Эффект Баркгаузена

В ходе диагностики временами приходиться оценивать микроструктуру материала изделий на предмет выявления шлаковин, включений и микротрещин. Чтобы выполнить данную задачу, можно применить метод магнитного контроля, основанный на эффекте Баркгаузена.

         Суть эффекта Баркгаузена состоит в том, что происходит скачкообразное изменение намагниченности J ферромагнитного вещества при монотонном и непрерывном внешнем воздействии, параллельно идет перестройка доменной структуры материала.

Перестройка доменной структуры материала при внешнем воздействии (рост напряжённости магнитного поля H)

         Явление обусловлено наличием различного рода неоднородностей, таких как инородные включения, дислокации, остаточные механические напряжения и т.д. Неоднородности препятствуют перестройке магнитной структуры. При достижении некоторого увеличенного значения H, доменная стенка (граница между магнитными доменами с различным направлением намагниченности.) рывком преодолевает препятствие, продвигаясь уже без увеличения поля. Из-за подобных препятствий кривая намагничивания ферромагнетика имеет ступенчатый характер.

Общая схема чувствительного элемента установки магнитного метода неразрушающего контроля ферромагнитных материалов (зелёный — намагничивающая скоба, красный — индуктивный датчик, серый — контролируемый материал)

         Показанное на рисунке выше устройство позволяет уверенно выявлять неоднородности (частицы шлака, микротрещины и т. п.) уже содержащиеся в контролируемом материале, либо возникающие в процессе воздействия внешней среды (механическое нагружение, изменение температуры и т. п.). В первом случае, чувствительный элемент необходимо равномерно перемещать по исследуемому объекту, во втором, стационарно закрепить в контролируемой области.

         Метод эффекта Баркгаузена (МЭБ) применяется для идентификации структуры, а также вида, формы, размера, количества и распределения графитовых включений в фасонных изделиях из чугуна. Наравне с ним используются металлографический анализ и ультразвуковой контроль, основанный на определении изменений скорости и затухания продольных волн.

         Однако более высокая чувствительность МЭБ в сравнении с ультразвуковой твердометрией связана с тем, что параметры микромагнитного метода обладают чувствительностью не только к структуре чугуна (металлической матрице), но и к форме, размерам и дисперсности графитовых включений в сплаве

         Преимущества МЭБ:

         - высокая чувствительность;

         - отсутствие подготовки поверхности к контролю

         - простота аппаратуры;

         - высокая производительность контроля.

Индикатор магнитного шума (ИМШ) с накладным преобразователем Баркгаузена (ПБ)

Принцип действия ИМШ основан на локальном намагничивании участка поверхности ферромагнитного образца переменным магнитным полем и регистрации этим же преобразователем скачкообразного изменения его намагниченности.  Поступающий затем в электронный блок прибора сигнал усиливается, специальным образом обрабатывается, анализируется и регистрируется.

Изменение магнитного шума может характеризовать вид, размеры, форму и направление графитовых включений в чугуне. Поворот ПБ вокруг своей оси позволяет выявлять направления, вдоль которых уровень магнитного шума может изменяться, что ученые связывают с изменением направления пластинчатой структуры и анизотропией свойств чугуна.

МЭБ активно применяется в автомобилестроении, в частности, для контроля частей дизельного двигателя, выполненных из ферритного чугуна.