Способ определения энергии магнитной анизотропии,наведенной покрытием,и устройство для его осуществления

Способ определения энергии магнитной анизотропии,наведенной покрытием,и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I. Способ определения энергии магнитной анизотропии, наведенной покрытием, включающий воздействие магнитным полем, направленным вдоль оси исследуемой полосы, вырезаннойвдоль направления прокатки, и измерение величины магнитострикции до и после стравливания покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, в нем сначала на полосу с покрытием воздействуют постоянным.магнитным полем и измеряют магнитострикцию насыщения, : после чего полосу, раз.магннчивают и последовательно пропускают по ней возрастающие по амплитуде импульсы тока, направленного вдоль оси полосы, в течение каждого импульса измеряют величину магнитострикции, a после пропускания очередного импульса полосу размагничивают, затем стравливают покрытие и повторяю- - измерения магнитострикции в насыщающем поле и при импульсном воздействии тока, a энергию анизотропии определяют из выражения Г, где Е - днергия магнитной анизотропии , наведенная покрытием; uJ - смещение зависимости разности величины магнитострикции, обусловленной пропускаемым током, и магнитострикции насьнцения от плотности тока после стравливания покрытия ; fc - коэффициент связи ЛЗ и энергии магнитной анизотропии известной величины. 2. Устройство для осуществления способа определения энергии магнит00 ной анизотропии, наведенной покрытием , содержащее источник магнитного поля и датчик перемещения, отли01 чающееся тем, что в него введены регулируемый источник тока, .компенсатор удлинения полосы, шунт и ключ, при этом компенсатор и шунт соединены параллельно друг с другом и последовательно включены с исследуемой полосой и ключом в цепь регулируемого источника тока.

СОЮЗ COBETCHHX

ОМВЛЯ

РЕСПУБЛИМ. А аЕ (11) 3159 С 01 Н 27/7У, Ф ф .

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

) (21) 3584830/18-21 (22) 21.04.83 (46) 15.10.84. Бюл. 11 38 (72) Д.Н.Жметко, Е.А.Прокопченко, А.А.Долженко, А.Б.Морошкин и В.Н.Щелущенкб (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Жметко Д.Н. Прокопчеико Е.А.

Особенности влияния напряжений на магнитострикцию образцов кремнистого железа.-В кн.: Физика магнитных материалов. Калинин, 1977, с.79.

2. Banks P. and Rawlin E. son.

Dynamic magnetostriction and mechanical strain in oriented 3% siliconiron sheet bubject to combined

longitudinal and transverse sfresses.proc. ÒEÅ, 1967, 144, р..1537-1546. (54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ, НАВЕДЕННОЙ ПОКРЫТИЕМ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) l. Способ определения энергии магнитной анизотропии, наведенной покрытием, включающий воздействие магнитным полем, направленным вдоль оси исследуемой полосы, вырезанной. вдоль направления прокатки, и измерение величины магнитострикции до и после стравливания покрытия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности способа, в нем сначала на полосу с покрытием воздействуют постоянным магнитным полем и измеряют магнитострикцию насыщения,,: после чего полосу. размагничивают и последовательно пропускают по ней возрастающие по амплитуде импульсы тока, направленного вдоль оси полосы, в течение каждого импульса измеряют величину магнитострикции, а после пропускания очередного импульса полосу размагничивают, затем стравливают покрытие и повторяют измерения магнитострикции в насыщающем поле и при импульсном воздействии тока, а энергию анизотропии определяют иэ выражения т ° где En — энергия магнитной анизотропии, наведенная покрытием;

hJ — смещение зависимости разности величины магнитострикции, обусловленной пропускаемым током, и магнитострикции насьицения от плотности тока после стравливания покрытия;

% — коэффициент связи ЬJ и энергии магнитной аниэотропии известной величины.

2. Устройство для осуществления способа определения энергии магнитной анизотропии, наведенной покрытием, содержащее источник магнитного поля и датчик перемещения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введены регулируемый источник тока,,компенсатор удлинения полосы, шунт и ключ, при этом. компенсатор и шунт соединены параллельно друг с другом и последовательно включены с исследуемой полосой и ключом в цепь регулируемого источника тока.

Наиболее близким к изобретению является способ определения энергии магнитной энизотроттии (2),при кото-, ром используются полосы, вырезанные вдоль направления прокатки. К полосе, вырезанной в направлении прокатки, прикладываются сжимающие напряэтом же направлении создается переменное магнитное поле и измеряется динамическая магнитострикция(М 1 по"

tl лосы с покрытием и после его страв-! ливания в зависимости от величины сжимающих напряжений (6 1 при фиксированном значении амплитуды синусоиличине смещения этой кривой вдоль оси напряжений после стравливания покрытия по формуле где dd смещение кривой Лд() вдоль

2 см оси напряжений после стравливания покрытия.

