$ 2m
ул(£>н+£)в)’
где т — масса образца, кг;
у — плотность материала, кг/м3;
DH и DB— наружный и внутренний диаметры образца соответственно, м.
Массу образца измеряют с погрешностью не более ±0,2%. При определении массы витых образцов, изготовленных из ленты толщиной до 0,02 мм, необходимо вносить поправку на массу изоляции между слоями намотки в соответствии с данными нормативно-технической документации.
Площадь 5 поперечного сечения точеных образцов вычисляют по формуле
S=h (2)
где h — высота образца, измеряемая с погрешностью не более ±0,5%,
Нанесение обмоток на кольцевые образцы
На кольцевые образцы, изготовленные в соответствии с требованиями п. 2.1, должны быть нанесены медным изолированным проводом две обмотки: измерительная и намагничивающая. Если образец имеет защитный каркас, то обмотки наносят на каркас. Обмотки друг от друга и образец от обмоток изолируют лентой из изоляционного материала (лакотканью и т. д.). Не допускаются замыкания между обмотками и обмоток с образцом.
Число витков измерительной обмотки выбирают в соответствии с чувствительностью баллистического гальванометра или веберметра таким, чтобы при измерении минимальной магнитной индукции на основной кривой намагничивания или минимальной разности магнитных индукций на петле гистерезиса относительная погрешность отсчета на баллистическом гальванометре не превышала ±0,5% (отклонение указателя аналогового веберметра находилось бы во второй половине шкалы, число разрядов в показаниях цифрового веберметра было бы не менее трех). Отводимые от обмотки провода должны быть перевиты.
Намагничивающая обмотка должна быть расположена равномерно по длине окружности образца поверх измерительной обмотки.
Число витков W] намагничивающей обмотки вычисляют по формуле
гс#(Ди4-£>в) ft)
2/ '
где Н — максимальное значение напряженности поля, которое требуется создать в образце, А/м;I — максимальный ток, не вызывающий нагревание обмотки и, как следствие нагревание образца, и соответствующий рабочей части шкалы применяемого амперметра, А. Примечание. В случае, когда размеры образца не позволяют выбрать для намагничивающей обмотки провод нужного диаметра, допускается при измерении помещать образец с целью охлаждения в сосуд с трансформаторным маслом или другой неферромагнитной изоляционной жидкостью.
Размагничивание образцов
Кольцевые образцы размагничивают перед определением всех магнитных характеристик, кроме предельной петли гистерезиса или ее параметров. Прямолинейные образцы не размагничивают.
Кольцевые образцы размагничивают посредством перемагничивания их в переменном поле с амплитудой, равномерно убывающей от определенного максимального до определенного минимального значения. Поле создают током в намагничивающей обмотке образца или в заменяющем ее намагничивающем устройстве.
Если толщина листа или ленты, из которых изготовлен образец, не превышает б, то размагничивание производят в поле частотой 50 Гц. Формула для расчета б и значения б для некоторых сплавов по ГОСТ 10160—75 при частоте 50 Гц приведены в справочном приложении 3.
Если толщина листа (ленты) или минимальный размер поперечного сечения точеного образца превышают б, то размагничивание производят при помощи плавно уменьшаемого постоянного тока, направление которого меняется не более одного раза в секунду.
Примечание. Этот способ допускается применять и при меньших толщинах материала.
Максимальная амплитуда размагничивающего поля должна превышать коэрцитивную силу материала образца не менее чем в 50 раз для сплавов по ГОСТ 10160—75 и не менее чем в 10 раз для остальных материалов.
Конечная амплитуда, при которой разрывается цепь размагничивающего тока, должна быть не более 0,1 А/м для сплавов по ГОСТ 10160—75 и не более 0,005 Нс для остальных материалов.
Время размагничивания должно составлять не менее 40 с.
После размагничивания до начала измерений образцы сплавов по ГОСТ 10160—75 выдерживают 10 мин, для остальных материалов это время должно соответствовать требованиям НТД на материал.
Соленоид при измерениях должен быть расположен горизонтально так, чтобы его ось была перпендикулярна к горизонтальной составляющей внешнего магнитного поля, направление которой определяют компасом. Вблизи соленоида не должно быть больших ферромагнитных масс и других источников магнитных полей.
