<Desc/Clms Page number 1>
MagnetischesMaterialundVerfahrenzudessenHerstellung.
Für die magnetische Belastung von Leitungen, sei es durch Pupinspulen oder durch Krarupbespinnungen, ist man heute bestrebt, zur Verminderung der Wirbelstromverluste das Material möglichst unterteilt anzuwenden. Dies hat zu der Herstellung der Massekerne für die Pupinspulen geführt, da bisher kein geeignetes Material vorhanden war. um bei Draht-oder Bandkernspulen bei relativ hoher Anfangspermeabilität niedrige Werte des Hysteresefaktors und Stabilität der Anfangspermeabilität zu erzielen.
Die Erfindung sieht ein magnetisches Material und ein Verfahren zur Herstellung von Bändern oder Drähten für Belastungszwecke vor, die neben einer für die Wirbelstromverluste wichtigen geringen Dicke sich besonders durch geringe Hystereseverluste und eine grosse Stabilität der Permeabilität auszeichnen.
Es ist bereits der Vorschlag bekanntgeworden, Eisen-Nickel-Legierungen einer Kaltbearbeitung zu unterziehen und in kalt bearbeiteter Form zu verwenden. Den Legierungen sollten unter Umständen geringe Zusätze an Mangan. Kupfer, Silizium u. dgl. zugegeben werden.
Nach der Erfindung wurde aber gefunden, dass gerade hohe Zusätze von über 1" 0 an Kupfer zu Eisen-Nickel-Legierungen bei einem kalt bearbeiteten Material besonders wertvolle Eigenschaften erzielen lassen. Es wird daher vorgeschlagen, ein magnetisches Material, insbesondere für die Belastung von Fernmeldeleitungen, zu verwenden, das aus einer Eisen-Nickel-Kupfer-Legierung mit über 1% Kupfer besteht und in kalt bearbeitetem ungeglühtem Zustande in Verwendungsform gebracht ist. Es ist zwar bereits bekanntgeworden, Legierungen aus Eisen-Nickel mit hohem Kupfergehalt einer Kaltverformung zu unterziehen, jedoch wurden diese Legierungen nach der Kaltverformung noch einer Wärmebehandlung unterzogen, da man diese Legierungen in kalt bearbeitetem Zustande noch für unbrauchbar hielt.
Ein weiteres wertvolles Merkmal der Erfindung besteht darin, dass das Belastungsmaterial durch einen Kaltbearbeitungsvorgang unter Verminderung der Stärke auf mindestens 1/10 auf Fertigmass gebracht wird. Das Belastungsmaterial wird dann in ungeglühtem Zustand. z. B. in Kernform oder als Bespinnung, verwendet.
Bisher war man bestrebt, beim Walzen dünner Bänder und beim Ziehen dünner Drähte auf
EMI1.1
behandlungen zu erleichtern.
Es hat sich aber gezeigt, dass man bei Anwendung der erfindungsgemässen Bearbeitung unter Verzicht der durch Zwischenglühungen erreichbaren leichteren Bearbeitbarkeit ganz erhebliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften erzielte.
Das Verfahren hat besondere Vorteile bei Eisen-Nickel-Legierungen mit einem Gehalt zwischen 30 und 50 % Nickel gezeigt, insbesondere wenn ein Kupfergehalt zwischen 6 und zoo vorgesehen war.
Es zeigt sich, dass bei der durchgehenden Kaltbearbeitung bis auf Fertigmass des Belastungsmaterial die Hysteresekonstante auf bisher nicht erreichbare Werte herabgesetzt wurde und anderseits überraschenderweise die Permeabilität bei der Stärkenverminderung unter 1/10 zum Ansteigen gebracht wurde. Als besonders geeignet hat sich erwiesen, das magnetische Material vor dem Auswalzen bzw.
Ziehen in einer Wasserstoffatmosphäre bei etwa 700-900 zu glühen. Nach einem Ausfiihrungs-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
bis zirka 4 MM Durchmesser gebracht und diese Stangen in einer Wasserstoffatmosphäre bei etwa 8000 C zirka 2-3 Stunden geglüht.