Устройство для осуществления данного способа содержит источник поля, датчик индукции поля, тензодатчики, а также механизм создания сжимающих усилий, Однако при воздействии сжимающих усилий на полосу невозможно избежать ее изгиба, что искажает результаты измерений. Кроме того, при увеличении температуры полосы возникают пластические деформации, также снижающие точность способа.

Цель изобретения — повышение точтем, что согласно способу определения энергии магнитной анизотропии, ным полем и измеряют магнитострикцию насыщения, после чего полосу размагничивают и последовательно пропускают по ней возрастающие по амплитуде импульсы тока, направленного вдоль оси полосы, в течение каждого импульса измеряют величину магнитострикt 1118905 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в трансфарматоростроении при разработке технологии нанесения электроиэоляционных покрытий на электротехническую сталь с ребровой текстурой.

Качество электротехнической ста- жения вдоль ее продольной оси. В ли с ребровой текстурой в значительной степени зависит от величины энергии магнитной анизотропии, наведенной покрытием (Е„ ). В основу одного иэ самых распространенных способов определения Е„ положено из. мерение кривых чувствительности магнитострикции полосы стали к упру- дальной магнитной индукции. гим напряжениям до и после нанесения Затем строится графикЛ =f(6 )Энерпокрытий. гия магнитной аниэотропии, наведенИзвестен способ определения энер- ная покрытием, определяется по вегии магнитной анизотропии, наведен-, 20 ной покрытием, в аиизотропной электротехнической стали 1.1 ), заключающийся в том, что вырезается полоса электротехнической стали под углом

90о к направлению прокатки, к полосе

25 прикладываются растягивающие напряжения и постоянное магнитное поле, направленные вдоль ее продольной оси, определяется максимальное значение магнитострикции (Л,„< ) в зависимости тра Х 30 от величины растягивающих напряже ний (Д ) для полосы с покрытием и после его стравливания, строится график Л „=Я6 1,по величине смещения кривой 3 „(6 ) вдоль оси напряжений .после стравливания покрытия опреде- З5 ляется энергией аниэотропии, наведенная покрытием, по формуле где h — константа магнитострик- 40 ости способа. ции; Поставленная цель достигается

Лба - смещение кривой и „(4 1 вдоль оси напряжений после стравливания. наведенной покрытием, включающему

Однако данный способ требует при- 45 воздействие магнитным полем, направменения полос, вырезанных поперек . ленным вдоль оси исследуемой полосы, направления прокатки, тогда как при вырезанной вдоль направления прокат-. излучении влияния покрытий на маг-,ки, и измерение величины магнито.нитные свойства стали практическую стрикции до и после стравливания ценность представляют полосы, вы- 50 покрытия, сначала на полосу с покрырезанные вдоль направления прокатки. тием воздействуют постоянным магнитЭто снижает достоверность результатов по определению энергии магнитной анизотропии. Кроме того, при повышенных температурах (выие 300 1: пласти- %5 ческая деформация образца при приложении напряжения искажает результаты измерения магнитострикции.

Ф

Устройство (фиг.3) содержит ис- 50 точник 1 магнитного поля (соленоид ), испытуемую полосу 2, располо рнную вертикально, датчик 3 перемещения для измерения магнитострикции (механооптический рычаг ), компенсатор 4 55 удлинения полосы, контакты 5 для пропускания электрического тока через испытуемую полосу 2, регулируемый

3, III8 ции, а после пропускания очередного импульса полосу размагничивают, затем стравливают покрытие и повторяют измерения магнитострикцин в насыщающем поле и при импульсном воэдейст.5 вии тока, а энергию анизбтропии определяют из выражения

Е, = хднф где Ед — энергия магнитной анизотропии, наведенная покрытием;

Ы вЂ” смещение зависимости разности величины магнитострикции, обусловленной пропускаемым током, и магнитострикции насыщения от плотности тока после стравливания покрытия; k — коэффициент связи а1 и энергии магнитной аниэотропии известной величины.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для осуществления способа определения энергии магнитной аниэотропии, наведенной покрытием, содержащее источник магнитного поля и датчик перемещения, введены регулируемый источник тока, компенсатор удлинения полосы, шунт и ключ, при этом компенсатор и шунт соединены параллельно друг с другом и последовательно включены с исследуемой полосой и ключом в цепь регулируемого источника тока., На фиг.1 изображены зависимости разностей величины магнитострикции, обусловленной пропускаемым током, 35 и магнитострикции насыщения от плотности тока для полосы с покрытием (кривая ц ) и .беэ него (кривая б ); на фиг.2 — график зависимости смещения dJ, вызванного энергией анизо- 40 тропин известной величины (Е ), наведенной внешним растягивающкм напряжением (}, приложенным вдоль направления прокатки к полосе без по крытия (эта зависимость использует- 45 ся при нахождении коэффициента Ц; на фиг,.3 — устройство для осуществления предлагаемого способа.

