اندازه گیری تنش در نمونه فولاد کربنی با تحلیل نویزهای مغناطیسی بارک هاوزن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

تنش‌هـای پسـماند ایجاد شده در فرآیندهای ساخت بر رفتار مکانیکی قطعات تاثیر گذار بوده و می‌تواند موجب از کارافتـادگی زود هنگام قطعـات صنعتی گردد. توسعه روش‌های تجربی جهت تخمین تنش‌های وارد بر قطعات از موضوعات مورد توجه محققان می‌باشد. در این مقاله روشی برای تخمین تنش سطحی مواد مغناطیسی مانند فولادهای کربنی، بر اساس اندازه‌گیری گسیل‌های مغناطیسی بارک‌هاوزن ارائه شده است. حرکت دیواره‌های مغناطیسی متغییر در یک قطعه دارای تنش منجر به تولید یک سری میدان‌های مغناطیسی ریز به نام نویز مغناطیسی بارک‌هاوزن می‌شود که وابسته به مقدار و جهت تنش در قطعه می‌باشد. در پژوهش انجام شده، دستگاه اندازه‌گیری تنش با روش مغناطیسی بارک‌هاوزن به طور کامل طراحی و ساخته شده و با اجرای تست‌های تجربی یک منحنی کالیبراسیون خطی برای تخمین تنش در نمونه‌های فولاد کربنی مورد بررسی استخراج شده است. در ادامه نتایج تخمین تنش در یک قطعه که با استفاده از منحنی کالیبراسیون بدست آمده با مقادیر مواقعی مقایسه گردیده است. طبق نتایج داده‌های حاصل از این پژوهش با دقت قابل قبول می‌تواند راهکار مناسبی برای مقایسه و اندازه‌گیری غیر مخرب و سریع خصوصیات شمیایی، فیزیکی و مکانیکی نظیر سطح تنش در قطعات فولاد کربنی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Stress Measurement on Carbon Steel Specimen by Consideration of Magnetic-Barkhausen-Noise

نویسندگان [English]

  • R. Moharrami
  • H. Alizadeh
Mechanical Engineering Department, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

In general, all manufacturing processes introduce residual stresses in the manufactured component. Residual stresses affect the design and fabrication of engineering structures, and their field service. So, for structural integrity studies, improvement and development of experimental procedures to determine the residual stresses were be considered by many researcher. In this study, design and prototyping of an appropriate system for non-detective residual stresses evaluation by considering of magnetic-Barkhausen noise were be present. The magnetic-Barkhausen noise analysis used in ferromagnetic materials is based on analysis of rapid irreversible magnetization changes called Barkhausen jumps. Developed system were used to obtained noise voltage level on some loaded carbon steel specimen. The magnetic-Barkhausen noise were dependent to stresses magnitude and direction on the specimen. By this, an appropriate relation for calculation of the stresses from measured voltage were be obtained. Relation coefficient were be corrected by presented calibration procedure. According to obtained results, the magnetic-Barkhausen noise techniques is capable to evaluation of some chemical, physical and mechanical character like residual stress on the industrial component.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Measurement
  • stress
  • Carbon steel
  • Magnetic
  • Barkhausen noise
[1] P. J. Withers, Recent advances in residual stress measurement, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 85(3) ( 2008) 118–127.
[2] D. Hunt, Measurement of stress, US Patent No. 2370845, 1945.
[3] J.D. King, Acoustic Barkhausen stress detector apparatus and method, US Patent No. 4408160, 1983.
[4] D.C. Jiles, Review of magnetic methods for nondestructive evaluation, NDT International, 21(5) (1988) 311-319.
[5] D.J. Buttle, Determination of Residual Stresses by Magnetic Methods, Measurement Good Practice Guide No.88, NPL Technical Report, National Physical Laboratory press, 2006.
[6] J.W. Wilson, Residual magnetic field sensing for stress measurement, Sensors and Actuators A Physical, 135(2) (2007) 381-387.
[7] H. Gur, Non-destructive determination of residual stress state in steel weldments by Magnetic Barkhausen Noise technique, NDT & E International, 43(1) (2010) 29-33.
[8] P. Wang, Stress measurement using magnetic Barkhausen noise and metal magnetic memory testing, Measurement Science and Technology, 21(5) (2010) 1-6.
[9] A. Sorsa, Quantitative prediction of residual stress and hardness in case-hardened steel based on the Barkhausen noise measurement, NDT & E International, 46 (2012) 100-106.
[10] A. Freddy, Relation between magnetic Barkhausen Noise and hardness for jominy quench tests in SAE 4140 and 6150 Steels, Journal of Nondestructive Evaluation, 32(1) (2013) 93–103.
[11] K. Makowska, Determination of mechanical properties of P91 steel by means of magnetic Barkhausen emission, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 52(1) (2014) 181-188.
[12] H. Alizadeh, experimental stresses analysis by Barkhausen noise method, MS Thesis, University of Zanjan, Mechanical Engineering Department (2015) (In Persian).