DE3622033A1 - MAGNETIC MEASURING ROD - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Meßsystem, genauer gesagt einen magnetischen Meßstab, und insbesondere auf die Verbesserung eines magnetischen Werkstoffes, der in dem magnetischen Meßstab verwandt wird.The present invention relates to a measuring system, more specifically a magnetic dipstick, and especially on improving a magnetic Material used in the magnetic dipstick.
Es ist bekannt, daß ein Meßsystem zur Längen- oder Winkelmessung mittels eines magnetischen Maßstabs durch eine hohe Meßgenauigkeit und Anwendbarkeit in unterschiedlichen industriellen Anwendungsbereichen ausgezeichnet ist, wobei dieses an digitale Anzeigeinstrumente angeschlossen werden kann. Ebenso hat das magnetische Meßstabsystem weitreichend auf dem Gebiet der automatischen Steuerung Eingang gefunden. Ein Meßsystem, das mit dem zuvor genannten magnetischen Meßstabtyp ausgerüstet ist, umfaßt einen magnetischen Meßstab, in dem mehrere wechselstrommagnetisierte Schablonen in einem vorherbestimmten Abstand angeordnet sind, und einen beweglichen magnetischen Kopf, der so ausgestaltet ist, daß er gegenüber jeder gewünschten wechselstrommagnetisierten Schablone zu liegen kommen kann. Mit dem oben genannten Meßsystem wird entweder der magnetische Meßstab oder der magnetische Kopf fixiert und das jeweils andere Teil an einen beweglichen Körper gekoppelt. Ein während der Bewegung des beweglichen Körpers ausgesandtes Signal des magnetischen Kopfes wird dabei elektrisch verarbeitet, um damit die von dem beweglichen Körper überstrichene Entfernung zu messen. It is known that a measuring system for length or Angle measurement by means of a magnetic scale a high measuring accuracy and applicability in different industrial applications is, this on digital display instruments can be connected. Likewise, the magnetic one Dipstick system extensive in the field of automatic Control input found. A measuring system with equipped with the aforementioned magnetic dipstick type is a magnetic dipstick in which several AC magnetized templates in a predetermined Distance are arranged, and a movable magnetic head, which is designed so that it to any desired AC magnetized Template can come to rest. With the above Measuring system is either the magnetic dipstick or the magnetic head fixed and the other part coupled a movable body. One during the Movement of the mobile body emitted signal of the magnetic head is processed electrically, so that the one covered by the moving body Measure distance.
Das magnetische Medium, das für den zuvor benannten magnetischen Meßstab herangezogen wird, hat als magnetische Eigenschaft eine Koerzitivkraft (Hc) größer als 300 Oersted, um von der Einwirkung eines externen Magnetfeldes abgeschirmt zu sein, und weiterhin verbleibende magnetische Flußdichte (Br) größer als 1000 Gauss, um ein leistungsfähigeres Signal zu erzeugen. Derzeit wird ein magnetischer Werkstoff, der die zuvor genannten magnetischen Eigenschaften erfüllt und gute Bearbeitungseigenschaften aufweist, aus einer Legierung herstellt, die auf Kupfer(Cu)-, Nickel(Ni)- und Eisen(Fe)-Basis beruht. Dieses Legierungsmaterial wurde aus einer Zusammensetzung von beispielsweise 65 bis 75 Gewichtsprozent Kupfer, 17 bis 30 Gewichtsprozent Nickel und mehr als 5 oder mehr Gewichtsprozent Eisen hergestellt.The magnetic medium for the previously named Magnetic dipstick is used as a magnetic Property a coercive force (Hc) greater than 300 Oersted to be exposed to an external magnetic field to be shielded, and still remaining magnetic flux density (Br) greater than 1000 gauss, um to generate a more powerful signal. Is currently a magnetic material that the aforementioned magnetic properties and good machining properties comprises an alloy manufactures based on copper (Cu) -, nickel (Ni) - and Iron (Fe) base is based. This alloy material was from a composition of, for example, 65 to 75 Weight percent copper, 17 to 30 weight percent nickel and manufactured more than 5 or more weight percent iron.
