ГОСТ 8.377-80
Группа Т86*
_________________________
* В указателе "Национальные
стандарты" 2005 г. группа Т86.8. -
Примечание "КОДЕКС".
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Государственная система обеспечения единства измерений
МАТЕРИАЛЫ МАГНИТОМЯГКИЕ
Методика выполнения измерений при определении
статических магнитных характеристик
State system for ensuring the uniformity of measurements.
Soft-magnetic materials. Methods of determination of static magnetic characteristics
Дата введения 1981-07-01
РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по стандартам
ИСПОЛНИТЕЛИ
В.Л.Куртц (руководитель темы); В.Г.Антонов, канд. техн. наук
ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам
Зам. председателя В.И.Кипаренко
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 марта 1980 года N 1421
ВЗАМЕН ГОСТ 15058-69
Настоящий стандарт распространяется на прецизионные магнитомягкие сплавы по ГОСТ 10160-75 и другие магнитомягкие материалы с коэрцитивной силой до 4 кА/м и устанавливает методику выполнения измерений при определении основной кривой намагничивания и петли магнитного гистерезиса образцов этих материалов и их параметров: начальной магнитной проницаемости; максимальной магнитной проницаемости; остаточной магнитной индукции; коэрцитивной силы по индукции; коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса; коэрцитивной силы по намагниченности; температурных коэффициентов вышеперечисленных параметров, а также требования к этим образцам и измерительной аппаратуре.
Стандарт не распространяется на электротехнические стали по ГОСТ 21427.0-75 - ГОСТ 21427.4-75, ГОСТ 11036-75, ГОСТ 3836-73 и ферриты.
1. ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРЕ
1.1. Статические магнитные характеристики и параметры образцов определяют на установке (черт.1), состоящей из средств измерения и устройств, требования к которым изложены ниже (например установки У5045, БУ-3).
или измерительная катушка
Черт.1
1.1.1. Намагничивающие устройства
1.1.1.1. Одновитковое устройство, применяемое для намагничивания кольцевых образцов в области слабых полей, представляет собой прямой провод, проходящий через центр образца перпендикулярно к его плоскости. При этом длина прямого провода, посередине которого помещается образец, должна быть не менее 10
Допускается также применять другие намагничивающие устройства, обеспечивающие выполнение измерений напряженности поля с погрешностью, превышающей указанной в п.4.13.
1.1.1.2. Соленоид, применяемый для намагничивания прямолинейных образцов, должен удовлетворять следующим требованиям.
Напряженность поля, создаваемая в центре соленоида, должна быть достаточна для намагничивания образца до насыщения.
Значение необходимой напряженности поля
Неоднородность магнитного поля вдоль оси соленоида не должна превышать 2% на расстоянии от центра, равном половине длины образца.
Соленоид должен быть аттестован по постоянной с погрешностью не более ±0,5%.
Форма обмотки соленоида и ее основные технические параметры для измерения образцов длиной не более 400 мм приведены в рекомендуемом приложении 2.
1.1.2. Амперметры
Амперметры по ГОСТ 8711-78 класса точности 0,2 или более точные, позволяющие измерять токи, необходимые для намагничивания образца, при отклонениях указателя, составляющих не менее 0,4 длины шкалы (например, амперметр M1104). Допускается применять другие средства измерения тока, обеспечивающие измерения с погрешностью не более 0,5%.
1.1.3. Образцовая катушка взаимной индуктивности
Катушка должна быть мерой 2-го разряда по ГОСТ 8.123-74 и иметь номинальное значение взаимной индуктивности 0,01 или 0,001 Гн (например мера взаимной индуктивности Р5009).
1.1.4. Магазин сопротивлений
Магазин сопротивлений по ГОСТ 23737-79 класса точности 0,2 или более точный, позволяющий изменять сопротивление измерительной цепи в требуемых пределах (например магазин сопротивлений РЗЗ).
1.1.5. Измеритель магнитного потока
В качестве измерителя магнитного потока применяют баллистический гальванометр или веберметр.
Примечание. Если длительность импульса, возникающего в измерительной обмотке при измерениях, превышает 0,1
1.1.5.1. Баллистический гальванометр должен иметь период собственных колебаний не менее 15 с; разряд по постоянству нулевого положения - не более 1,0 по ГОСТ 7324-68 (например гальванометры М17/11, М17/12, М17/13).
1.1.5.2. Основная приведенная погрешность аналогового веберметра не должна превышать 1,5%, основная относительная погрешность цифрового веберметра не должна быть более 1,5% измеряемого значения (например микровеберметры Ф191, Ф5050).
