3.4.2. Со свойств магнитотвердых материалов

Статический режим. В НПО «Метрология» разработано два типа стандартного образца (СО) кривой размагничивания МТМ. Первый тип, разработанный в 1976 г., включает в себя три образца литых магнитов, изготовленных из сплавов ЮН13ДК24 и ЮН14ДК24, широко применяемых на практике и хорошо шлифующихся. Размеры образцов: длина в направлении намагничивания 15, 20 и 60 мм, площадь поперечного сечения 13 × 15, 15 × 15 и 25 × 30 мм². Относительная погрешность их аттестации по остаточной индукции не более 0,8 %, по коэрцитивной силе не более 1,2 %. В остальных точках кривой размагничивания погрешность не превышает 2 %. При доверительной вероятности 0,95 относительная погрешность аттестации СО по остаточной индукции не превышает 0,8 %, а по коэрцитивной силе 1,2 %.

Позднее разработан второй тип стандартных образцов МТМ из широко используемых магнитотвердых ферритов марок 16БА190 (2БА), 22БА220 (2,8БА) и 25БА170 (3,1БА). В комплект включено пять образцов, различающихся по размерам и свойствам. Три образца имеют форму цилиндра и два – форму прямоугольного параллелепипеда. Подобные образцы наиболее однородно намагничиваются при помещении их в электромагниты. Соотношения длины и площади сечения СО выбраны с учетом размеров образцов, наиболее широко применяющихся в магнитоизмерительных установках. Цилиндрические образцы имеют длину вдоль направления намагничивания 10 мм и диаметр 36 мм; прямоугольные параллелепипеды – длину 5 мм и поперечное сечение 20 × 20 мм. Поскольку образцы магнитотвердых ферритов обладают низкой механической прочностью, их помещают в защитную немагнитную металлическую оправу, длина которой не более чем на 0,01 мм превышает длину образца. Этого достаточно, чтобы предотвратить возможность повреждения СО полюсными наконечниками при измерении в сильных магнитных полях, и в то же время немагнитный зазор, создаваемый оправкой такой длины, не приводит к существенной погрешности измерения напряженности поля на поверхности образца. Погрешность аттестации СО из магнитотвердых ферритов (при доверительной вероятности 0,95) по остаточной индукции не превышает 0,9 %, по коэрцитивной силе 1,4 %. В остальных точках кривой размагничивания значения напряженности магнитного поля и магнитной индукции измеряются с погрешностью не более 1,4 %.

Описанные выше стандартные образцы МТМ позволяют производить поверку и аттестацию рабочих установок для испытания МТМ с замкнутой магнитной цепью, имеющих погрешность измерения остаточной магнитной индукции коэрцитивной силы не более 3 %, а погрешность измерения напряженности поля и магнитной индукции в остальных точках кривой размагничивания не более 4 %.

Для поверки рабочих средств измерений и контроля параметров лент с магнитотвердым покрытием в НПО «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» разработан набор стандартных образцов (комплект МС-8). В качестве материала СО использована магнитная лента шириной 6,25 мм и толщиной 37 мкм. Длина образцов выбрана равной 130 мм, исходя из необходимости в отдельных случаях вырезания из них образцов меньших размеров, а также соответствия их размерам измерительных преобразователей образцовой аппаратуры. Магнитные параметры ленты: коэрцитивная сила Н_с = 15 кА/м, остаточный магнитный поток Ф_r = 6 нВб. Стандартные образцы магнитной ленты (комплект МС-8) выполнены в виде двух полос ленты, заключенных каждая в полуцилиндр из оргстекла.

Для технологического контроля свойств тонких магнитных пленок создан значительный парк рабочих средств измерений, предназначенных для измерения магнитооптического угла вращения ₅, относительной намагниченности I/I_S и коэрцитивной силы Н_с. С целью обеспечения потребностей промышленности в средствах поверки рабочих средств измерений в НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» разработан комплект стандартных образцов МС-9, представляющий собой набор пленок на квадратной подложке с длиной стороны 16 мм и толщиной не более 1 мм. В качестве материала пленок выбраны: пермаллой 82НМ, манганат висмута и сложный гранат. Образцы защищены противоокислительной пленкой толщиной 7000 Å и помещены в каркас из немагнитного материала толщиной не более 2 мм. При аттестации СО как по относительной намагниченности, так и по углу предел допускаемой погрешности не превышает 2 %.

Динамический режим. Средства измерений, используемые для определения динамических параметров, используются при выходном контроле качества изделий из магнитотвердых материалов типа викаллоя с малыми потерями на вихревые токи. Данные материалы предназначены для роторов гистерезисных двигателей. Отметим, что как следует из раздела 3.2, в данный момент не существует нормативного документа, регламентирующего динамические свойства магнитотвердых материалов.

В соответствии с методическими указаниями, разработанными в НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», СО из материала должен изготавливаться в виде кольца, отношение наружного диаметра которого к внутреннему не должно превышать 1,5, при этом размер наружного диаметра должен быть не более 100 мм и внутреннего — не менее 4 мм. Высота кольца не более 40 мм. В качестве материала Со используется пермаллой, при аттестации СО определяются: основная кривая намагничивания в виде зависимости В_т = f(Н_т), зависимость удельных потерь на перемагничивание от амплитудного значения магнитной индукции, а также семейства динамических петель намагничивания и их параметров (динамической коэрцитивной силы и динамической остаточной индукции). Отличительная особенность поверочной установки, предназначенной для аттестации СО магнитотвердых материалов в переменном поле и реализующей индукционный метод, состоит в том, что намагничивание образца осуществляется током, потребляемым от сети промышленной частоты через понижающий трансформатор, и в качестве первичной обмотки образца используются полные стержни, охлаждаемые водой, позволяющие пропускать токи с действующим значением до 2000 А. Погрешность аттестации СО по всем указанным параметрам не превышает 3,5 %.