2121403451

6. APLIKACJE LABORATORYJNE METODY POMIAROWEJ

Podstawowa różnica między badaniami magnetycznymi w diagnostyce technicznej a klasyczną diagnostyką wibroakustyczną wynika z dodatkowych możliwości poszerzających zakres badań elementów maszyn o kontrolę materiału. Możliwe staje się monitorowanie pracy maszyny przez badanie zmian zachodzących w materiale poszczególnych elementów składowych pod wpływem obciążeń mechanicznych (182, 190]. Porównanie widma pola magnetycznego pomierzonego podczas pracy nowego elementu maszyny z widmem pomierzonym po upływie określonego czasu pozwala na pełniejszą ocenę jego stanu technicznego.

Rozdział poświecony jest badaniom naprężeń w materiale, zmęczenia materiału oraz defektoskopii magnetycznej.

6.1.    Badanie naprężeń sondą pomiarową

Z cech konstrukcyjnych sondy pomiarowej i metodyki pomiarów magnetycznych wynika, że badane są zmiany magnetyzacji materiału w wierzchniej warstwie. Wykrywanie i pomiar naprężeń za pomocą sondy pomiarowej uzależniony jest w znacznej mierze od jednorodności rozkładu naprężeń w badanym elemencie. Inny rozkład naprężeń będzie dla próbki rozciąganej, a inny dla próbki ze złożonym stanem naprężeń od rozciągania i skręcania i inna wartość magnetyzacji, co wykazano symulacyjnie (p. 3.5). Zakładając tę samą wartość naprężeń zastępczych w różnych układach obciążeń mechanicznych otrzymuje się różne wartości mierzonego natężenia pola magnetycznego. Badanie złożonego stanu naprężeń w każdym przypadku będzie związane z koniecznością skalowania układu pomiarowego. Możliwości pomiaru naprężeń od sił ściskających i rozciągających w próbkach ze stali St3S przebadano na maszynie wytrzymałościowej.

6.1.1.    Pomiar naprężeń jednorodnych w próbce rozciąganej

Pomiary naprężeń od sił rozciągających lub ściskających poprzedzono symulacją przedstawioną na rysunku 6.1. Dla próbki rozciąganej nicrównomicmość rozkładu naprężeń występuje jedynie w miejscach utwierdzenia i przyłożenia siły. W miejscu zakładanego pomiaru sondą pomiarową stan naprężeń jest jednorodny. Wygenerowaną siatkę MES dla modelowanego pomiaru pokazano na rysunku 6.2.

Rys. 6.1. Obraz rozkładu naprężeń w próbce rozciąganej Fig 6 1. Stress dis tri bulion in sample whiłe stretching

fonia poilłnw

Rys. 6.2. Wygenerowana siatka MES w powierzchni badanej Fig. 6.2. Generated mesh within the investigatcd area

Dla przyjętych stanów naprężeń 0 MPa i 120 MPa różnice w obrazie przebiegu linii sił natężenia pola magnetycznego i indukcji magnetycznej dotyczą przede wszystkim warstwy wierzchniej. Uzyskane obrazy będące wynikiem przeprowadzonej symulacji FEMM przedstawiono na rysunku 6.3.

1*71**01 ne-.lll f m*«i liMctoi

7.111*001    Mi

I    f łlltlll

I 137*011 : 1 IIOMI 1771* Ml : M37.fi* 771. *01 • I47r*07 1 770. *07 3 171*007 0107*407    |

<1070*007 D*M%Wir |0i. T..i.

Rys 6.3. Linie sil natężenia pola magnetycznego i indukcji magnetycznej: a - próbki bez naprężeń mechanicznych, b-z naprężeniem mechanicznym 120 MPa Fig. 6.3. Lines of magnetic field strength and magnetic Jlux density: a - sample without mechanical tensions. b - with tension mechanical 120 MPa