Способ измерения остаточных напряжений в текстурованных магнитных материалах Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

(St) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТЕКСТУРОВАННЫХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в металлургической и электротехнической промышленности для досто верной оценки качества рулонной электротехнической стали. Известны способы и устройства для определения магнитных свойств листового или движущегося рулонного матер ала, предназначенные для массового контроля качества заданных магнитных характеристик неповреждающими методами и включающими в себя операции перемагничивания материала, усиления и преобразования выделяемых сигналов и последующей их регистрации и обработки 1 . Основной недостаток указанных спо собой определения качества электротехнической стали состоит в .том, что измерения магнитных свойств проводят на специально приготовленных образцах, имеющих установленную фор му и отожженных после нарезки. При изменении размеров или формы образцов, например, при измерении магнитных .свойств в Движущейся ленте или листах требуется вводить в резульг таты изменений поправочные коэффицициенты, чтобы обеспечить их сходимость с результатами стандартных измерений. Различия в свойствах образцов различных размеров и образцов после резки и после отжига для снятия наклепа обусловлены внутренними упругими (остаточными) напряжениями, которые образуются в электротехнической стали при технологических операциях ее изготовления, например,при нанесении электроизоляционных покрытий и выпрямляющем отжиге. Известные способы и устройства для определения магнитных свойств листовой или рулонной электротехнической стали не позволяют производить оценку влияния остаточных напряжений на магнит-ные свойства,что является одной из главных причин неэффективного их использования. 396 Известен также способ оценки влия ния остаточных напряжений на магнитные свойства путем сравнения магнитных характеристик, измеренных на ста ндартных образцах после резки и после повторного отжига для снятия наклепа f2j. Однако известнйй способ нетехно логичен, требует длительного времени трудоемок, приводит к бесполезному расходу металла и, главное, -не позоволяет оценить остаточные напряжения в целых листах или по длине рулона на движущейся ленте. Цель изобретения - повышение томности измерений. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на перемагничивании материала переменным полем и измерении магнитных потоков, намагничивают материал значением напряженности внешнего магнитного Поля, соответствующим состоянию намагниченности насыщения материала, затем намагничивают его значением напряженности внешнего магнитного поля, соответствующим максимальной проницаемости и по величине отношения этих сигналов судят о величине остаточных напряжений. На фиг. 1-3 приведены зависимости, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 4 - схема устройства для его реализации. Способ определения остаточных нап ряжений основан на экспериментально установленных закономерностях: слабого влияния остаточных напряжений на магнитную индукци насыщения материала BS; сильной связи между величиной отношения магнитных индукций BM/BS материала с остаточными напряжениями и изменением удельных потерь лР этого материала при дополнительном отжиге. I Данные фиг. 1 иллюстрируют возмож ность определения величины магнитной индукции в полях 100 А/м - В при Vwo максимальной проницаемости материала без остаточных напряжений по изме рениям индукции насыщения в полях 2500 А/м - В щю-Связь между этими величинами близка к линейной. Остаточные напряжения практически не влияют на магнитную индукцию при на сыщении, поэтому значение матери ала без остаточйых напряжений мож4но определить, измеряя мате--, риале с Напряжениями. Данные фиг. 2 позволяют по значению с высокой достоверностью оценить значение удельных потерь. Чем сильнее ухудшаются удельные потери под действием остаточных напряже НИИ, тем сильнее снижается магнитная индукция , Поэтому изменение магнитной индукции В(,о максимальной проницаемости под действием остаточных напряжений характеризует влияние остаточных напряжений на удельные потери. Таким образом, измеряя на материале с остаточными напряжениями магнитную индукцию при максимальной проницаемости и при насыщении, можно определять относительное изменение магнитной индукции В под действием ос таточных напряжений и этой величиной оценять остаточные напряжения в материале. Это доказывается экспериментальными данными (фиг. 3).