激励磁场对磁记忆信号的强化研究及其工程应用

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:renrenxiaonei
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金属磁记忆检测技术是一种新型无损检测方法,检测对象是铁磁性材料,通过采集力磁耦合作用产生的弱磁信号来评估材料的应力分布及其水平,但信号易受到环境磁场的影响。因为铁磁性材料在不同的环境磁场中受应力作用后产生的磁信号差别较大,所以该技术在实际工程应用中需要明确的励磁强化机制作为指导。本文对激励磁场强化磁记忆信号的机制进行了研究,并将研究结论与工程实际相结合,应用到磁场辅助等离子喷焊的热残余应力检测当中,拓宽了该技术的工程应用领域。  为了探讨激励磁场对磁记忆信号的强化机制,本文用45钢试样进行静载拉伸试验,发现激励磁场对力磁耦合作用的影响ΔH是随着应力的增大而呈指数形式递增的。从磁导率与应力及环境磁场变化关系的角度,在理论上计算了外加激励磁场下的力磁耦合与力、磁单独作用下的表面磁场强度之差ΔH,并推导出该差值随着应力的增大而增大,理论推演与实验结果相吻合。最后,展开正交实验验证了外加激励磁场对磁信号的强化是显著的。这为该技术在磁场辅助喷焊质量检测中的工程应用提供了理论依据。  在等离子喷焊过程中施加激励磁场不仅可以改善加工质量同时也会强化热残余应力的磁记忆特征信号。本文搭建了激励磁场下的等离子喷焊实验平台,对地磁场与激励磁场下的45钢材料进行喷焊并采集热影响区的磁记忆信号,发现在地磁场下的磁记忆特征信号微弱,而激励磁场下的信号随热残余应力集中程度变化而变化的特征明显。提取并发现磁信号切向分量的峰值与均值之差ΔH(x)和法向分量的峰谷值ΔH(y)可以对热残余应力水平进行表征,激励磁场对这两个特征量强化作用明显。此外,通过对喷焊后材料金相组织的观察发现与熔覆区域距离越近的热影响区晶粒度越大,而晶粒度越大的部分磁导率也越高,相应的在激励磁场作用下磁信号特征越明显。
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