Wenn die zuvor genannte Legierung einer Vergütung bei einer Temperatur von rund 600°C unterworfen wird, wird ihre Koerzitivkraft erhöht, und das begünstigt die Kaltverarbeitung nach der Vergütungsbehandlung. Deswegen bietet die Legierung den Vorteil, daß aus ihr leicht Platten und Rundstäbe zur Verwendung als magnetische Meßstäbe hergestellt werden können. Dennoch wurde festgestellt, daß die Legierung noch eine große Zahl an Nachteilen besitzt.If the aforementioned alloy is remunerated is subjected to a temperature of around 600 ° C their coercive force increases, and that favors the Cold processing after the compensation treatment. Therefore, the alloy has the advantage that from it light plates and round bars for use as magnetic Measuring rods can be produced. Still was found that the alloy is still a large number Has disadvantages.
Experimentell wurden diesbezüglich folgende Eigenschaften entdeckt: An erster Stelle hat eine Cu-Ni-Fe- Legierung eine Struktur, die reich an Kupfer-Nickel und Eisen-Nickel ist, d.h. mit Nickel als gemeinsamer Komponente. Daraus folgt, daß der Kupferanteil der Cu- Ni-Struktur einer Segregation unterliegt. Die Segregation führt zu einer Änderung in der Partikelzahl, die im Bereich einer derartigen Segregation ausgeschieden wird, wobei Fehlstellen bei der Sicherung der gleichförmigen magnetischen Eigenschaften störend sind und eine Abnahme der Präzision des magnetischen Meßstabes bewirken. Damit hat die Cu-Ni-Fe-Legierung als Ganzes gesehen eine gleichförmige magnetische Eigenschaft. Diese Tatsache wurde experimentell von den Erfindern des vorliegenden Gegenstandes gefunden. Es folgt daraus, daß die Verhinderung der zuvor genannten Segregation von großer Wichtigkeit für den magnetischen Werkstoff der obengenannten Gattung ist.The following properties were experimental in this regard discovered: In the first place, a Cu-Ni-Fe Alloy a structure rich in copper-nickel and Is iron-nickel, i.e. with nickel as a common Component. It follows that the copper content of the copper Ni structure is subject to segregation. The segregation leads to a change in the number of particles in the Area of such segregation is eliminated, taking imperfections in securing the uniform magnetic properties are bothersome and decrease the precision of the magnetic dipstick. In order to the Cu-Ni-Fe alloy as a whole has one uniform magnetic property. this fact was experimentally developed by the inventors of the present Item found. It follows that prevention the aforementioned segregation of great Importance for the magnetic material of the above Genus is.
An zweiter Stelle hat eine Cu-Ni-Fe-Legierung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 13,5 × 10-6 bis 14,0 × 10-6/°C. Auf der anderen Seite ist ein Träger zum Aufnehmen eines magnetischen Meßstabes, der aus der zuvor genannten Cu-Ni-Fe-Legierung besteht, grundsätzlich aus Eisen hergestellt. Eisen hat einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (10,0 × 10-6 bis 11,0 × 10-6/°C) als die Legierung. Wenn daher der magnetische Meßstab, der aus der zuvor beschriebenen Legierung besteht, durch den Eisenträger an beiden Enden gehalten wird, biegt sich der magnetische Meßstab in Abhängingkeit von den Temperaturwechseln unter Umständen durch oder ist Spannungen ausgesetzt, was zu Meßfehlern führt.In the second place, a Cu-Ni-Fe alloy has a thermal expansion coefficient of 13.5 × 10 -6 to 14.0 × 10 -6 / ° C. On the other hand, a carrier for receiving a magnetic measuring stick, which consists of the aforementioned Cu-Ni-Fe alloy, is basically made of iron. Iron has a lower coefficient of thermal expansion (10.0 × 10 -6 to 11.0 × 10 -6 / ° C) than the alloy. Therefore, if the magnetic measuring rod, which consists of the alloy described above, is held at both ends by the iron carrier, the magnetic measuring rod may bend or be subjected to stresses depending on the temperature changes, which leads to measurement errors.