Die geglühten Stangen wurden dann durch Ziehen und Walzen ohne weitere
EMI2.2
in einer Tabelle für einige Nickel-Eisen-Legierungen die für das erfindungsgemäss hergestellte Bandmaterial (ungeglühten Ringen) gemessenen Werte angegeben :
EMI2.3
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> Bandstärke <SEP> ;
<SEP> j <SEP> h
<tb> 30 <SEP> Ni. <SEP> 10 <SEP> Cu. <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> .............. <SEP> zirka <SEP> 16/100mm <SEP> 55 <SEP> 50
<tb> zirka <SEP> 8/10mm <SEP> 57 <SEP> 45
<tb> 45 <SEP> Ni. <SEP> 8 <SEP> Cu. <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> ............... <SEP> zirka <SEP> 17/100mm <SEP> 70 <SEP> 100
<tb> zirka <SEP> 8/loti <SEP> 100 <SEP> 85
<tb> zirka <SEP> 6#5/100mm <SEP> 102 <SEP> -
<tb> 45#5 <SEP> Ni, <SEP> 9 <SEP> Cu. <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> ............. <SEP> zirka <SEP> 16/100mm <SEP> 80 <SEP> zirka <SEP> 9ViM <SEP> I100 <SEP> 82
<tb> 45 <SEP> Ni. <SEP> 10 <SEP> Cu. <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> .............. <SEP> zirka <SEP> 15/100mm <SEP> 73 <SEP> 97
<tb> zirka <SEP> 7/10mm <SEP> 95 <SEP> 70
<tb>
Unter 0 ist die Anfangspermeabilität und unter der Spalte h die für den Hysteresefaktor wichtig' Hysteresekonstante angegeben.
Man erkennt aus den bei einem bestimmten Material für verschiedene Bandstärken angegebenen Werten der Anfangspermeabilität. dass die Permeabilität bei zunehmendem Bearbeitungsgrad ansteigt.
EMI2.4
erwiesen, die letzte Glühung des Materials vor der Formgebung zu bandförmigem (rechteckigem) Querschnitt vorzunehmen, vorzugsweise also noch am Runddraht, aus dem das Band gewalzt wird.
Eine weitere magnetische Legierung, die sieh gemäss der Erfindung besonders zur Verwendung in kalt bearbeitetem Zustande eignet, besitzt eine Zusammensetzung von über 30%Ni und über 1% Mn, Rest Fe.
EMI2.5
zu 25%. Besondere Vorzüge zeigten diese Legierungen bis zu etwa 11% Mangan.
Die kalt bearbeiteten Legierungen werden ohne einen Glühvorgang in die Verwendungsform gebracht, d. 11. beispielsweise bei Krarupadern wird das kalt gewalzte Band aufgesponnen, ohne vorheriges Glühen des Bandes. Auch die bewickelten Krarupleiter werden vor ihrer Isolation bzw. Verseilung zum Kabel nicht mehr geglüht. Bei der Herstellung von Band-und Drahtkernen, beispielsweise für Pupinspulen, werden die Drähte oder Bänder in Ringform gewickelt unter Zwischenfügung von Isolation. jedoch werden die magnetisierbaren Drähte und Bänder weder vor noch nach dem Aufwickeln geglüht.
Vorzugsweise werden die Bänder oder Drähte, bevor sie in die endgültige Verwendungsform kommen. ohne Zwischenglühung auf eine Stärke unter 1/10 bearbeitet, z. B. durch Ziehen. Walzen, Hämmern od. dgl. Die mechanische Bearbeitung der magnetisierbaren Drähte oder Bänder kann etwa wie folgt
<Desc/Clms Page number 3>
vorgenommen werden. Eine magnetiersierbare Legierung von beispielsweise 50% Nickel, 39% Eisen und 11% Mangan wird unter Zwischenglühung bis auf einen Runddraht von 4 mm Querschnitt gewalzt.
Nach dem Ausglühen wird der Draht durch Ziehen oder Walzen auf einen quadratischen Querschnitt mit 1'2 mm Kantenlänge gebracht und darauf ohne Zwischenglühung in Bandform gewalzt bis zu einer Dicke von 0'08mM. Die Stärkeverminderung ohne Zwischenglühung beträgt in diesem Falle 1#50.
