2121403381

3. BADANIE PARAMETRÓW MAGNETYCZNYCH MATERIAŁU

Materiałem konstrukcyjnym elementów maszyn jest w przeważającej mierze stal. Stal konstrukcyjna charakteryzuje się małym współczynnikiem magnetostrykcji A, a tym samym niewidką czułością magnctospręźystą S [39], Mała czułość magnetosprężysta omawianych materiałów wykluczyła je z kręgu badań efektu Villariego ze względu na brak zastosowań magnetostrykcyjnych. Mała czułość magnetosprężysta tych materiałów nic wyklucza ich z kręgu badań magnetycznych dla diagnostyki.

Badaniom poddano wąską grupę stali niskostopowych i niskowęglowych, stosowanych do produkcji zestawów kołowych. Ograniczenia dotyczące wymiaru próbek, a przede wszystkich ich przekroju, podyktowane były specyfiką badań i urządzeń badawczych oraz dostępnym zakresem obciążeń mechanicznych. Ze stali na zestawy kołowe oraz dodatkowo z St3S przygotowano specjalne próbki prętowe o długości 200 mm i przekroju 2x2 mm.

3.1. Stanowisko pomiarowe i kalibracja układu pomiarowego

Na rozwiązanie konstrukcyjne stanowiska pomiarowego miał wpływ sposób zadawania obciążeń i sposób pomiaru parametrów magnetycznych oraz kształt i wymiar próbek. Stanowisko składa się z układu mechanicznego i układu pomiarowego. Schemat układu pomiarowego zamieszono na rysunku 3.1. Podstawowymi elementami układu są: cewka długa, o wymiarach zapewniających jednorodne pole magnesujące, cewka pomiarowa i obwody pomiarowe natężenia pola i indukcji magnetycznej.

Rys 3.1. Układ do pomiaru dynamicznych pętli histerezy Fig. 3.1. Dynamie hysleresis loop measurement Circuit

Natężenie pola magnetycznego // przypadające na działkę d osi x oscyloskopu pomiarowego dla wykonanego układu wyznaczono z zależności:

H/d =

R.L

(3.1)

gdzie: D\ - współczynnik odchylania wzmacniacza X, zi - liczba zwojów uzwojenia pierwotnego,

Ri - szeregowa rezystancja w uzwojeniu pierwotnym,

L - średnia droga strumienia magnetycznego.

Aby uzyskać pętlę histerezy, napięcie doprowadzone do toru Y powinno być proporcjonalne do indukcji magnetycznej B. Napięcie proporcjonalne do B otrzymuje się po scałkowaniu napięcia u2. Jeżeli R »l/(aC), wtedy układ ten można traktować jako całkujący ograniczający błąd. co sprawdzono na próbkach wzorcowych. Przy znanym współczynniku odchylania oscyloskopu w kierunku osi Y indukcja magnetyczna dla działki d odchylenia osi y oscyloskopu wyznaczana jest z zależności

B/dm££L.I0\    (3.2)

ZjS

gdzie: R - rezystancja układu całkującego,

C - pojemność układu całkującego,

Dy - współczynnik odchylania wzmacniacza.

Z2 - liczba zwojów uzwojenia wtórnego,

S - przekrój rdzenia.

Wyznaczone przeliczniki wartości natężenia pola magnetycznego H oraz indukcji magnetycznej B na 1 działkę ekranu oscyloskopu posłużyły do skalowania przebiegów pętli histerezy magnetycznej.

Układ mechaniczny do naprężania próbek wyposażono w czujnik siły. Widok stanowiska pomiarowego przedstawiono na rysunku 3.2.

Rys 3.2. Stanowisko pomiarowe do wyznaczania pętli histerezy w funkcji naprężeń Fig. 3.2. Measuring post for determming hysteretic curees as function of stress