Измерение постоянной баллистического гальванометра по магнитному потоку
Перед началом измерений (за исключением измерения коэрцитивной силы), ежедневно измеряют постоянную баллистического гальванометра в единицах магнитного потока. Постоянную измеряют при помощи образцовой катушки взаимной индуктивности на установке, схема которой показана на черт. 1 при включении переключателем П2 первичной обмотки катушки М в намагничивающую цепь.
Сопротивление измерительной цепи при измерении постоянной должно быть равно ее сопротивлению при измерениях с погрешностью не более ±1%. Измерительную обмотку образца при этом заменяют с помощью магазина R3 равным ей сопротивлением.
Для измерения постоянной гальванометра наблюдают отклонение его указателя при выключении переключателем П1 тока в первичной обмотке катушки взаимной индуктивности. При одном значении тока отклонение указателя гальванометра наблюдают не менее трех раз в одну сторону от нуля шкалы.
Постоянную гальванометра измеряют для трех значений тока, при которых отклонения указателя гальванометра находятся вблизи точек, соответствующих 0,4; 0,6 и 0,8 длины шкалы гальванометра по одну сторону от ее нулевой отметки.
Погрешность измерения постоянной гальванометра при соблюдении требований п. 2.2.6 находится в пределах ±1%.
ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
О пр ед ел е н и е основной кривой намагничивания
Основную кривую намагничивания определяют, начиная с наименьшего требуемого значения напряженности поля, постепенно переходя к большим значениям'. Не допускается возврат от больших значений к меньшим.
Координаты любой точки основной кривой намагничивания (напряженность магнитного поля Н и магнитную индукцию В) измеряют, соблюдая следующую последовательность.
Вычисляют значения намагничивающего тока / в амперах, соответствующие значениям Н в амперах на метр, при которых будет определяться магнитная индукция, по формуле
у _ чЯ(£>н-{-Д»)
2wt’ ' ' При использовании намагничивающего устройства по п. 1.1.1.1 вместо Wi подставляют число витков устройства.
Подключают при помощи переключателя П2 намагничивающую обмотку к источнику питания; измерительную обмотку отключают от гальванометра (веберметра).
Переключателем П1 включают ток и при помощи регулировочных устройств RJ и R2 (ключ К. разомкнут) устанавливают по любому из амперметров наименьшее значение тока, полученное при вычислениях по формуле (4).
Изменяют не менее десяти раз переключателем П1 направление тока. Частота переключения должна составлять не более двух переключений в секунду.
Переключателем ПЗ включают измерительную обмотку и, изменяя направление тока, определяют в этот момент отклонение указателя гальванометра или показание веберметра. Измерения повторяют не менее трех раз; при этом указатель гальванометра должен отклоняться в ту сторону от нуля шкалы, что и при измерении постоянной по п. 2.2.6.
И з м е р е н и е начальной магнитной проницаемости
Измеряют по п. 3.1 не менее пяти значений магнитной индукции на основной кривой намагничивания для значений напряженности поля, соответствующих начальному линейному участку кривой Hr = f (Н), где цг—относительная магнитная проницаемость. Для железоникелевых сплавов минимальная напряженность должна быть не более 0,04 А/м для сплавов с содержанием никеля 70—86% и не более 0,4 А/м для сплавов с 34—65% никеля. Измерения производят ориентировочно до значения напряженности поля 0,2 А/м для первых сплавов и до 2 А/м для вторых.
Измерение максимальной магнитной проницаемости
Измеряют по п. 3.1, не менее десяти значений магнитной индукции на основной кривой намагничивания (через приблизительно равные интервалы напряженности поля) в диапазоне напряженности поля от значения, близкого к половине коэрцитивной силы, до значения напряженности поля, примерно соответствующего удвоенной коэрцитивной силе материала образца.
Определение петли магнитного гистерезиса
Определение петли магнитного гистерезиса и ее параметров начинают с измерения координат вершины петли (магнитной индукции ВтахИ НЭПрЯЖеИНОСТИ ПОЛЯ Ищах) ■ ДЛЯ ЭТОГО ПРОВОДЯТ операции, указанные в пп. 3.1.2 — 3.1.4, и определяют по п. 3.1.2.4 отклонение указателя гальванометра ашах (показание веберметра фтах) при изменении направления тока /щах, соответствующего напряженности поля 77тах. При этом значение тока /щах устанавливают регулировочным устройством R1 при замкнутом ключе К. При измерении координат остальных точек петли значение тока /тах поддерживают неизменным.