Das Band ist dann bereit für die Bespinnung eines Leiters oder aber für die Wicklung in Bandkernform.
Die folgende Tabelle zeigt, dass mit zunehmender Bearbeitung überraschenderweise nicht nur die Hysteresekonstante sinkt, sondern sogar die Permeabilität steigt. Die Legierungen zeichnen sich durch einen äusserst geringen Anstieg der Permeabilität in dem für Schwachstromzwecke vornehmlich gebrauchten Feldstärkebereich aus.
EMI3.1
<tb>
<tb> lienarer
<tb> Bandstärke <SEP> Spezifischer
<tb> Zusammensetzung <SEP> Anstieg
<tb> in <SEP> mm <SEP> Widerstand
<tb> bis <SEP> Oersted
<tb> 35 <SEP> Ni, <SEP> 1#5 <SEP> Mn, <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> ............ <SEP> 0#15 <SEP> 76 <SEP> 200 <SEP> 1#5 <SEP> 0#80
<tb> 0'08 <SEP> 8" <SEP> 9ss <SEP> 2'5
<tb> 35 <SEP> Ni, <SEP> 3 <SEP> Mn, <SEP> Rest <SEP> Fe.............
<SEP> 0-15 <SEP> 7] <SEP> 210 <SEP> 1-7 <SEP> 0-85
<tb> 0-08 <SEP> 86] <SEP> 70 <SEP> 3-0
<tb> 35 <SEP> Ni, <SEP> 6 <SEP> Mn, <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> ............. <SEP> 0#15 <SEP> 64 <SEP> 290 <SEP> 1#5 <SEP> 0#91
<tb> 0'08 <SEP> 72 <SEP> 210 <SEP> 3-0
<tb> 35 <SEP> Ni, <SEP> 9 <SEP> Mn, <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> ............. <SEP> 0#15 <SEP> 52 <SEP> 300 <SEP> 1#5 <SEP> 0#93
<tb> 0'08 <SEP> 63 <SEP> 35 <SEP> 1'5
<tb> 40 <SEP> Ni, <SEP> 9 <SEP> Mn, <SEP> Rest <SEP> Fe............. <SEP> 0-15 <SEP> 60 <SEP> 200 <SEP> 1#5 <SEP> 0#99
<tb> 0'08 <SEP> 78 <SEP> 130 <SEP> 2-0
<tb> 45#5 <SEP> Ni, <SEP> 9 <SEP> Mn, <SEP> Rest <SEP> Fe <SEP> ...........
<SEP> 0#15 <SEP> 55 <SEP> 130 <SEP> 1#5 <SEP> 0#81
<tb> 0'08 <SEP> 78 <SEP> 110 <SEP> 2-5
<tb>
EMI3.2
gewalzt und darauf bei 800 C etwa zwei bis drei Stunden in Wasserstoffatmosphäre geglüht und dann durch Walzen und Ziehen auf Fertigmass gebracht. Aus der Tabelle ersieht man in der ersten Spalte die Zusammensetzung der Legierungen, aus der zweiten Spalte die Bandstärke, in die die Bänder gebracht wurden, aus der dritten Spalte die in Ringkernform gemessene Anfangspermeabilität. aus der vierten Spalte die Hysteresekonstante und die fünfte gibt das Gebiet an. innerhalb dessen der Anstieg der Permeabilität als linear angesehen werden kann. Die letzte Spalte schliesslich gibt den ohmschen Widerstand wieder.
Den Legierungen nach der Erfindung können, beispielsweise zur Erhöhung des ohmschen Widerstandes, weitere Zusätze beigegeben werden, z. B. Chrom. Molybdän. Vanadium u. dgl.
Weiterhin eignet sich für die Verwendung in kalt bearbeitetem Zustande. insbesondere zur Belastung
EMI3.3
30% Niekel, insbesondere bis etwa 50% Nickel, und einem Kupfer-und Mangangehalt über je 1% besteht.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass für die Kaltbearbeitung der Zusatz eines Mangangehaltes zu den Kupferlegierungen nicht nur eine leichtere mechanische Bearbeitbarkeit der Legierungen ergibt. sondern auch eine günstige Beeinflussung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften. Besonders vorteilhafte Ergebnisse in bezug auf Permeabilität und Hysteresekonstante wurden bei Legierungen mit 30-50% Nickel, 4-11% Kupfer und 1-70" : Mangan beobachtet.