Experimente ergeben, daß ein magnetischer Meßstab von 1 Meter Länge und 2 mm Durchmesser, der aus einer Cu- Ni-Fe-Legierung mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 13,5 × 10-6/°C besteht, eine Längendifferenz von 35 µm zwischen dem magnetischen Meßstab und dem Eisenträger, der einen thermischen Ausdehnungskoeffizenten von 10,0 × 10-6/°C hat, aufweist, wenn ein Temperaturwechsel von 10°C vorliegt. Experiments show that a magnetic measuring rod of 1 meter in length and 2 mm in diameter, which consists of a Cu-Ni-Fe alloy with a thermal expansion coefficient of 13.5 × 10 -6 / ° C, a length difference of 35 microns between the magnetic dipstick and the iron support, which has a coefficient of thermal expansion of 10.0 × 10 -6 / ° C, when there is a temperature change of 10 ° C.
An dritter Stelle hat die Cu-Ni-Fe-Legierung einen kleinen Elastizitätsmodul von ca. 13.000 bis 14.000 kg/mm2. Wenn daher der zuvor benannte magnetische Meßstab von 2 mm im Durchmesser und 1 Meter in der Länge aus der zuvor genannten Cu-Ni-Fe-Legierung besteht und durch den Eisenträger an beiden Enden gehalten wird, wird die auftretende Durchbiegung im Bereich des Mittelteils des magnetischen Meßstabes so stark erkennbar, daß sie nicht mehr übersehen werden kann. Mit anderen Worten, der magnetische Meßstab wird hauptsächlich in die Richtung, in der der Magnetkopf bewegt wird, merklich ausgebeult. Diese Störung führt ebenfalls zu Meßfehlern.Third, the Cu-Ni-Fe alloy has a small modulus of elasticity of approx. 13,000 to 14,000 kg / mm 2 . Therefore, if the aforementioned magnetic measuring rod of 2 mm in diameter and 1 meter in length consists of the aforementioned Cu-Ni-Fe alloy and is held at both ends by the iron carrier, the deflection that occurs is in the area of the central part of the magnetic Dipstick so clearly recognizable that it can no longer be overlooked. In other words, the magnetic measuring stick is bulged noticeably mainly in the direction in which the magnetic head is moved. This disturbance also leads to measurement errors.
Die vorliegende Erfindung hat sich im Hinblick auf die zuvor genannten Umstände zur Aufgabe gestellt, einen magnetischen Werkstoff für einen magnetischen Meßstab zur Verfügung zu stellen, der die zuvor beschriebene Segregation nicht aufweist, der zur Verbesserung der Meßgenauigkeit des magnetischen Meßstabes beiträgt, der die Meßfehler, die von der thermischen Ausdehnung der einzelnen Komponenten herrühren, minimiert und einen höheren Abnutzungswiderstand aufweist.The present invention has been made in view of the previously mentioned circumstances to the task magnetic material for a magnetic dipstick to make available the one previously described Does not have segregation to improve the Measuring accuracy of the magnetic dipstick contributes to the measurement errors caused by the thermal expansion of the individual components come from, minimized and one has higher wear resistance.
Zur Lösung der zuvor aufgestellten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung einen magnetischen Werkstoff für einen magnetischen Meßstab zur Verfügung, wobei der magnetische Werkstoff aus einer Legierung auf Cr-Co-Fe- Basis zusammengesetzt ist aus 15 bis 40 Gewichtsprozent Cr, 5 bis 35 Gewichtsprozent Co, 0,1 bis 5 Gewichtsprozent von einem der folgenden Stoffe: Ti, V, Zr, Nb, Mo, W, Mn, Ni, Si, Cu, Zn, Ge und Ta, oder einer Kombination von diesen und Fe als Rest. To solve the previously set task, the present invention a magnetic material for a magnetic dipstick available, the magnetic material made of an alloy on Cr-Co-Fe- The base is composed of 15 to 40 percent by weight Cr, 5 to 35 weight percent Co, 0.1 to 5 weight percent of one of the following substances: Ti, V, Zr, Nb, Mo, W, Mn, Ni, Si, Cu, Zn, Ge and Ta, or a combination of these and Fe as the rest.