/ и

905 4 источник 6 тока.. Устройство расположено на массивной плите 7.

Компенсатор 4 состоит из стержней

8, иэготовленных.из высокоомного материала (алюмель ) жестко связанных с источником 1 поля и изолирующей шайбой 9. Устройство включает также шунт 10 и держатель 11 образца.

Замыкание и размыкание цепи источника 6 осуществляется ключом 12.

Способ осуществляется следующим образом.

Полоса 2 электротехнической стали с покрытием, вырезанная вдоль направления прокатки, размерами 280

«30 мм помещается в источник 1 поля и размагничивается переменным магнитным полем, Затем включается насьицающее постоянное магнитное поле, направленное вдоль продольной оси rtciлосы 2, и в этом не направлении измеряется магнитострикция насыщения (p ). После этого постоянное магнитное поле выключается и полоса 2 снова размагничивается.

Вдоль продольной оси полосы 2 про" пускается прямоугольный импульс то-: ка минимальной амплитуды длительностью 3-5 с, при этом измеряется, магнитострикционное укорочение образца (gg), вызванное циркулярным магнитным. полем тока 3 .

Затем операции размагничивания, подачи импульса тока и измерения величины магнитострикции повторяются раз, причем амплитуда импульса каждый раз увеличивается.

По результатам измерений строится график зависимости величины магнитострикции от величины плотности тока (J ) с учетом величины магнитострикции насыщения h, т. е. стро» итси эяяисииость яя-я яЕ(Т)(фиг.l, кривая а.

Затем с испытуемой полосы 2 стравливается покрытие, вновь производят"" ся все перечисленные операции в той же последовательности и строится зависимость (фиг. 1, кривая 6)

Лц= Л =Е (Я где ВЗ вЂ” магнитострикция насыще-, ния полосы 2 после стравливания покрытия; .зI — магнитострикция полосы

М

2 без покрытия, вызванная циркулярным магнитныч полем тока .5 .

По полученным кривым определяется смещение (дЮ} кривойЛ -Q f(J) вдоль оси

1! 18905

r,à

-30

5 после стравливания покрытия для значений > h 5„

5 4 оо i

Величина,Е находится по формуле 5

Ев 1 а J ,где М вЂ” коэффициент, определяемый . экспериментально.

Коэффициент определяется иэ графика зависимости сдвига ВЭ> вызванt0 ного энергией анизотропии известной величины (Е О), наведенной внешними растягивающими напряжениями (И, I приложенными вдоль направления прокатки к полосе без покрытия (фиг.2), по формуле

Е 3123 4

1с= — =

>5J а,)

Вследствие того, что коэффициент

Ъ остается постоянным до температур 600-650 С, определение Е можно производить вплоть до этих температур.

Изменение продольных размеров полосы 2, вызванное тепловым действием тока, устраняется компенсатором 4 тепловогЬ удлинения. Циркулярное магнитное поле, созданное пропусканием электрического тока по полосе 2, вызывает. перестройку магнитной структуры, что приводит к магнитострикционному укорочению полосы 2, такому же, как и при воздействии внешних сжимающих нагрузок. Таким образом, при измерении удается избежать asгиба полосы 2 и ее пластической деформации при повышенных температурах. б

Принцип работы компенсатора 4 заключается в следующем.

Ток Э, пропускаемый через полосу 2, частично проходит через стержни 8 компенсатора 4. Удлинение этих стержней при нагреве их током 3, приводит к подъему держателя 11, а с ним и полосы 2. При помощи шунта 10 величина тока 3> в стержнях 8 подбирается таким образом, чтобы скорость опускания нижнего конца полосы 2 из-эа ее теплового удлинения была равна скорости подъема полосы

2 держателем 11 из-за теплового удлинения стержней 8. При этом пропускание тока через полосу 2(при включенном насыщающем поле источника 1 ) не приводит к смещению светового"зайчика" по шкале датчика 3.

Путь тока обозначен на фиг.3 пунктирной линией.

Компенсатор 4 теплового удлинения является безынерционным. Время полной компенсации теплового удлинения может быть доведено до 3-5 с, что достаточно для отсчета показаний по шкале датчика 3 перемещения, с помощью которого контролируют веl личину магнитострикции.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет устранить погрешность, связанную с изгибом испытуемой полосы, а также производить измерения при повышенных температурах, что дает возможность производить отработку технологии нанесения электроизоляционных покрытий в условиях трансформаторного .производства.

1118905

Составитель С.Шумилишская

Редактор М.Петрова Техред .С.Ийгунова

Корректор В.Бутяга

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7444/3) Тираж 822

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

))3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5