Im folgenden wird eine Tabelle wiedergegeben, welche an einigen Ausführungsbeispielen die Eigenschaften der Eisen-Kupfer-Nickel-Legierungen bei einem Zusatz von Mangan zeigen, wenn eine Kalt-
EMI3.4
EMI3.5
<tb>
<tb>
Bandstärke <SEP> Spezifischer
<tb> Zusammensetzung <SEP> 0 <SEP> h
<tb> mm <SEP> Widerstand
<tb> 45 <SEP> Ni, <SEP> 43 <SEP> Fe, <SEP> 10 <SEP> Cu, <SEP> 2 <SEP> Mn <SEP> ......... <SEP> 8100 <SEP> 95 <SEP> 70 <SEP> 0#5
<tb> 35 <SEP> Ni, <SEP> 55 <SEP> Fe, <SEP> 8#5 <SEP> Cu, <SEP> 1#5 <SEP> Mn <SEP> ....... <SEP> 8100 <SEP> 60 <SEP> 40 <SEP> 0#7
<tb> 45 <SEP> Ni, <SEP> 43 <SEP> Fe, <SEP> 6 <SEP> Cu, <SEP> 6 <SEP> Mn <SEP> ......... <SEP> 15/100 <SEP> 55 <SEP> 280 <SEP> 0#8
<tb> 45 <SEP> Ni, <SEP> 43 <SEP> Fe, <SEP> 6 <SEP> Cu, <SEP> 6 <SEP> Mn <SEP> ......... <SEP> 8/100 <SEP> 80 <SEP> 180 <SEP> 0#8
<tb> 40 <SEP> Ni, <SEP> 50 <SEP> Fe, <SEP> 5 <SEP> Cu, <SEP> 5 <SEP> Mn <SEP> ......... <SEP> 15/100 <SEP> 84 <SEP> 100 <SEP> 0#8
<tb> 40 <SEP> Ni, <SEP> 50 <SEP> Fe, <SEP> 5 <SEP> Cu <SEP> 5, <SEP> Mn <SEP> .........
<SEP> 8/100 <SEP> 97 <SEP> 70 <SEP> 0#8
<tb>
<Desc/Clms Page number 4>
Die Proben wurden-wie oben angegeben-hergestellt. Aus der Tabelle kann man ersehen, dass sich auch bei Zusatz von Mangan zu Eisen-Niekel-Kupfer-Legierungen äusserst geringe Werte der Hysterese- konstante bei relativ hohen Anfangspermeabilitäten erzielen lassen. An zwei der angegebenen Legierungen wird gezeigt. dass durch zunehmenden Bearbeitungsgrad eine Verbesserung sowohl der Anfangspermea- bilität als auch der Hysteresekonstante erreicht wird.
Obwohl durch den Mangangehalt bereits ein erhöhter spezifischer elektrischer Widerstand ei zielt
EMI4.1
Erhöhung des spezifischen Widerstandes bewirkt werden. ohne die magnetischen Eigenschaften wesentlich zu beeinträchtigen.
Die hergestellten Drähte oder Bänder sind besonders für Krarupleitungen und Kerne von Be- lastungsspulen geeignet, bei denen es auf geringen Hysteresefaktor ankommt. Die Drähte oder Bänder werden in ungeglühtem Zustande in die Fertigform (Krarupleiter, Bandkern u. dgl.) gebracht und nachtraglich keiner wesentlichen Wärmeeinwirkung ausgesetzt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Magnetisches Material, insbesondere für die Belastung von Fernmeldeleitungen, das aus einer Eisen-Nickel-kupfer-Leigierung besteht, die in kalt bearbeitetem ungeglühten Zustande in Verwendungsform gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisen-Nickel-Kupfer-Legierung mehr als 1% Kupfer enthält.
EMI4.2