Способ определения величины коэрцитивной силы конструкционных сталей Советский патент 1993 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при оценке уровня внешней магнитной индукции злек- тротехническихустройетв, элементы которых изготовлены из разнообразных ферромагнитных конструктивных сталей с неизвестными магнитными параметрами. Магнитная индукция, создаваемая этими устройствами оказывает отрицательное влияние на работу приборов, работоспособность радиоэлектронной аппаратуры 1и поэтому оценка уровня этой характеристики позволяет определить оптимальные условия эксплуатации аппаратуры и меры по устранению влияния этой помехи.

Целью изобретения - снижение трудоёмкости способа за счет прогнозирования величины коэрцитивной силы ферромагнитных конструктивных сталей, использованных в неразъемных и проектируемых койструкци- ях электротехнических устройств, исходя из химического состава сталей по процентной му содержанию в них легирующих элементов.

Для достижения поставленной цели предварительно изготавливают образцы из п-марок сталей, состоящих в совокупности из п-химических элементов, причем каждая марка имеет т-элементов (при m n) из материала, находящегося в состоянии поставки, измеряют коэрцитивную силу каждого образца указанными выше операциями, а затем определяют удельные коэрцитивные силы К), приходящиеся на один процент каждого 1-го легирующего элемента из решения системы n-линейных алгебраических уравнений, составленных для каждой из п- марок сталей, в левой части которых - сумма произведений неизвестной величины К| на процентное содержание i-ro элемента в стали, а в правой части - измеренная на соответствующем образце величина коэрцитивной силы, при этом для элементов, влияющих в сторону увеличения коэрцитивной силы коэффициент KI входит в уравнение с положительным знаком, например, для углерода. никеля, марганца, а для элементов, влияющих в сторону уменьшения коэрцитивной

оо

ч о

СП

о

силы - с отрицательным знаком, например, для хрома, кремния, молибдена, ниобия; причем при решении m - уравнений с т-не- известными при , наряду с решением n-уравнений определяют среднюю величину удельной коэрцитивной силы К|ср для элементов, входящих в состав m-марок сталей, после чего производят оценку прогнозируемой величины коэрцитивной силы для требуемых марок сталей в состоянии поставки Нс.п. с разным процентным содержанием легирующих элементов bi последующей формуле:

Нс

2 Kibi i -г

где KI - удельная коэрцитивная сила для каждого i-ro элемента, определенная выше; величину bi определяют, например, на основе буквенного обозначения марки стали.

Пример, Электротехническое устройство состоит из деталей, изготовленных из 18-ти марок конструкционных сталей в состоянии поставки, для которых известны их буквенные обозначения. В состав сталей входят следующие химические элементы: углерод, никель (Н), марганец (Г), хром (X), кремний (С), молибден (М), ниобий (Б), т.е. всего 7 элементов ().

Из материала, находящегося в состоянии поставки, изготовили 7 образцов (торо- идов) из сталей следующих марок: 16ХСН, 40ХН2МА, 13Х15Н4МЗ, ЗОХГСА, 09Х1Н4Б, 14X17Н2 и 37ХНЗА, причем каждая содержит m-элементов ().

Путем намагничивания каждого образца до насыщения и размагничивания при помощи обмотки с током определили напряженность размагничивающего поля в момент равенства нулю намагниченности при помощи микровеберметра.

Величина этого размагничивающего поля является коэрцитивной силой материала и приведена для выбранных марок в таблице 1.

Определили удельные коэрцитивные силы Ki(Ki-Ki), приходящиеся на 1% каждого 1-го легирующего элемента соответственно: углерода, никеля, марганца, хрома, кремния, молибдена, ниобия.

Для этого составили 7 линейных алгебраических уравнений по каждой марке стали, в левой части которых - сумма произведений неизвестной величины KI на процентное содержание i-ro элемента в стали, а в правой части - измеренная на соответствующем образе величина коэрцитивной силы (Нс.п.,

кА м

), при этом для углерода, никеля, марганца KI с положительным знаком, а для хрома, кремния, молибдена, ниобия - с от- рицательным. Получены следующие уравнения:

0,16 «1-«4-К 5+ ,52 0,4 Ко-К 4+ 2 «2-«б 1,20

0,13 «1-15 К 4 +4 Ка-З ,40

0,3 KI- К 4+ «з-«5 0,80

0,09 Ki-16 К 4+ 4 К ,52 0,14 КН7 К 4+ 2 ,76 0,37 «1- К4+3 -К2-1,92

Решили эти уравнения относительно KI на ЭВМ типа Искра-1256 и получили следующие значения: ,6; ,3; ,09; ,06 , ,2; ,15; ,2.

Произвели оценку прогнозируемой величины коэрцитивной силы для остальных требуемых марок сталей по формуле:

30

Нс.п. Ј «ibi,

I 2

где Нс.п. - значение коэрцитивной силы в состоянии поставки;

bi - процентное содержание легирующего элемента прогнозируемой стали, определенное по ее буквенному обозначению;

«I - удельная коэрцитивная сила для каждого 1-го элемента, определенная выше. Рассчитанные значения Нс.п. для остальных требуемых 11-ти марок сталей приведены в таблице 2.

Погрешность определения величины коэрцитивной силы указанным способом составила ±25% для сталей с коэрцитивной кА

силой Нс(0,3 - 4)

м

На основе значений коэрцитивной силы сталей, из которых изготовлены детали устройства, произвели оценку внешней магнитной индукции устройства и приняли меры по ее уменьшению.

Формула изобретения

Способ определения величины коэрцитивной силы конструкционных сталей, включающий изготовление образца и измерение его коэрцитивной силы путем намагничивания образца до насыщения, размагничивэния образца и определения напряженности размагничивающего поля в момент равенства нулю намагниченности образца, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости способа, предварительно изготавливают образцы из марок сталей в состоянии поставки, измеряют коэрцитивную силу каждого образца и определяют удельные коэрцитивные силы, приходящиеся на 1 % 1-го легирующего элемента, после чего производят оценку прогнозируемой величины Нс.п. коэрцитивной силы исследуемой

марки стали в состоянии поставки по формуле

п

Нс.п. 2, Kj bi ,

где bi - содержание 1-го легирующего элемента в ней, %:

K|-удельная коэрцитивная сила, приходящаяся на 1 % 1-го элемента из m легирующих элементов или среднее значение удельной коэрцитивной силы m п.

Сущность изобретения: предлагается определять удельные коэрцитивные силы, приходящиеся на один процент каждого легирующего элемента в стали из решения системы линейных алгебраических уравнений, составленных на основе буквенного обозначения стали и измеренных значений коэрцитивной силы для выбранных марок сталей. Способ обеспечивает прогнозирование величины коэрцитивной силы,

Примечание: цифры, стоящие после букв, указывают среднее процентное содержание легирующего элемента в целых единицах; цифры перед буквенным обозначением указывают содержание углерода в сотых долях процента: А - качество стали.

Т а б л и ц а 1

Таблица2