Способ определения энергии магнитной анизотропии,наведенной покрытием,и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01N27/72 

1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в трансфарматоростроении при разработке технологии нанесения электроизоляционных покрытий на электротехническую сталь с ребровой текстурой. Качество электротехнической стали с ребровой текстурой в значитель ной степени зависит от величины энергии магнитной анизотропии, наведенной покрытием (ЕР I. В основу од ного из самых распространенных способов определения Е, положено измерение кривых чувствительности магнитострикции полосы стали к упру гим напряжениям до и после нанесени покрытий. Известен способ определения энер гии магнитной анизотропии, наведенной покрытием, в анизотропной электротехнической стали Г 1 заключающийся в том, что вырезается полоса электротехнической стали под углом 90 к направлению прокатки, к полос прикладываются растягивающие напряжения и постоянное магнитное поле, направленные вдоль ее продольной ос определяется максимальное значение магнитострикции ( ) в зависимости от величины растягивающих напряже НИИ (р) для полосы с покрытием и после его стравливания, строится график fnoix ft p ° личине смещения кривой | дц(р} вдоль оси напряжени .после стравливания покрытия определяется энергией анизотропии, наведе|1ная пок1)ытием, по формуле 3 юо Рконстанта магнитострикции;смещение кривой Л д,(йр вдоль оси напряжений после стравливания. Однако данный способ требует при менения полос, вырезанных поперек направления прокатки, тогда как при излучении влияния покрытий на маг. нитные свойства стали практическую ценность представляют полосы, вырезанные вдоль направления прокатки Это снижает достоверность результатов по определению энергии магнитно анизотропии. Кроме того, при прбьппв ных температурах выше 300 JJ пластическая деформация образца при прило жении напряжения искажает результат измерения магиитострикции. 5J Наиболее близким к изобретению является способ определения энергии магнитной анизотропии 2,при котором используются полосы, вырезанные вдоль направления прокатки. К полосе, вырезанной в направлении прокатки, прикладываются сжимающие напряжения вдоль ее продольной оси. В этом же направлении создается переменное магнитное поле и измеряется динамическая магнитострикция( полосы с покрытием и после его стравливания в зависимости от величины сжимающих напряжений (б..) при фиксированном значении амплитуды синусоидальной магнитной индукции. Затем строится графикД;(ДЭнергия магнитной анизотропии, наведенная покрытием, определяется по величине смещения этой кривой вдоль оси напряжений после стравливания покрытия по формуле где 4 - смещение кривой Л (6 ) вдоль 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 точности способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения энергии магнитной анизотропии, наведенной покрытием, включающему воздействие магнитным полем, направленным вдоль оси исследуемой полосы, вырезанной вдоль направления прокатт ки, и измерение величины магнитострикции до и после стравливаиия покрытия, сначала на полосу с покры- . тием воздействуют постоянным магнитным полем и измеряют магнитострикцию иасьЕцения, после чего полосу размагничивают и последовательно пропускают по ией 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 повторяют измерения магнитострикции в насыщающем поле и при импульсном воздейстВИИ тока, а энергию анизотропии определяют из выражения где Ер - энергия магнитной анизотро пии, наведенная покрытием 4J - смещение зависимости разности величины магнитострнкции, обусловленной пропускаемым током, и магнитострикции насьш1ения от плотности тока после страв ливания покрытия; /k - коэффициент связи лЗ и энергии магнитной анизотропии известной величины Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для осуществления способа определения энергии магнитной анизотропии, 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, обусловлен1 ой пропускаемым током, и магнитострикции насыщения от плотности тока для полосы с покрытием (кривая ч) и .без него (кривая б)} на фиг.2 - график зависимости смещения /iJ , вызванного энергией анизотропии известной величины (Ед) , наведенной внешним растягиваю|цим напряжением (6), приложенным вдоль направления прокатки к полосе без по крытия (эта зависимость используется при нахождении коэффициента Н); на фиг.З - устройство для осзлцествле ния предлагаемого способа. - . . : Устройство (фиг.З) содержит источник 1 магнитного поля (соленоид) испытуемую полосу 2, располо нную вертикально, датчик 3 перемещения для измерения магнитострикции механооптический рычаг ), компенсатор 4 удлинения полосы, контакты 5 для про пускания электрического тока через испытуемую подосу 2, регулируемый источник 6 тока. Устройство расположено на массивной плите 7. Компенсатор 4 состоит из стержней 8, изготовленных, из высокоомиого 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 иразмагничивается переменным магнитуым полем. Затем включается насьвцающее постоянное магнитное поле, направленное вдоль продольной оси полосы 2, и в этом не направлении измеряется магНитострикция насыщения (Д|. После этого постоянное магнит- , ное поле выключается и полоса 2 снова размагничивается. Вдоль продольной оси полосы 2 пропускается прямоугольный импульс то- ; ка минимальной амплитуды длительностью 3-5 с, при этом измеряется магнитострикционное укорочение образца ( |()j - вызванное циркулярным магнитНыч полем тока .З . Затем операции размагничивания, подачи импульса тока и измерения величины магнитострикции повторяются Н раз, причем амплитуда импульса каждый раз увеличивается. По результатам измерений строится график зависимости величины магнитострикции от величины плотности тока ( J) с учетом величины магнитострикции насьш1ения Ag, т.е. строится зависимость Лц-Лд(1)(фиг. 1, , кривая oh. Затем с испытуемой полосы 2 стравливается покрытие, вновь производят- ся все перечисленные операции в той же последовательности и строится зависимость (фиг.1, кривая 9) , л;.л;Л(л. где Лд - магнитострикция насыще-; ния полосы 2 после стравливания покрытия; Дц - магнитострикция полосы 2 без покрытия, вызванная циркулярным махнитным полем тока J . По полученным кривым определяется смещение (uJ кривой (J) вдоль оси / , / J после стравливания покрытия для значений -%-Л- ;-Ч оо . , Величина Е находится по Е„ Кл1 1,. где 1 - коэффициент, определяемый экспериментально. Коэффициент определяется из графика зависимости сдвига йЗ, вызванного энергией анизотропии известной величины (EQ) , наведенной внешним растягивающими напряжениями (6) , приложенньв и вдоль направления прокатки к полосе без покрытия (фиг.2) по формуле . ; Л1 uJ Вследствие того, что коэффициент V остается постоянным до температур 600-650С, определение Е, можн производить вплоть до этих температур. Изменение продольных размеров по лосы 2, вызванное тепловым действие Toka, устраняется компенсатором 4 тепловогЬ удлинения. Циркулярное ма нитное поле, созданное пропусканием электрического тока по полосе 2, вызывает.перестройку магнитной стру туры, что приводит к магнитострикци ониому укорочению полосы 2, такому же, как и при воздействии внешних сжимающих нагрузок. Таким образом, при измерении удается избежать изгиба полосы 2 и ее пластической деформации при повышенных т.емпература

фиг./ 56 Принцип работы компенсатора 4 заключается в следующем. Ток 3 , пропускаемый через полосу 2, частично проходит через стержий 8 компенсатора 4. Удлинение этих стержней при нагреве их током J приводит к подъему держателя 11, ас ним и полосы 2. При помощи шунта 10 величина тока J, в стержнях 8 подбирается таким образом, чтобы скорость опускания нижнего конца полосы 2 из-за 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 ве- .. 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 трансфо1 1аторного лроизводства. 4/.-«l «5 V 9т.г

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.