Der magnetische Werkstoff hat eine Koerzitivkraft Hc von 300 bis 1000 Oersted, eine verbleibende magnetische Flußdichte Br von 7000 bis 15000 Gauss, eine Härte Hv von 350 bis 600, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 9,5 bis 11,5 × 10-6/°C und einen Elastizitätsmodul von 20000 bis 23000 kg/mm2.The magnetic material has a coercive force Hc of 300 to 1000 Oersted, a remaining magnetic flux density Br of 7000 to 15000 Gauss, a hardness Hv of 350 to 600, a thermal expansion coefficient of 9.5 to 11.5 × 10 -6 / ° C and a modulus of elasticity of 20,000 to 23,000 kg / mm 2 .
Die Zahl der Teilchen, die ausgeschieden werden, fällt in einen Bereich zwischen 5,4 × 1014/mm3 bis 5,1 × 109/mm3 und die Zahl der dazwischen liegenden Partikel ist begrenzt auf 589/mm2 oder weniger.The number of particles to be separated falls in a range between 5.4 × 10 14 / mm 3 to 5.1 × 10 9 / mm 3, and the number of particles in between is limited to 589 / mm 2 or less.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen:Further details, features and advantages emerge from the following description of preferred embodiments:
Die zuvor beschriebene Legierung dieser Erfindung, die ein magnetisches Medium für einen magnetischen Meßstab darstellt, hat hervorragende magnetische Eigenschaften, wie es in einer Koerzitivkraft Hc von 300 bis 1000 Oersted und einer verbleibenden magnetischen Flußdichte Br von 7000 bis 15000 Gauss deutlich wird. Dennoch sollten die folgenden Tatsachen hinsichtlich der Hauptlegierung erwähnt werden. Wenn der Co-Gehalt der Hauptkomponente (Cr, Co und Fe) unter 5 Gewichtsprozent fällt, dann fällt die verbleibende magnetische Flußdichte Br. Wenn der Co-Gehalt über 35 Gewichtsprozent beträgt, dann sinkt die Koerzitivkraft zu stark. Wenn der Cr-Gehalt über 40 Gewichtsprozent beträgt, fällt die verbleibende magnetische Flußdichte Br der Legierung, und wenn der Cr-Gehalt unter 15 Gewichtsprozent fällt, dann wird die Koerzitivkraft Hc der Legierung zu stark vermindert. The previously described alloy of this invention, the a magnetic medium for a magnetic dipstick has excellent magnetic properties, like it in a coercive force Hc from 300 to 1000 Oersted and a remaining magnetic flux density Br from 7000 to 15000 Gauss becomes clear. Yet the following facts regarding the Main alloy may be mentioned. If the Co content of Main component (Cr, Co and Fe) below 5% by weight falls, then the remaining magnetic flux density falls Br. If the Co content is over 35 percent by weight then the coercive force drops too much. If the Cr content is over 40 percent by weight, the falls remaining magnetic flux density Br of the alloy, and if the Cr content falls below 15% by weight, then the coercive force Hc of the alloy becomes too strong reduced.