1.1.6. Источник постоянного тока
Источник должен иметь такую мощность и стабильность, при которых изменение тока в намагничивающей обмотке образца или намагничивающего устройства не превышали бы 0,2% в минуту; амплитуда переменной составляющей тока не должна превышать 0,2% значения постоянного тока (например, источник постоянного тока Б5-21 или батарея аккумуляторов 10НК-125).
1.1.7. Регулировочные устройства
Регулировочные устройства должны обеспечивать плавное регулирование тока в пределах, требуемых для намагничивания образцов. При значениях тока, соответствующих напряженности поля от 0,1
1.1.8. Переключающие устройства
Переключатели
1.1.9. Измерительная катушка
Измерительная катушка, применяемая для контроля намагниченности прямолинейных образцов, должна наматываться медным изолированным проводом на полый цилиндрический или прямоугольный каркас из изоляционного материала. Катушка должна быть короче образца не менее чем в 3 раза. Площадь поперечного сечения катушки не должна превышать площадь поперечного сечения образца более чем в 2 раза. Площадь поперечного сечения катушки вычисляют как площадь круга или прямоугольника размерами, равными средним размерам поперечного сечения обмотки катушки. Для цилиндрической катушки средний диаметр вычисляют как среднее арифметическое внутреннего и наружного диаметров обмотки катушки. Аналогично вычисляют средние длины сторон для прямоугольной катушки. Число витков катушки должно быть таким, чтобы выполнялось требование п.3.6.4. Отводимые от катушки провода должны быть свиты вместе.
1.1.10. В случае использования веберметра допускается исключать из схемы, приведенной на черт.1, катушку
.
1.2. Во избежание помех измерительную цепь следует монтировать раздельно с намагничивающей цепью перевитыми экранированными проводами. Для уменьшения помех также допускается на время измерения исключать из измерительной цепи вторичную обмотку катушки взаимной индуктивности. При этом сопротивление магазина
1.3. Для измерения температурных коэффициентов магнитных параметров необходим термостат, обеспечивающий создание температуры в диапазоне от минус 60 до плюс 120° с погрешностью, не превышающей ±2 °С (например термостат У2-8).
1.4. Допускается определять магнитные характеристики и параметры образцов на аппаратуре, отличающейся по принципу действия от приведенной выше, но обеспечивающей измерения с погрешностями, не превышающими значений, указанных в п.4.13.
2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ
2.1. Требования к образцам
2.1.1. Порядок отбора образцов, их число и подготовка к термической обработке должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации (далее - НТД) на материал.
2.1.2. Образцы должны иметь кольцевую или прямолинейную форму.
Прямолинейные образцы применяют только для измерения коэрцитивной силы по намагниченности
Отношение длины образца к корню квадратному из площади поперечного сечения его должно быть не менее 10.
2.1.3. Кольцевые образцы применяют для измерения перечисленных выше магнитных параметров, кроме
1 - крышка;
2 - образец; 3 - каркас
Черт.2
Для материалов, обладающих анизотропией магнитных свойств до термомагнитной обработки (обладающих кристаллографической текстурой), следует применять витые образцы.
Отношение наружного диаметра кольцевого образца к его внутреннему диаметру не должно превышать 1,3.
2.1.4. Разность между наибольшей и наименьшей площадью сечения прямолинейных образцов должна быть не более 5%. Разность диаметров кольцевого образца, измеренных в трех сечениях, равномерно расположенных по его окружности, не должна превышать 1%.
2.1.5. Образцы, изготовленные с применением механических операций (штамповки, резки, навивки, точения), перед измерениями должны быть термически обработаны в соответствии с требованиями НТД на данный материал.
2.1.6. После термической обработки образцы не должны подвергаться механическим воздействиям (ударам, сжатию, изгибам, тряске). Кольцевые образцы прецизионных магнитомягких сплавов (за исключением образцов, изготовленных навивкой на каркас по п.2.1.3) после термической обработки должны быть помещены в специально изготовленные по размерам образца защитные каркасы из неферромагнитного материала (текстолит, дюралюминий и т.п.), общий вид которых показан на черт.2б. Толщина стенок каркаса из изоляционного материала не должна превышать 2 мм, из металла - 1 мм. Образец не должен свободно перемещаться внутри каркаса. Крышку металлического каркаса изготовляют из электроизоляционного материала.
2.2. Условия измерений и подготовка к ним
2.2.1. Температура окружающего воздуха при измерениях должна быть 20±5 °С, а относительная влажность не должна превышать 80%.
2.2.2. Определение размеров кольцевых образцов
2.2.2.1. Перед определением магнитных характеристик кольцевого образца должны быть измерены его наружный и внутренний диаметры и определена площадь поперечного сечения.
