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MBN检测技术国内外仪器和标准现状分析

导读: 磁巴克豪森噪声(MBN,MagneticBarkhausenNoise)技术可以用来评估铁磁性材料一定深度内的微观组织结构变化、应力状态、微损伤缺陷等,是实现对材料疲劳、微裂纹等早期性能退化及应力状态评估的一项重要无损检测技术,工程应用前景广阔。

  磁巴克豪森噪声(MBN,Magnetic Barkhausen Noise)技术可以用来评估铁磁性材料一定深度内的微观组织结构变化、应力状态、微损伤缺陷等,是实现对材料疲劳、微裂纹等早期性能退化及应力状态评估的一项重要无损检测技术,工程应用前景广阔。

  一、国外仪器现状

  国外目前已有多个公司有成熟的MBN仪器销售,可进行特定功能的MBN信号检测,但是仪器售价昂贵。其中使用最为广泛的有芬兰Stresstech公司和德国弗劳恩霍夫无损检测研究所的MBN检测仪器

  Stresstech公司是专门从事无损检测的公司,该公司研发出了巴克豪森效应表面质量检测仪(磨削烧伤检测仪),有便携式检测仪Rollscan250,300,350三种型号和非便携式检测仪Roboscan500,600两种型号,可以实现复杂形状工件、粗晶材料残余应力的精准分析。图1为Rollscan300表面质量检测仪,其检测深度在0.01~1.5mm之间。

  图1 Rollscan300表面质量检测仪

  2002年,德国弗劳恩霍夫无损检测研究所研制了商业化的3MA微结构与应力分析仪,目前已有第二代产品3MA-II,如图2所示,它是一种集成四种不同微磁测量方法的仪器(包括巴克豪森噪声、多频率涡流、增量磁导率、切线磁场谐波分析),可以测定材料表面及浅表面硬度、残余应力、硬化层深度和加工缺陷等信息,能对边缘层0~8mm厚度的部件多个相关技术质量指标进行快速同步评估。

  图2 3MA-II微结构与应力分析仪

  二、国内仪器现状

  目前,国内尚未有成熟的商业化磁巴克豪森噪声检测仪器。南京航空航天大学研发出便携式巴克豪森检测仪样机,如图3所示,可实现对钢轨的应力检测,检测精度在10MPa以内。

  图3 便携式磁巴克豪森检测仪样机

  北京化工大学陈娟等人研发的基于磁巴克豪森效应的钢轨应力检测系统,能够对钢轨内部的应力进行实时在线检测,测量误差在0.5MPa,具有精度高、响应速度快、可视化效果好等优点。

  三、国内外相关标准现状

  国内外关于MBN无损检测的行业标准和规范并不多,许多国家并未提出相应的检测标准。

  美国汽车工程师协会(SAE)于1991年发布了SAEARP4662-1991(R2010)“Barkhausen Noise Inspection for Detection Grinding Burnsin High Strength Steel Parts”标准,中译名为《高强度钢零件摩削灼伤的巴克豪森噪声检测》。

  美国齿轮制造商标准协会(AGMA)于1999年发布了AGMA99FTM1-1999“Barkhausen Noise Inspection Method for Detecting Grinding Damagein Gears”标准,中译名为《齿轮磨削损伤的巴克豪森噪声检测方法》。2007年,AGMA又发布了AGMA09FTM06-2007“Using Barkhausen Noise Analysis for Process and Quality Controlin the Production of Gears”标准,中译名为《用巴克豪森噪声分析进行齿轮生产过程中工艺和质量控制》。

  在利用磁巴克豪森噪声技术进行检测时,对检测技术、检测环境、标准试件的要求,国内尚未出台相关的标准和规范,还需进一步加强相关检测工艺的研究,尽早制定相关检测标准。

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