Die Anwendung der zuvor genannten Additive Ti, V, Zr, Nb, Mo, W, Mn, Ni, Si, Cu, Zn, Ge und Ta ist dazu vorgesehen, die Verarbeitungseigenschaften der Legierung zu verbessern. Im Gegensatz dazu verchlechtert die Zugabe von Mo ohne weitere Zusätze die Verarbeitbarkeit der resultierenden Legierung, so daß es notwendig ist, Mo mit einem der zuvor genannten anderen Additive zu kombinieren. Daher weist die gemäß der zuvor genannten Rezeptur zusammengesetzte Legierung magnetische Eigenschaften (z.B. Koerzitivkräfte und magnetische Flußdichten) auf, die an die Herstellung von magnetischen Meßstäben angepaßt ist.The use of the aforementioned additives Ti, V, Zr, Nb, Mo, W, Mn, Ni, Si, Cu, Zn, Ge and Ta are included provided the processing properties of the alloy to improve. In contrast, the deteriorates Addition of Mo without further additives the processability the resulting alloy so that it is necessary Mo with one of the other additives mentioned above combine. Therefore, the according to the aforementioned Recipe composite alloy magnetic properties (e.g. coercive forces and magnetic flux densities) on that involved in the production of magnetic Measuring rods is adapted.
Die Legierung auf Cr-Co-Fe-Basis dieser Erfindung, die wie zuvor aufgeführt zusammengesetzt ist, weist eine Koerzitivkraft Hc von 300 bis 1000 Oersted und eine verbleibende magnetische Flußdichte Br von 7000 bis 15000 Gauss auf und ergibt einen hervorragenden magnetischen Werkstoff, der sich zur Herstellung magnetischer Meßstäbe eignet. Die Hauptlegierung zeigt eine Verarbeitbarkeit und Schneidbarkeit vergleichbar zu Plastik, und auch in dieser Hinsicht zeigt sie wünschenswerte Eigenschaften zur Verwendung als magnetischer Werkstoff für einen magnetischen Meßstab auf.The Cr-Co-Fe based alloy of this invention which is composed as previously listed, has one Coercive force Hc from 300 to 1000 Oersted and one remaining magnetic flux density Br from 7000 to 15000 gauss and results in an excellent magnetic Material that is used to manufacture magnetic Dipsticks are suitable. The main alloy shows processability and cutability comparable to plastic, and also in this respect it shows desirable Properties for use as a magnetic material for a magnetic dipstick.
Die vorliegende Legierung besitzt weiterhin die unten aufgeführten Eigenschaften, die ebenfalls erkennen lassen, daß sie sich als magnetischer Werkstoff für magnetische Meßstäbe eignet:The present alloy still has the one below listed properties that also recognize let it be a magnetic material for magnetic measuring rods are suitable:
1. Thermischer Ausdehnungskoeffizient:
Wenn, wie zuvor erwähnt, ein Unterschied zwischen dem
thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs
des magnetischen Meßstabes und desjenigen seines
Trägers, der den magnetischen Meßstab an beiden Enden
hält, vorkommt, führt ein Temperaturwechsel zur
Erscheinung des Durchbiegens des magnetischen
Meßstabes oder kann zu unnötigen Spannungen dieses
Meßstabes führen, womit Meßfehler hervorgerufen
werden. Konventionelle Cu-Ni-Fe-Legierungen haben
einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von
13,5 × 10-6 bis 14,0 × 10-6/°C, der sich sehr stark
vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten (10,0 × 10-6
bis 11,0 × 10-6/°C) von Eisen industriellen
Standards, wie es als Träger benutzt wird, unterscheidet,
so daß merkliche Meßfehler auftreten.1. Coefficient of thermal expansion:
If, as mentioned before, there is a difference between the coefficient of thermal expansion of the material of the magnetic measuring rod and that of its carrier which holds the magnetic measuring rod at both ends, a change in temperature leads to the appearance of the bending of the magnetic measuring rod or can lead to unnecessary stresses on this measuring rod lead, with which measurement errors are caused. Conventional Cu-Ni-Fe alloys have a thermal expansion coefficient of 13.5 × 10 -6 to 14.0 × 10 -6 / ° C, which is very different from the thermal expansion coefficient (10.0 × 10 -6 to 11, 0 × 10 -6 / ° C) differs from iron industrial standards, as used as a carrier, so that noticeable measurement errors occur.