2.2.2.2. Наружный и внутренний диаметры образца измеряют с погрешностью не более ±0,5%. Погрешность измерения наружного диаметра витых ленточных образцов при толщине ленты меньше 0,02 мм не должна превышать 1%. Диаметры образца измеряют в трех сечениях, равномерно распределенных по его окружности. За результат измерения принимают среднее арифметическое из полученных результатов. Внутренний диаметр витого образца определяют измерением диаметра шаблона или каркаса, на который наматывают ленту или проволоку.
2.2.2.3. Площадь поперечного сечения
где
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.
2.2.2.4. Площадь
где
2.2.3. Нанесение обмоток на кольцевые образцы
2.2.3.1. 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.
2.2.3.2. 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.
2.2.3.3. Намагничивающая обмотка должна быть расположена равномерно по длине окружности образца поверх измерительной обмотки.
Число витков
где
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.
2.2.4. Размагничивание образцов
2.2.4.1. Кольцевые образцы размагничивают перед определением всех магнитных характеристик, кроме предельной петли гистерезиса или ее параметров. Прямолинейные образцы не размагничивают.
2.2.4.2. 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
Если толщина листа (ленты) или минимальный размер поперечного сечения точеного образца превышают
Примечание. Этот способ допускается применять и при меньших толщинах материала.
2.2.4.3. 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
Время размагничивания должно составлять не менее 40 с.
2.2.4.4. 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.
2.2.5. 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.
2.2.6. Измерение постоянной баллистического гальванометра по магнитному потоку
2.2.6.1. 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
2.2.6.2. 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
2.2.6.3. Для измерения постоянной гальванометра наблюдают отклонение его указателя при выключении переключателем
2.2.6.4. 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.
2.2.6.5. Погрешность измерения постоянной гальванометра при соблюдении требований п.2.2.6 находится в пределах ±1%.
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Определение основной кривой намагничивания
3.1.1. Основную кривую намагничивания определяют, начиная с наименьшего требуемого значения напряженности поля, постепенно переходя к большим значениям. Не допускается возврат от больших значений к меньшим.
3.1.2. Координаты любой точки основной кривой намагничивания (напряженность магнитного поля
3.1.2.1. Вычисляют значения намагничивающего тока
При использовании намагничивающего устройства по п.1.1.1.1 вместо
3.1.2.2. Подключают при помощи переключателя
3.1.2.3. Переключателем
3.1.2.4. Изменяют не менее десяти раз переключателем
Переключателем
3.2. Измерение начальной магнитной проницаемости
3.2.1. Измеряют по п.3.1 не менее пяти значений магнитной индукции на основной кривой намагничивания для значений напряженности поля, соответствующих начальному линейному участку кривой
3.3. Измерение максимальной магнитной проницаемости
3.3.1. 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.
3.4. Определение петли магнитного гистерезиса
3.4.1. Определение петли магнитного гистерезиса и ее параметров начинают с измерения координат вершины петли (магнитной индукции
ным.
3.4.2. Магнитную индукцию в любой точке петли гистерезиса определяют по отклонению
4.
3.4.3. При измерении значений магнитной индукции, находящихся в I четверти системы координат и соответствующих значениям напряженности поля от
3.4.3.1. При включенном токе
3.4.3.2. Размыкают ключ
3.4.3.3. Определяют отклонение указателя гальванометра
3.4.3.4. Возвращают переключатель
3.4.3.5. Операции, указанные в пп.3.4.3.2-3.4.3.4, повторяют для остальных точек на петле гистерезиса, уменьшая значение тока
3.4.4. При измерении значений магнитной индукции, находящихся во II и III четвертях системы координат и соответствующих напряженностям поля от 0 до минус
3.4.4.1. При включенном токе
3.4.4.2. Размыкают ключ
3.4.4.3. Определяют отклонение
3.4.4.4. Возвращают переключатель
3.4.4.5. Повторяют операции, указанные в пп.3.4.4.2-3.4.4.4, увеличивая ток
3.5. Измерение параметров предельной петли магнитного гистерезиса
3.5.1. При измерении параметров предельной петли гистерезиса (остаточной индукции
3.5.2. Измерение остаточной магнитной индукции
3.5.2.1. Определяют отклонение указателя гальванометра
3.5.2.2. Изменяют переключателем
3.5.2.3. Определяют отклонение указателя гальванометра
3.5.2.4. Повторяют операции по пп.3.5.2.2, 3.5.2.3, определяя отклонение
3.5.3. Измерение коэрцитивной силы по индукции
3.5.3.1. Коэрцитивную силу определяют, измеряя магнитную индукцию и напряженность поля в двух точках на предельной петле гистерезиса, в которых отклонения указателя гальванометра
т не менее трех раз.
