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Vorrichtung zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Werkstoffen bei Anwesenheit magnetischer Störfelder
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Werkstoffen, insbesondere von Stabstahl, Blankstahl und Rohren, bei Anwesenheit magnetischer, von Maschinen und deren Stromversorgung, Werkstücken, Werkzeugen od. dgl. herrührender Störfelder, worunter Gleichfelder und deren zeitliche Schwankungen zu verstehen sind, die von Maschinen und deren Stromversorgung, Werkzeugen od. dgl. herrühren.
Die Entmagnetisierung, d. h. die Überführung eines ferromagnetischen Werkstoffes vom pauschal magnetisierten in den pauschal unmagnetisierten oder spontan magnetisierten Zustand mit statistischer Verteilung der Richtung der Weiss'schen Bezirke, erfolgt, um das Elektroschweissen und die Weiterbearbeitung mit ferromagnetischen Werkzeugen ohne Störung zu gewährleisten. Die Weiterverarbeitung kann aus einer spanabhebenden oder spanlosen Verformung bestehen.
Bei spanabhebender Formgebung des Stab-und Blankstahles liegt die Gefahr darin, dass im pauschal magnetisierten Zustand Späne an den Werkstücken hängen bleiben oder das Werkstück selbst an dem Werkzeug haftet. Der letztere Fall gilt auch für die spanlose Verformung. Durch das Zusammenhaften dieser ferromagnetischen Teile kann einmal die Oberflächengüte des Werkstückes beeinträchtigt (z. B. Verschmieren oder Verkratzen der Oberfläche durch anhaftende Späne) und zum andern die kontinuierliche Weiterverarbeitung in automatischen Werkzeugmaschinen gestört werden
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Grössenordnung von 0, 2 bis 0, 3 Oe-eine kontinuierliche Entmagnetisierung ferromagnetischer Werkstoffe durch das Durchlaufen der Einzelteile durch eine oder mehrere eisenfreie, von Wechselstrom durchflossene Spulen mit einem Feldstärkegradienten möglich ist.
Zu dem gleichen Zweck ist es auch bekannt, innerhalb eines magnetischen Kreises, in den der zu entmagnetisierende Teil eingebaut ist, die Feldstärke von einer Grössenordnung, die zur Sättigung ausreicht, allmählich auf den Wert Null zu verringern. Die Entmagnetisierungstiefe wird durch die Frequenz des Wechselstromes bestimmt. Beide Methoden sind jedoch dann nicht anwendbar, wenn ein magnetisches Störfeld dem sich verringernden Wechselfeld überlagert wird. Zum Teil kann sogar eine pauschale Magnetisierung eintreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz Einwirkung von beliebigen, sich dem entmagnetisierenden Wechselfeld überlagernden Gleichfeldern und deren zeitlichen Schwankungen eine kontinuierliche Entmagnetisierung ferromagnetischer Werkstoffe zu erzielen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass zum Kompensieren des auf das Werkstück einwirkenden Störfeldes bei Überlagerung mit dem Entmagnetisierungsfeld durch Änderung des wechselnden Entmagnetisierungsfeldes in Form von Halbwellenschwächung oder-verstärkung innerhalb des Entmagnetisierungsstromkreises, unabhängig von der angelegten Frequenz, die Halbwellenschwächung durch eine Stromverzweigung mit Einweg-Gleichrichtung und Widerständen parallel zur Entmagnetisierungsspule und die Halbwellenverstärkung durch eine Stromverzweigung mit
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Einweg-Gleichrichter und Widerständen erfolgt, die parallel zu einem im Wechselstromkreis der Entmagnetisierungsspule liegenden Widerstand oder einem entgegengesetzt gepolten EinwegGleichrichter geschaltet sind,
wobei die Amplitude einer Halbwelle des entmagnetisierenden Wechselfeldes in Richtung des Störfeldes geschwächt und entgegen der Richtung desselben verstärkt wird.
Vorzugsweise sind dabei die Parallelströme zum einen über Widerstände und zum andern durch die Steuerung der Gleichrichter regelbar.
Die Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 und 4 jeweils den Feldstärkenverlauf eines differentiellen Abschnittes eines Stabes und Fig. 2, 3, 5 und 6 erfindungsgemässe Schaltanordnungen.
