磁巴克豪森噪聲(MBN,Magnetic Barkhausen Noise)技術(shù)可以用來(lái)評估鐵磁性材料一定深度內的微觀(guān)組織結構變化、應力狀態(tài)、微損傷缺陷等,是實(shí)現對材料疲勞、微裂紋等早期性能退化及應力狀態(tài)評估的一項重要無(wú)損檢測技術(shù),工程應用前景廣闊。
1 國外儀器現狀
國外目前已有多個(gè)公司有成熟的MBN儀器銷(xiāo)售,可進(jìn)行特定功能的MBN信號檢測,但是儀器售價(jià)昂貴。其中使用最為廣泛的有芬蘭Stresstech公司和德國弗勞恩霍夫無(wú)損檢測研究所的MBN檢測儀器。
Stresstech公司是專(zhuān)門(mén)從事無(wú)損檢測的公司,該公司研發(fā)出了巴克豪森效應表面質(zhì)量檢測儀(磨削燒傷檢測儀),有便攜式檢測儀Rollscan 250,300,350三種型號和非便攜式檢測儀Roboscan 500,600兩種型號,可以實(shí)現復雜形狀工件、粗晶材料殘余應力的精準分析。圖1為Rollscan 300表面質(zhì)量檢測儀,其檢測深度在0.01~1.5mm之間。
2002年,德國弗勞恩霍夫無(wú)損檢測研究所研制了商業(yè)化的3MA微結構與應力分析儀,目前已有第二代產(chǎn)品3MA-II,如圖2所示,它是一種集成四種不同微磁測量方法的儀器(包括巴克豪森噪聲、多頻率渦流、增量磁導率、切線(xiàn)磁場(chǎng)諧波分析),可以測定材料表面及淺表面硬度、殘余應力、硬化層深度和加工缺陷等信息,能對邊緣層0~8mm厚度的部件多個(gè)相關(guān)技術(shù)質(zhì)量指標進(jìn)行快速同步評估。
2 國內儀器現狀
目前,國內尚未有成熟的商業(yè)化磁巴克豪森噪聲檢測儀器。南京航空航天大學(xué)研發(fā)出便攜式巴克豪森檢測儀樣機,如圖3所示,可實(shí)現對鋼軌的應力檢測,檢測精度在10MPa以?xún)取?/p>
北京化工大學(xué)陳娟等人研發(fā)的基于磁巴克豪森效應的鋼軌應力檢測系統,能夠對鋼軌內部的應力進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測,測量誤差在0.5MPa,具有精度高、響應速度快、可視化效果好等優(yōu)點(diǎn)。
3 國內外相關(guān)標準現狀
國內外關(guān)于MBN無(wú)損檢測的行業(yè)標準和規范并不多,許多國家并未提出相應的檢測標準。
美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )(SAE)于1991年發(fā)布了SAE ARP 4662-1991(R2010) “Barkhausen Noise Inspection for Detection Grinding Burns in High Strength Steel Parts”標準,中譯名為《高強度鋼零件摩削灼傷的巴克豪森噪聲檢測》。
美國齒輪制造商標準協(xié)會(huì )(AGMA)于1999年發(fā)布了AGMA 99FTM1-1999 “Barkhausen Noise Inspection Method for Detecting Grinding Damage in Gears”標準,中譯名為《齒輪磨削損傷的巴克豪森噪聲檢測方法》。2007年,AGMA又發(fā)布了AGMA 09FTM06-2007 “Using Barkhausen Noise Analysis for Process and Quality Control in the Production of Gears”標準,中譯名為《用巴克豪森噪聲分析進(jìn)行齒輪生產(chǎn)過(guò)程中工藝和質(zhì)量控制》。
在利用磁巴克豪森噪聲技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí),對檢測技術(shù)、檢測環(huán)境、標準試件的要求,國內尚未出臺相關(guān)的標準和規范,還需進(jìn)一步加強相關(guān)檢測工藝的研究,盡早制定相關(guān)檢測標準。