3.6. Измерение коэрцитивной силы по намагниченности
3.6.1. 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.
3.6.2. Переключателем
где
3.6.3. 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%.
3.6.4. 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 100 делений, показания аналогового веберметра - не менее
3.6.5. Переключателем
3.6.6. Постепенно увеличивая при помощи регулировочных устройств
е трех раз.
3.6.7. 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.
3.7. Измерение температурных коэффициентов магнитных параметров
3.7.1. 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.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Значение постоянной баллистического гальванометра (измерения по п.2.2.6) вычисляют как среднее арифметическое значение постоянных
где
Примечание. При использовании гальванометра с прямолинейной шкалой в формуле (6), а также в формулах (9), (13), (17)
где
здесь
4.2. Значение магнитной индукции
при использовании баллистического гальванометра по формуле:
где
где
Если площадь поперечного сечения измерительной обмотки
где
Поправку
4.3. Значение начальной магнитной проницаемости (измерения по п.3.2) определяют как ординату точки пересечения начального линейного участка графика зависимости
Если не удается получить линейный участок зависимости
4.4. Значение максимальной магнитной проницаемости (измерения по п.3.3) определяют одним из способов, описанных ниже.
4.4.1. По формуле (12) вычисляют значения магнитной проницаемости
4.4.2. Строят по результатам измерения по п.3.3 участок основной кривой намагничивания
4.5. Значение магнитной индукции
4.6. Значение магнитной индукции
при использовании гальванометра по формуле:
где
при использовании веберметра по формуле:
где
Если площадь поперечного сечения измерительной обмотки заметно отличается от площади поперечного сечения образца, то в значение магнитной индукции
В.
4.7. Значение остаточной магнитной индукции
.
4.8. Значение коэффициента прямоугольности предельной петли магнитного гистерезиса
при использовании гальванометра по формуле
где
при использовании веберметра по формуле:
4.9. Значение коэрцитивной силы по индукции
при использовании гальванометра по формуле:
где
при использовании веберметра по формуле:
где
4.10. Значение остаточной магнитной индукции
4.11. Значение коэрцитивной силы по намагниченности (измерения по п.3.6) вычисляют как среднее арифметическое двух значений
4.11.1. Значение коэрцитивной силы по намагниченности
при использовании гальванометра по формуле:
где
при использовании веберметра по формуле:
где
4.11.2. Строят график в координатах "ток" (ось абсцисс) и "отклонение" (показание веберметра) по данным измерений по п.3.6.6. Значение коэрцитивной силы по намагниченности
где
4.12. Значение температурного коэффициента
где
4.13. При соблюдении требований настоящего стандарта погрешности измерения в процентах находят с доверительной вероятностью 0,95 в следующих пределах:
магнитной индукции | ±3, |
напряженности поля | ±2, |
то же, для образцов, навитых из ленты: | |
толщиной менее 0,02 мм | ±3 |
коэрцитивной силы по намагниченности | ±2. |
4.14. Относительную погрешность
где
5. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
5.1. Результаты измерений оформляют протоколом, в котором указывают полученные магнитные характеристики и параметры образцов, применяющуюся аппаратуру и ее характеристики.
6. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРОВ
6.1. Измерения должны выполнять операторы, аттестованные в порядке, установленном руководством предприятия.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ В СОЛЕНОИДЕ,
НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО НАСЫЩЕНИЯ ОБРАЗЦА
Значение напряженности поля в соленоиде, необходимое для технического насыщения образца
где
Для цилиндрических образцов с сечением, близким к квадратному,
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое
ФОРМА ОБМОТКИ СОЛЕНОИДА И ЕЕ ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
(ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
Наименование параметра | Нормы по вариантам | |
I | II | |
Максимальный ток (при плотности тока 4 А/мм | 7,5 | 14 |
Диаметр провода марки ПЭЛБО, мм | 1,56 | 2,1 |
Число витков | 5400 | 3265 |
Сопротивление обмотки, Ом | 10,5 | 3,5 |
Постоянная, м | 11000 | 6500 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
РАСЧЕТ ЗНАЧЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ДОПУСКАЕМОЙ ТОЛЩИНЫ МАТЕРИАЛА
ПРИ РАЗМАГНИЧИВАНИИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
Значение
где
Значения
Марка сплава | ||
79НМ | 150000 | 0,3 |
50Н | 40000 | 0,5 |
50НХС | 30000 | 0,8 |
65НП | 25000 | 0,25 |
Текст документа сверен по:
М.: Издательство стандартов, 1980