Das auf den Stab oder das Rohr einwirkende äussere Störfeld wird stets dadurch kompensiert, dass eine Schwächung bzw. Verstärkung einer Halbwelle des entmagnetisierenden Wechselstromes entweder in oder entgegen der Richtung des Störfeldes stattfindet und eine nahezu statistisch regellose Verteilung der Weiss'schen Bezirke und damit eine Entmagnetisierung trotz Einwirkung von äusseren Störfeldern erreicht wird.
In Fig. 1 und 4 gibt die durchgezogene Linie-a-das Entmagnetisierungsfeld der Spule wieder. Bei Auftreten eines Störfeldes--b--findet eine Überlagerung der beiden Felder statt, so dass in dem zu entmagnetisierenden Stab der gestrichelte Feldstärkenverlauf-c-induziert wird. In diesem Fall würde eine pauschale Magnetisierung des Werkstückes stattfinden, da die Weiss'schen Bezirke nicht regellos statistisch verteilt, sondern in Richtung des Störfeldes bevorzugt ausgerichtet werden.
Durch die Abschwächung der Halbwellen in Richtung des Störfeldes (strichpunktierte Linie--e-in Fig. l) oder durch die Verstärkung der Halbwellen in entgegengesetzter Richtung des Störfeldes (strichpunktierte Linie-d-in Fig. 4) wird das Störfeld kompensiert. Dabei ist in beiden Fällen keine gesonderte Spule notwendig. Die Wirkung dieser Anordnungen entspricht derjenigen, die mit Hilfe gesonderter Spulen eine Kompensation der Störfelder zu erzielen versuchen. Die Störfeldkompensation erfolgt dadurch, dass einmal die Amplitude der Wechselfeldhalbwelle des Entmagnetisierungsfeldes, die in gleicher Richtung mit dem Störfeld liegt, soweit geschwächt wird, dass nach Überlagerung der Entmagnetisierungsfelder mit den Störfeldern die effektiven Magnetfelder in positiver und negativer Richtung nahezu gleich gross werden.
Die gleiche Wirkung wird anderseits erzielt, indem man die dem Störfeld entgegengesetzte Amplitude des Entmagnetisierungsfeldes vergrössert. Die Schwächung der Amplitude einer Halbwelle wird dadurch erreicht, dass parallel zur entmagnetisierenden Wechselfeldspule eine mehr oder weniger grosse, durch Widerstände geregelte Stromverzweigung mit Einweg-Gleichrichtung gelegt wird.
In Fig. 1 ist der Feldstärkenverlauf eines differentiellen Abschnittes eines Stabes und in Fig. 2 und 3 der elektrische Aufbau dargestellt. Bestandteil der Schaltung nach den Fig. 2 und 3 sind die Entmagnetisierungsspulen-21 (Fig. 2) bzw. 21', 21", 21'"-- (Fig. 3) und der Transformator-22sowie der Gleichrichter --23-- und der Widerstand-24--.
Durch die Parallelschaltung eines Einweg-Gleichrichters--23--mit Widerstand--24--oder eines steuerbaren Gleichrichters zur Entmagnetisierungsspule wird die den Gleichrichter passierende Halbwelle im Parallelzweig der Entmagnetisierungsspule geschwächt. Ist die geschwächte, mit dem Störfeld überlagerte Halbwelle ungefähr so gross wie die folgende entgegengesetzte nichtgeschwächte, vom Störfeld überlagerte Halbwelle, so findet eine Entmagnetisierung statt, andernfalls eine Aufmagnetisierung. Das sinkende Entmagnetisierungswechselfeld über die Spulenlänge bewirkt eine statistisch regellose Verteilung der Magnetisierungsrichtungen innerhalb der Weiss'schen Bezirke, was gleichbedeutend mit einer Entmagnetisierung ist.
Bei dem Kurvenverlauf in Fig. 1 ist übrigens die durch den Transformator bedingte Phasenverschiebung nicht berücksichtigt.
Anstatt der Widerstände in der Stromverzweigung lässt sich auch ein durch kleinere Ströme gesteuerter Gleichrichter verwenden.
