A kutatásokban a Debreceni Egyetem Szilárdtest Fizika Tanszéke, Elméleti Fizika Tanszéke, a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézete, az Alkalmazott Szerkezeti Integritás Kutató és Műszaki Fejlesztő Kft. mellett a Metalelektro Méréstechnika Kft. vett részt.

A kutatási eredményekről

Winkler Lajos ismerte fel, hogy ferromágneses anyagokban ismert repedés (bemetszés) közelében lévő, a mágneses tér változását mérő szondában (tekercsben) a repedés terjedése során villamos feszültség indukálódik.
Az elmúlt két évtizedben elterjedt a Charpy ütőművek kalapácsára rögzített mágneseszaj-detektáló szonda alkalmazása.
A detektálás működésének alapja a repedés kinyílása során fellépő, a felületből kilépő mágnesesfluxus-változás, mely a szon­dában villamos feszültséget indukál. A vizsgálati eljárás alkalmas a repedés indulásának és szívós/rideg jellegének meghatározására, de a repedés terjedése közbeni részletek vizsgálatára nem.
Hátránya még, hogy a repedésnek a szonda látóterében kell lennie.
A kutatás során kidolgozott új mérőberendezés és eljárás alkalmazásánál a szonda a vizsgált próbatesten (szerkezeti elemen) a repedéstől nagyobb távolságra (×10 cm) is lehet.
A repedés terjedése során keletkező me­cha­nikai hullámok a szonda látóterébe jutva a ferromágneses anyag felületében a mágnesezettség változását eredményezik, mely a szondában villamos jelet indukál.
Az 1. ábrán jól megfigyelhető, hogy az új, próbatestre rögzített mérőfej zajspektruma (alsó ábra) sokkal részletesebb információt szolgáltat, és erősebben korrelál az erő-idő diagramon ábrázolt eseményekkel, mint a hagyományos módszerrel rögzített jel.

Az erő-idő diagram jól szemlélteti, hogy a repedésterjedés során rideg és szívós szakaszok váltják egymást. A repedés szívósan indul, majd t ≈ 2,5 m sec-nál egy rideg ugrás következik be, s a repedés szívósan folytatódik. A középső és alsó ábrákon megfigyelhető, hogy a két különböző fizikai elven detektált mágneses zajspektrum azonban eltérő részletességű információt szolgáltat a repedésterjedés mikroszkopikus folyamatáról. Az újonnan kifejlesztett, próbatestre rögzített mérőfej zajspektrumában a csúcsok magassága, továbbá a magasság időbeli változása sokkal erősebben korrelál az erő függvény változásaival, mint a hagyományos módszerrel és ütőműre erősített mérőfejjel rögzített jelnél.
A zajspektrumok impulzusanalízisének fizikai hátterét az adja, hogy a repedés rövidebb-hosszabb ugrásokkal halad előre, az egyes ugrások mechanikai, illetve ferro­mágneses anyagban mágneses impulzusokat keltenek.

A jelfeldolgozás a következő lépésekből áll:

• a spektrum csúcsokra bontása;
• a csúcsok területének (A), energiájának (E) és szélességének (Δt) meghatározása;
• a spektrum jellemzése a csúcsjellemzők valószínűségeloszlásával.

A mágneses zajspektrum csúcsainak területeloszlását mutatja különböző próbatesteken a 2. ábra.
Az ábrába berajzoltuk a korábban tisztán rideg és tisztán szívós törésre kapott hatványfüggvényeket p(A)~A-r, amelyek exponense r ≈ 1,2 és r ≈ 1,8 rideg és szívós törés esetén. Jól látszik, hogy a törések vegyes jellege miatt a nagy területű csúcsok tartományán a rideg, míg a kisebb csúcsok esetén a szívós eredménnyel vannak összhangban a kapott exponensek.