рассмотрены в параграфах, посвященных испытаниям различных групп материалов.

Для кольцевого образца со средним диаметром Dcp, числом витков намагничивающей обмотки Шц и тОком в ней / напряженность поля подсчитывают по формуле

Я=. , (3.20)

Преимуществом кольцевых образцов кроме простоты определения напряженности поля является высокая степень однородности намагничивания. Однако кольцевые образцы не всегда можно изготовить, на них трудно наматывать обмотки и они не позволяют создавать сильные намагничивающие поля.

Для образцов разомкнутой формы напряженность намагничивающего поля подсчитать трудно, так как для этого надо знать коэффициент размагничивания образца. Поэтому для образцов разомкнутой формы напряженность поля обычно предпочитают не подсчитывать, а непосредственно измерять.

Во многих случаях испытания магнитных материалов проводят в пермеаметрах - устройствах, дополняющих магнитную цепь разомкнутого образца до замкнутой. Основное требование, предъявляемое к пермеаметру, заключается в возможно малом магнитном сопротивлении, которым можно было бы пренебречь в расчетах, считая, что вся м.д. с. затрачивается на намагничивание образца. Пермеаметр также улучшает однородность намагничивания образца. Конструкций пермеаметров известно много, некоторые из них описаны далее.

§ 3.2- Испытания магнитомягких материалов

в постоянных магнитных полях

В постоянных магнитных полях испытывают следующие группы магнитомягких материалов: сталь низкоуглеродистую (технически чистое железо), электротехнические (кремнистые) стали и пермаллои. В отдельных случаях эти испытания проводят также и для магнитомягких ферритов. В качестве основного метода испытаний установлен абсолютный индукционно-импульсный (баллистический) метод. При испытаниях электротехнических сталей допускается применение дифференциального баллистического метода.

Образцы для испытаний. Они могут иметь как замкнутую, так и разомкнутую магнитную цепь. Образцы с замкнутой цепью бывают или кольцевыми, или (при испытаниях в аппарате Эпштейна) в виде замкнутого квадрата, составленного из полос испытуемого материала. Образцы с разомкнутой цепью имеют вид прутков или пакета, набранного из полос, и допускаются только при измерении коэрцитивной силы.

Кольцевые образцы для ленточных и листовых материалов получают путем сборки из штампованных колец * (при толщине материала 0,1 мм и более) и путем спиральной навивки. Для материалов большой толщины образцы вытачивают. Ферритовые образцы прессуют. Для уменьшения неоднородности намагничивания образца отношение наружного диаметра кольцевого сердечника к внутреннему не должно превышать 1,3. Образцы (кроме ферритовых) должны быть подвергнуты отжигу по режиму, указанному в стандартах на материалы. После термической обработки образцы из пермаллоев и холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,2 мм и менее для предохранения их от механических воздей-действий укладывают в защитные каркасы. На образцы, испытываемые без каркаса, навивают ленту минимальной толщины из изоляционного материала. На готовые образцы наносят сначала измерительную, а потом намагничивающую обмотку. В качестве намагничивающей обмотки можно пользоваться одиночным прямым проводом, проходящим через центр кольца перпендикулярно его плоскости, или несколькими прямыми проводами.

Образцы в виде замкнутого квадрата, составленного из полос испытуемого материала, применяют для оценки свойств листовой и ленточной электротехнической стали при толщине листа больше 0,2 мм. Образцы для испытаний получают следующим образом. Из партии листов или рулонов одной марки, одного размера и одного отжига, предъявленных к приемке, отбирают равномерно по высоте стопы контрольные листы (при поставке холоднокатаной стали в рулонах контрольные полосы отбирают от наружных и внутренних витков). Количество контрольных листов зависит от сорта стали и составляет не менее четырех листов от партии.

Из контрольных листов нарезают прямоугольные полосы. Половину полос из горячекатаных и малотекстуровэнных сталей нарезают вдоль, а вторую половину - поперек прокатки. Дальнейшей обработке (отжигу) полосы не подвергают. Полосы из текстурованных сталей нарезают только вдоль прокатки на расстоянии не менее 5 мм от кромки и подвергают отжигу для снятия наклепа. В дальнейшем из этих полос собирают пакеты, для испытаний.

Образцы с разомкнутой цепью в виде прутков или пакетов из полос могут быть использованы или для испытаний в пермеаметре, или в открытой цепи (в соленоиде). Рекомендуемые размеры прямолинейных образцов указываются в соответствующих стандартах на материалы.

Точность определения магнитных характеристик зависит от точности определения геометрических размеров образца (площади поперечного сечения, а для кольцевых образцов также от размеров наружного и внутреннего диаметров). Для установления площади поперечного сечения рекомендуется следующий способ. Определяют массу образца (образец взвешивают) и его линейный размер

* Образцы из штампованных ко.пец не.пьзя применять для текстурованных материа-пов.

(например, длину прямолинейного образца), из справочных данных узнают плотность данного материала и подсчитывают площадь как частное от деления массы на длину и плотность. Такой способ позволяет находить среднее по всей длине сечение, что практически невозможно сделать, непосредственно измеряя размеры.

Перед определением магнитных параметров образцы размагничивают. Размагничивание производят переменным полем с частотой 50 Гц или коммутируемым постоянным полем с убывающей практически до нуля амплитудой. Начальная амплитуда размагничивающего поля должна превышать коэрцитивную силу материала не менее чем в 50 раз; минимальное поле, при котором разрывается цепь тока, не должно быть более 0,03 А/м; время размагничивания должно быть порядка 1-2 мин. Для пермаллоев и электротехнических сталей определение точек основной кривой намагничивания должно производиться только через определенное время после размагничивания: для пермаллоев не менее чем через 12 ч; для электротехнических сталей при Я<;1 А/м - не менее чем через 24 ч, при Я>1 А/м - не менее чем через 10 мин.

Средства и методы испытаний. Основным методом испытаний в статическом режиме до сих пор является индукционно-импульсный (баллистический) метод, основанный на коммутационном скачкообразном переводе материала из одного стабильного состояния в другое. Эти испытания производят в соответствии с ГОСТ 8.377-80, где изложена методика измерения магнитных параметров: определение основной кривой намагничивания, индукции технического насыщения, начальной и максимальной магнитных проницаемостей, коэффициента прямоугольности, коэрцитивной силы.

На рис. 3.1 приведена схема измерительной информационной системы У5045, выпускаемой в СССР для определения статических магнитных характеристик магнитомягких материалов, в том числе петли гистерезиса, на кольцевых образцах; элементы схемы наряду с методикой измерения подробно описаны в ГОСТ 8.377-80. Магнитный поток в этой ИИС измеряется цифровым микровебер-метром Ф5050. Погрешность независимых друг от друга каналов измерения напряженности Я и индукции В в образце не превышает ±3%.

Разработаны установки, позволяющие определять петлю гистерезиса в квазистатическом режиме, т. е. при перемагничиванни испытуемого материала медленно изменяющимся намагничивающим полем. В таких устройствах обеспечена непрерывная запись магнитных характеристик на двухкоординатные регистрирующие приборы.

В последнее время широко внедряются автоматизированные установки со взаимосвяз-анными каналами измерения В и Н, работа которых основана на индукционно-непрерывном методе, при котором напряженность намагничивающего поля изменяется непрерывно по определенному закону, устанавливаемому в зависимости