Die Vergrösserung der Amplitude der entgegengesetzten Halbwelle erfolgt dadurch, dass in den Wechselstromkreis der Entmagnetisierungsspule Widerstände oder Einweg-Gleichrichter gelegt und in einem Parallelzweig dazu Widerstände mit entgegengesetzter Einweg-Gleichrichtung oder gesteuerte Gleichrichter geschaltet werden. Dabei ist die Stromflussrichtung der Einweg-Gleichrichter jeweils der Richtung des Störfeldes anzupassen.
In Fig. 4 ist der Feldstärkenverlauf eines differentiellen Abschnittes eines Stabes und in den Fig. 5 und 6 der elektrische Aufbau dargestellt. Bestandteil der Schaltung nach den Fig. 5 und 6 sind die Entmagnetisierungsspulen-31 (Fig. 5) bzw. 31', 31", 31"'-- (Fig. 6), der Transformator-32--, der
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Einweg-Gleichrichter --33-- mit regelbarem Widerstand --34-- und ein dazu parallelgeschalteter Festwiderstand (gegebenenfalls auch ein Gleichrichter)-36-.
Bei dieser Schaltung wird der Widerstand für eine Stromrichtung verringert, wodurch die Amplitude einer Halbwelle des Entmagnetisierungsfeldes vergrössert wird. Ist die Summe aus Störfeld und dem nicht beeinflussten Halbwellenfeld einer Stromrichtung ungefähr gleich der Summe aus Störfeld und dem folgenden vergrösserten Halbwellenfeld der entgegengesetzten Stromrichtung, so findet eine Entmagnetisierung statt, bei stärkerer, voneinander abweichender Grösse dieser Summe hingegen eine pauschale Magnetisierung. Durch das sinkende Entmagnetisierungs-Wechselfeld über die Spulenlänge erfolgt eine statistische Verteilung der Magnetisierungsrichtung innerhalb der Weiss'schen Bezirke, was gleichbedeutend einer Entmagnetisierung ist.
Bei den Anordnungen nach den Fig. 2, 3, 5 und 6 ist eine zweite Spule, die z. B. mit Gleichstrom oder pulsierendem Gleichstrom beschickt werden muss und das Störfeld kompensiert, nicht erforderlich.
Es sei noch erwähnt, dass bei allen Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens die Frequenzen des Entmagnetisierungsfeldes bei 50 Hz lagen, jedoch auch bei andern Grössenordnungen Anwendung finden können. Die Frequenzen der Entmagnetisierungsfelder müssen auf die der wechselnden Störfelder abgestimmt werden.
Ferner sei erwähnt, dass bei allen Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens Störfelder und deren zeitliche Schwankungen ohne Ablauf der Wechselfeldentmagnetisierung allein keine pauschale Magnetisierung der Werkstücke bewirken können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Entmagnetisierung von ferromagnetischen Werkstoffen, insbesondere Stabstahl, Blankstahl und Rohren, bei Anwesenheit magnetischer, von Maschinen und deren Stromversorgung, Werkstücken, Werkzeugen od. dgl. herrührender Störfelder, dadurch ge- kennzeichnet, dass zum Kompensieren des auf das Werkstück einwirkenden Störfeldes bei überlagerung mit dem Entmagnetisierungsfeld durch Änderung des wechselnden Entmagnetisierungsfeldes in Form von Halbwellenschwächung oder-verstärkung innerhalb des Entmagnetisierungsstromkreises, unabhängig von der angelegten Frequenz, die Halbwellenschwächung durch eine Stromverzweigung mit Einweg-Gleichrichtung (23) und Widerständen (24) parallel zur Entmagnetisierungsspule (21)
und die Halbwellenverstärkung durch eine Stromverzweigung mit Einweg-Gleichrichter (33) und Widerständen (34) erfolgt, die parallel zu einem im Wechselstromkreis der Entmagnetisierungsspule liegenden Widerstand (36) oder einem entgegengesetzt gepolten Einweg-Gleichrichter geschaltet sind, wobei die Amplitude einer Halbwelle des entmagnetisierenden Wechselfeldes in Richtung des Störfeldes geschwächt und entgegen der Richtung desselben verstärkt wird (Fig. 2, 3, 5, 6).
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