie naprężeń sprężystych mieszczą się w dolnej granicy zmian przytaczanych w literaturze dla żelaza technicznego, tj. od 0,58-10-6 do 4,4-10-6 (87). Czułość magnetosprężysta Smax wyznaczona dla grupy badanych materiałów mieści się w zakresie od 0,144 do 0,68 % (p/MPa) dla stali ST3S to wartość 0,121 % (p/MPa).

Wykazano, że czułość magnetosprężysta stali niskowęglowych jest wystarczająca do magnetycznego odwzorowania naprężeń i drgań w materiałach ferromagnetycznych podczas unikalnego eksperymentu badania dynamicznych naprężeń zginających płaskownik stalowy na specjalnie przygotowanym do badań stanowisku pomiarowym.

Potwierdzono możliwość detekcji lokalnych stanów naprężeń w wyniku analizy ampli-tudowo-czasowej.

W zakresie pomiarów magnetycznego pola rozproszenia potwierdzono możliwość stosowania przetworników magneiorezystancyjnych wobec utrudnionego dostępu do przetworników hallotronowych nowej generacji.

Potwierdzono słuszność badań w zakresie do 50% magnetyzacji nasycenia. Wyznaczono zakresy maksymalnej czułości magnetosprężystej materiału i jej wartości szczytowe.

Niezbędne natomiast jest uzyskanie informacji o zakresach zmian parametrów magnetycznych w zależności od tolerancji zawartości składu chemicznego materiału ferromagnetycznego.

Kolejne zadanie wynika z konieczności sklasyfikowania wszystkich ważniejszych stali konstrukcyjnych pod względem zależności magnetomechanicznych z zastosowaniem nowoczesnych technik badania wytrzymałości materiałów.