Магнитную индукцию в любой точке петли гистерезиса определяют по отклонению щ указателя гальванометра щ (показания веберметра ярі) при изменении намагничивающего тока Л, соответствующего напряженности поля в этой точке петли Ні, до значения минус /max, соответствующего напряженности поля в вершине петли, лежащей в III четверти системы прямоугольных координат. Отклонение щ (показание веберметра ф<) определяют не менее трех раз. Указатель гальванометра должен отклоняться в ту же сторону от нуля шкалы, что и при измерении постоянной гальванометра. Порядок операций при измерении магнитной индукции приведен в пп. 3.4.3—3.4.4.
При измерении значений магнитной индукции, находящихся в I четверти системы координат и соответствующих значениям напряженности поля от Ятах До 0, соблюдают следующую последовательность.
При включенном токе /тах и замкнутом ключе К устанавливают наименьшее сопротивление регулировочного устройства R2.
Размыкают ключ К и при помощи устройства R2 устанавливают значение тока Ц, соответствующее наибольшей напряженности поля Hit при которой требуется определить индукцию. Требуемое значение тока Ц вычисляют по формуле (4).
Определяют отклонение указателя гальванометра щ или показание веберметра фі при замыкании ключа К и одновременном изменении направления тока переключателем П1.
Возвращают переключатель П1 в исходное положение, оставляя ключ К замкнутым, и изменяют направление тока /тах не менее трех раз.
Операции, указанные в пп. 3.4.3.2—3.4.3.4, повторяют для остальных точек на петле гистерезиса, уменьшая значение тока Ц.
При измерении значений, магнитной индукции, находящихся во II и III четвертях системы координат и соответствующих напряженностям поля от 0 до минус Н^г. соблюдают следующую последовательность.
При включенном токе /щах и замкнутом ключе К устанавливают наибольшее сопротивление устройства R2.
Размыкают ключ К, изменяют направление тока переключателем П1 и при помощи устройства R2 плавно увеличивают ток до значения, соответствующего наименьшей напряженности поля, для которой требуется измерить индукцию во II четверти системы координат.
Определяют отклонение щ указателя гальванометра (показание веберметра ф4) при замыкании ключа К.
Возвращают переключатель П1 в исходное положение, соответствующее току /тах, оставляя ключ К. замкнутым, и изменяют направление тока /тах не менее трех раз.
Повторяют операции, указанные в пп. 3.4.4.2—3.4.4.4, увеличивая ток Ц, для остальных точек петли гистерезиса.
И з м е р ен и е параметров предельной петли магнитного гистерезиса
При измерении параметров предельной петли гистерезиса (остаточной индукции Вг> коэффициента прямоугольности петли гистерезиса и коэрцитивной силы по индукции Нс>в)
значение максимального намагничивающего поля Ятах принимают в соответствии с НТД на материал или определяют экспериментально. Достаточным является такое значение намагничивающего поля Ятах, уменьшение которого на 25%; приводит к уменьшению остаточной индукции и коэрцитивной силы не более чем на Г%.
Измерение остаточной магнитной индукции
Определяют отклонение указателя гальванометра аШах (показание фтах веберметра) при изменении направления тока, соответствующего напряженности ПОЛЯ Ним, для чего проводят операции, указанные в пп. 3.1.2.1—З.1.2.4.
Изменяют переключателем П1 направление тока не менее трех раз и выключают ток +/Шах-
Определяют отклонение указателя гальванометра аг (показание веберметра фг) в момент включения тока минус /шах, после чего возвращают переключатель П1 в исходное положение.
Повторяют операции по пп. 3.5.2.2, 3.5.2.3, определяя отклонение аг (показатель фг) не менее трех раз.