Сильная связь между изменением удельных потерь под действием остаточных напряжений и отношением магнитных индукций ) воляет рассчитать изменение удельных потерь при дополнительном отжиге по корреляционным соотношениям 188,1-214 В,,1 (%). Способ осуществляется следующим образом. . Материал с остаточными напряжениями намагничивают до состояния максимальной проницаемости, определяют сигнал, пропорциональный магнитному по-, току при максимальной проницаемое. fw где S - сечение материала. Материал с остаточными напряжениями намагничивают до состояния насыщения и определяют сигнал, пропорциональный магнитному потоку при насыщении, 05 ф- В„- S Отношениесигналов U,/U характеризует остаточные напряжения в матери J« :§В«- S Ца -5. , Устройство для реализации способа (фиг. k), включающее источник 1 питания, блок 2 измерения магнитного потока в поле напряженностью свыше 250Q А/м, блок 3 измерения магнитного потйка в поле напряженностью 59 50-250 А/м, блок Ц деления сигналов, индикатор 5 влияния остаточных напряжений, катушку б для измерения индукции в слабом поле, измерительну катушку 7 для измерения индукции в поле свыше 2500 А/м намагничивающий соленоид 8, полосу 9 электротехни- ческой стали, график 10 распределени поля в соленоиде 8. Магнитный материал, например полоса 9 электрот1вхнической стали, находится в намагничивающем соленоиде 8, подключенном к источнику 1 питания и создающем неоднородное поле по длине материала. На участке соленоида с максимальной напряженностью поля порядка 2500 А/м установлена катушка 7, а на участке соленоида с напряженностью порядка 80300 А/м катушка 6. Катушки 6 и 7 сое динены с блоками 2 и 3 измерения маг нитного потока, присоединенными к бл ку 4 деления и индикатору 5 - остаточных напряжений. Устройство работает следующим образом. Источник 1 подает переменное нап ряжение на соленоид 8. От измеритель ных катушек 6 и 7 поступают сигналы Ug и Uy, пропорциональные магнитному потоку в полосе 9 при максималь ной проницаемости и при насыщении V- и.,. S. Сигналы поступают на блок k деления. с которого сигнал пропорциональный отношению этих величин, подается на индикатор 5, например вольтметр, отградуированный в значениях изме-, нения удельных потерь под влиянием остаточных напряжений. 2 Использование предлагаемого способа позволит наиболее достоверно производить контроль качества рулочной анизотропной электротехнической стали, что обеспечит ее рациональное использованием Возможность определения I на неотожженном материале уровня остаточных напряжений позволит выбрать партии стали, на которых дополнительный отжиг дает наиболее эффективные результаты, и исключить из процесса отжига партии стали, для J oтopыx дополнительный отжиг Неэффективен.. Формула изобретения Способ измерения остаточных напряжений в текстурованных магнитных материалах, основанный на перемагничивании материала переменным полем,и измерении магнитных потоков, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, намагничивают материал :значением напряженности внешнего магнитного поля, соответствующим состоянию намагниченности насыщения материала, затем намагничивают его значением напряженности внешнег го магнитного поля, соответствующим максимальной проницаемости, и по величине отношения этих сигналов судят о величине остаточьмх напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР И 51970, кл. G 01 R 33/12, 197. 2.Дружинин В. В. Магнитные свой ;тва электротехнической стали. М., ЭнеЗ гия , 197. с, 178.

Г I /

гт9с. ff/rr ugcr

/,65

1,55

1,85 (pug.i

1,вО

9т/ I

4ff /КГ

f.95

fM f.S i,l

.

-x.

ТЖ

r,s

fM

(pua.i

Bifoc

T

f,6f

1,60 JP/.V: / « o.ff f 0.$7 ti Wi 0Uf.3 dfffO SzsoO

/М

И fSOU

too

X QQQQ9Q99QQQ99Q9999999Q999

I

фигЛ