Магнітостатичні поля в осердях із пластин анізотропної електротехнічної сталі

<p style="font-family: 'Times New Roman', 'Times', serif; font-size: 18px; background-color: #ffffff;"><span style="background-color: #ffffff;">РОЗДІЛ 2<br />МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ<br /> 2.1. Зразки для досліджень<br /> Дослідження проводилися на пластинах серійних марок анізотропних електротехнічних сталей (ЕС). ЕС являє собою залізокременистий сплав з невеликим (до 6,5 ат. %) змістом Si [4, 59]. Елементарна гратка такого кристала має об'ємноцентровану кубічну симетрію [4, 59]. При цьому, осі <001>, <110> і <111> збігаються з напрямками легкого, середнього і важкого намагнічування кристала відповідно. У пластинах анізотропної ЕС, що одержані з застосуванням холодного одноосьового прокату, реалізована, так звана, реброва кристалічна текстура [1, 4, 58, 59], при якій у більшості кристалітів площини типу близькі до поверхні листа сталі (рис. 2.1), а осі <001> зерен орієнтовані вздовж напрямку прокату (НП). Пластини анізотропної ЕС є полікристалічними матеріалами. Середній розмір зерен у них складає: 2-3 мм у бельгійській сталі М6, 5-20 мм і більше у японських сталях М3Н, М4Н, у різних марках (3406-3409) сталі російських заводів-виробників. <br /> Для експериментальних досліджень, пов'язаних з магнітостатичними полями Hm від повітряних щілин, використовувалися пластини ЕС із середнім розміром зерен 4-5 мм. Пластини були вирізані вздовж НП та мали розміри 250х30х0.3 мм3. Окремі з таких зразків розрізалися на дві рівні частини довжиною по 125 мм кожна. Торці пластин після відпалу, що нормалізує, у вакуумі (протягом 2-х годин при температурі 800°С та наступному повільному охолодженні) з'єднували в смуги початкової довжини з повітряною щілиною, ширина ? якої варіювалася в межах від 0,005 мм до 5,0 мм. При цьому щілина фіксувалася за допомогою немагнітної прокладки (у ролі якої, як правило, виступав мідний дріт відомого діаметру), а сама конструкція закріплювалася на підкладку зі <br />склотекстоліту. На рис. 2.2 зображено зразок для дослідження полів розсіювання Hs, що утворюються повітряними щілинами.<br /> Зразки вшихтовувались в апарат Епштейна, що намагнічує, для утворення квадратного магнітопровода з прямим стиком пластин у кутових ділянках. При цьому повітряна щілина перебувала в центрі кожного з пліч магнітопровода. Осердя намагнічувалися вздовж НП до робочих величин індукції в інтервалі 1.5-1.7 Тл у зовнішніх постійних магнітних полях He. <br /> Поля Hm, які породжуються міжзеренними границями, вивчалися на зразках, що виготовлені з пластин серійної анізотропної ЕС товщиною 0.3 мм із середнім розміром зерен 25-30 мм. Після зняття електроізоляційного покриття з зазначених пластин були вирізані вздовж НП бікристали довжиною 50-70 мм, що містять два зерна, які розділені ізольованою міжзеренною границею (рис. 2.3). Міжзеренна границя розташовувалася в центрі кожного з таких зразків і була витягнута в поперек НП на всю його ширину (7-25 мм). Після порізу бікристалічні зразки піддавалися відпалу для зняття залишкової напруги у вакуумі протягом 2-х годин при температурі 800°С та наступному повільному охолодженню. Досліджено партію з 15 зразків, поверхні зерен у якій близькі до кристалічної площини (). Орієнтація зерен у бікристалах визначалася за типом доменної структури [69] з абсолютною похибкою у ±1°. Середній кут разорієнтації кристалітів (<?>, <?>) у зразках не перевищував 3-5°, що типово для промислових марок анізотропних ЕС [4, 59]; тут: ? - кут, утворений довгою віссю зразка з проекцією осі <001> на його поверхню, ? - кут між віссю <001> і площиною бікристала (див. рис. 2.3). <br /> Бікристалічні зразки намагнічувалися до індукції B від 1.0 до 2.0 Тл у зовнішніх однорідних магнітних полях He уздовж осі х (рис. 2.3). Магнітний потік усередині таких областей замикався за допомогою ярма U-подібної форми з пермалою. <br /> 2.2. Методика вимірювання магнітних полів розсіювання Hs<br /> Магнітостатичні поля Hm, що генеруються повітряними щілинами і міжзеренними границями в навколишньому вільному просторі (магнітні поля розсіювання Hs), вимірювалися індукційними датчиками. В якості датчиків для виміру полів Hs використовували невеликі котушки з мідного дроту малого діаметру (25 мкм і 50 мкм), навитого на каркаси зі склотекстоліту (рис. 2.4). Кожна з компонент магнітостатичного поля: поздовжня Hsx (уздовж осі x і поля He), нормальна Hsy (уздовж осі y) і поперечна Hsz (уздовж осі z) вимірювалися різними індукційними датчиками, обмотки яких були орієнтовані в поперек відповідної осі (див. рис. 2.2, 2.3). При цьому ось x збігалась з довгою стороною зразків, ось z була перпендикулярна їй і лежала в площині зразка, а ось y - орієнтована по нормалі до поверхні зразка. Початок системи координат знаходився в центрі міжзеренної границі (або повітряної щілини). <br /> Датчики мали розміри: ?y=0.3-0.6 мм, ?z=3-25 мм і ?x=0.5-5.0 мм і вимірювали величину напруженості полів розсіювання Hs, усереднену за своїм об'ємом (?V=?x·?y·?z). Виміри за допомогою датчиків, що мали розмір по осі z рівний 2-3 мм, показали високий ступінь однорідності величини компонент полів Hs уздовж цієї осі. Тому, їх розмір ?z був збільшений до розміру ширини зразків, що досліджувалися, без втрати якості отриманої інформації. Здатність датчиків знаходилася в межах від 0.5 мм3 до 10 мм3. Чутливість індукційних датчиків залежала від їх геометричних розмірів і складала в середньому 50 A/м, 150 A/м і 100 A/м для датчиків, що вимірюють поздовжню Hsx, нормальну Hsy і поперечну Hsz компоненти полів розсіювання Hs, відповідно. Похибка, що обумовлена середньостатистичним розкидом вимірюваної величини, не перевищувала 3-4% при довірчій імовірності 0,7. При вимірюваннях датчики підключалися до флюксметра Ф-190 з ціною поділки 2 ?Вб і з відносною <br />похибкою вимірів 1-2% (1/2 поділки при середньому відхиленні стрілки по шкалі приладу на 35-50 поділок). <br /> Величину напруженості однорідного зовнішнього поля He, що намагнічує, фіксували тими ж датчиками поля в центрі обмотки збудження при відсутності пластин магнітопровода. <br /> Визначення величини напруженості полів Hs від повітряної щілини (рис. 2.5а), або - міжзеренної границі (рис. 2.5б), проводили таким чином. Центр датчика для виміру будь-якої з компонент поля Hs ро</span></p>