ECI 2019v: Ruido Magnético de Barkhausen y Emisión Magneto Acústica en la caracterización de aceros deformados plásticamente,  Miriam Rocío Neyra Astudillo (Centro Atómica Constituyentes, Argentina)

Ruido Magnético de Barkhausen y Emisión Magneto Acústica en la caracterización de aceros deformados plásticamente

 Miriam Rocío Neyra Astudillo^{1, 2}, Nicolás Núñez ¹, María Isabel López Pumarega ¹, José Ruzzante ^3,4, Martin Gómez ^1,3

¹ Dpto. Coordinación Centro Internacional para Estudios de la Tierra, ICES, Gerencia Desarrollos Tecnológicos y Proyectos Especiales, Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares, Centro Atómico Constituyentes, Av. G. Paz 1499, San Martín, Buenos Aires, Argentina

² Departamento de Eléctrica, Fac. Reg. Delta, Universidad Tecnológica Nacional (UTN), San Martin 1171, Campana, Buenos Aires, Argentina

³ Grupo de Emisión Acústica, Fac. Reg. Delta, UTN, San Martin 1171, Campana, Buenos Aires, Argentina

⁴Universidad de Tres de Febrero, Av. Gral. Mosconi, B1674 Sáenz Peña, Caseros,  Buenos Aires,  Argentina

Resumen

Los componentes industriales, que trabajan bajo tensión mecánica, pueden sufrir deformaciones elásticas o plásticas y, en consecuencia, la estructura del material cambia. Estos componentes son frecuentemente hechos de acero y, al ser las propiedades magnéticas de los aceros muy sensibles a los cambios estructurales del material, las técnicas magnéticas y acústicas son métodos aplicables como tecnologías de exploración no destructivas para la detección de cambios en los materiales. La aplicación de un campo magnético variable en el tiempo a un material ferromagnético, induce pequeños cambios discontinuos en la magnetización. Estos cambios bruscos se producen por el movimiento de las paredes de los dominios magnéticos (PDM). El movimiento de las PDM se ve dificultado por la presencia de defectos dentro del material. El movimiento de las PDM provoca una fuerza electromotriz inducida en una pequeña bobina colocada sobre la superficie de la muestra, llamada Ruido Magnético Barkhausen (RMB). El movimiento de las PDM también origina ondas elásticas (señales acústicas de baja intensidad y alta frecuencia) conocidas como Emisión Magneto Acústica (EMA) [1-5]. En este trabajo se estudia el RMB y la EMA, aplicados al análisis de la respuesta magnética en probetas sometidas a ensayos de tracción uniaxial. Se ensayaron  probetas de acero inoxidable de dos materiales distintos: AISI 430 y AISI 441A. Primero para obtener sus propiedades mecánicas, se ensayaron hasta rotura dos probetas de cada material cortadas en diferentes sentidos respecto de la dirección de laminación, las restantes fueron traccionadas en cuatro etapas de deformación plástica. Luego de cada etapa ensayo se realizaron las mediciones de RMB y EMA, a fin de obtener una correlación con el esfuerzo aplicado y la situación magnética del material. Se presenta aquí, el análisis microestructural, el ciclo de histéresis y el análisis de las señales del RMB y la EMA, correlacionándolos con el estado de deformación de las probetas. Tanto la técnica del RMB como la EMA han demostrado su utilidad para el conocimiento del estado de estos materiales.

Descriptores: Ruido Magnético Barkhausen, Emisión Magneto Acústica, aceros, deformación, materiales ferromagnéticos. 

Abstract

The industrial components work under mechanical stress, they can suffer elastic or plastic deformations and, consequently, the structure of the material changes. These components are frequently made of steel and, since the magnetic properties of steels are very sensitive to structural changes in the material, magnetic and acoustic techniques are applicable as non-destructive exploration technologies. The application of a variable magnetic field to a ferromagnetic material, induces small discontinuous changes in the magnetization. These abrupt changes are produced by the movement of the magnetic domains walls (MDW). The movement of the MDW is modified by the presence of defects within the material. The movement of the MDW produces an induced electromotive force on a small coil placed on the surface of the sample, it is called Magnetic Barkhausen Noise (MBN). The movement of the MDW also originates elastic waves (acoustic signals of low intensity and high frequency), known as Magneto Acoustic Emission (MAE) [1-5].  In this work MBN and MAE are studied, they are applied to the analysis of the magnetic response in test samples subjected to uniaxial tensile tests. Stainless steel samples of two different materials were tested: AISI 430 and AISI 441A. In order to obtain their mechanical properties, two test pieces of each material, cut in perpendicular directions related with rolling direction, were tested until fracture. The others were deformed in four steps of plastic deformation. After each stage, the MBN and MAE measurements were made, in order to obtain a correlation with the applied stress and the magnetic state of the material. We present here the microstructural analysis, the hysteresis cycle and the analysis of the MBN and MAE signals, correlating them with the state of deformation of the samples. Both techniques MBN and MAE, have proved to be useful for the knowledge of the materials state.

Keywords: Magnetic Barkhausen Noise, Magneto Acoustic Emission, steels, deformation, ferromagnetic materials.

 Referencias