Измерение коэрцитивной силы по индукции
Коэрцитивную силу определяют, измеряя магнитную индукцию и напряженность поля в двух точках на предельной петле гистерезиса, в которых отклонения указателя гальванометра at (показание веберметра ф,-) при измерениях индукции соответствуют: в первой точке сц <0,5 аШах (ф/ <0,5 фтах)» во второй а''>0,5 атах (ф" >0,5 фтах)- Значения намагничивающего тока 1'си I" соответствующие a'i (ф/) и а/ (ф/ ), подбирают экспериментально, соблюдая последовательность операций, указанную в п. 3.4.4. Значения а/ (ф/) и а’ (ф/) не должны отличаться ОТ 0,5 атах (0,5 фтах) 6ОЛЄЄ ЧЄМ НЭ 0,03 Отах (0,03 фтах)- Для каждого из найденных значений тока Гс и I" в амперах а/ (ф,' ) и a’t (ipj ) определяют не менее трех раз.
И з м е р е н и е коэрцитивной силы по намагниченности
Образец помещают в соленоид вдоль его оси так, чтобы центр образца совпадал с центром соленоида. На образец надевают измерительную катушку (п. 1.1.9) так, чтобы торцы образца были расположены симметрично по отношению к катушке. При этом должна быть обеспечена возможность свободного перемещения катушки вдоль образца и вне его. При перемещении из начального в конечное положение катушка должна находиться в зоне однородного поля соленоида (п. 1.1.1.2). При повторных перемещениях катушки расстояние от ее начального до конечного положения должно быть одинаковым.
Переключателем П1 включают ток в соленоиде и увеличивают его при помощи регулировочных устройств R1 и R2 до значения, соответствующего напряженности поля в соленоиде, достаточной для технического насыщения материала образца (п. 1.1.1.2). Значение тока I в амперах, соответствующее требуемой напряженности поля в амперах на метр, вычисляют по формуле где Кв— постоянная соленоида, м-1.
Установив требуемый намагничивающий ток, плавно уменьшают его до значения, соответствующего напряженности поля не более 20 А/м, после чего ток выключают. Время изменения тока от максимального значения до минимального должно быть не менее 5 с. Это время может быть уменьшено при условии, что результат измерения коэрцитивной силы уменьшается не более чем на 1 %.
Наблюдают отклонение указателя гальванометра (показание веберметра), перемещая измерительную катушку в соответствии с требованиями п. 3.6.1. Число витков катушки и чувствительность гальванометра или веберметра должны быть такими, чтобы отклонение указателя гальванометра составляло не менее 1100 делений, показания аналогового веберметра — не менее 2/з шкалы, а число разрядов в показании цифрового веберметра было бы не менее трех. При перемещении катушки не допускается сотрясение образца.
Переключателем П1 включают ток обратного по отношению к намагничивающему направления.
Постепенно увеличивая при помощи регулировочных устройств R1 и R2 ток и перемещая катушку, наблюдают ряд положительных по отношению к полученному по п. 3.6.4 отклонений
указателя гальванометра си (показаний веберметра фі) и отрицательных отклонений а2 (показаний веберметра ф2). Возврат от больших значений тока к меньшим не допустим. При необходимости возврата следует снова установить ток / и провести операции по пп. 3.6.3 и 3.6.5. Подбирают два таких значения тока її и /2 (в амперах), которым соответствуют примерно равные значения си и а.2 Сфі и ф2), составляющие не более 0,1 показания гальванометра или веберметра, полученного по п. 3.6.4. Каждое значение си (фі) и а2 (ф2) наблюдают не менее трех раз.
Повторяют операции по пп. 3.6.1—3.6.6 при обратном, по отношению к установленному по п. 3.6.2, направлении тока. Разница между полученными значениями коэрцитивной силы, вычисленными по п. 4.11.1 или 4.11.2, не должна превышать 20%. Если эта разница больше (что свидетельствует о том, что требования п. 2.2.5 не выполняются), то необходимо повторить измерения, изменив положение соленоида, или устранив источники магнитных полей.
Измерение температурных коэффициентов магнитных параметров
Температурные коэффициенты магнитных параметров образцов определяют измерением этих параметров при помещении образцов в термостат. По достижении требуемой температуры образец выдерживают не менее 30 мин, а затем размагничивают по п. 2.2.4. Значения температурных интервалов должны соответствовать требованиям НТД на материал.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Значение постоянной баллистического гальванометра (измерения по п. 2.2.6) вычисляют как среднее арифметическое значение постоянных С в веберах на деление, вычисляемых для каждого из токов по формуле