Im Gegensatz dazu hat die zuvor aufgeführte erfindungsgemäße Cr-Co-Fe-Legierung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen 9,0 × 10-6 und 13,5 × 10-6/°C liegt, der es möglich macht, eine Cr- Co-Fe-Legierung mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten auszuwählen, der einen beliebigen Wert in diesem Bereich annimmt. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Legierung zur Verfügung zu stellen, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient vollständig mit dem verwendeten Eisenmaterial des Trägers für den magnetischen Meßstab übereinstimmt, so daß die Entstehung von Meßfehlern infolge von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des magnetischen Maßstabes und des Eisenträgers verhindert werden.In contrast to this, the above-mentioned Cr-Co-Fe alloy according to the invention has a thermal expansion coefficient which is between 9.0 × 10 -6 and 13.5 × 10 -6 / ° C., which makes it possible to use a Cr-Co -Fe alloy with a coefficient of thermal expansion that takes any value in this range. In other words, it is possible to provide an alloy whose coefficient of thermal expansion corresponds completely to the iron material used for the carrier for the magnetic measuring rod, so that the occurrence of measurement errors due to different coefficients of thermal expansion of the magnetic scale and the iron carrier is prevented.
In diesem Zusammenhang kann festgestellt werden, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient der Hauptlegierung durch die Bearbeitungsrandbedingungen der Legierung nach der Schmelze, namentlich mit den Anfangs- und Endtemperaturen, der Kühlrate oder der Vergütung verändert werden kann. So zeigt beispielsweise die Hauptlegierung, wenn sie 30 Minuten lang von einer Temperatur von 1000°C wassergekühlt wird, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 13,2 × 10-6/°C. Wenn sie weiterhin auf eine Temperatur von 500°C abgekühlt und später einer abschließenden Vergütung zugeführt wird, zeigt die Hauptlegierung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 9,1 × 10-6/°C. Wenn sie von 635°C auf 500°C mit einer Abkühlrate von 13°C pro Stunde abgekühlt wird, zeigt die Hauptlegierung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 10,2 × 10-6/°C. Daher ist es möglich, eine Legierung, die den gewünschten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, dadurch herzustellen, daß die zuvor genannten Bearbeitungsrandbedingungen sauber ausgewählt werden.In this context it can be stated that the thermal expansion coefficient of the main alloy can be changed by the processing boundary conditions of the alloy after the melt, namely with the start and end temperatures, the cooling rate or the tempering. For example, when the main alloy is water cooled for 30 minutes from a temperature of 1000 ° C, it exhibits a coefficient of thermal expansion of 13.2 × 10 -6 / ° C. If it continues to cool to a temperature of 500 ° C and is later given a final temper, the main alloy shows a coefficient of thermal expansion of 9.1 × 10 -6 / ° C. When cooled from 635 ° C to 500 ° C at a cooling rate of 13 ° C per hour, the main alloy shows a coefficient of thermal expansion of 10.2 × 10 -6 / ° C. Therefore, it is possible to manufacture an alloy having the desired coefficient of thermal expansion by properly selecting the above-mentioned machining constraints.
2. Die Zahl der ausgeschiedenen Teilchen:
Die Erfinder der vorliegenden erfindungsgemäßen
Legierung haben experimentell nachgewiesen, daß die
Zahl der Partikel, die infolge der Vergütungsbehandlung
ausgeschieden werden, sehr eng mit dem Auftreten
von Fehlern beim Messen mit magnetischen Meßstäben
korreliert sind. Es wurde daraus geschlossen, daß die
Aufnahmeeigenschaften des Aufnahmebereiches des
magnetischen Meßstabes erheblich beschädigt wird,
unabhängig davon, ob ein magnethischer Meßstab zu
viele oder zu wenige ausgeschiedene Partikel enthält.
Diese Tatsache zeigt klar, daß der Dichtewert, der
auf der Oberfläche eines magnetischen Meßstabes
erscheint, mit der Zahl der Teilchen variiert, die
ausgeschieden sind, und die somit zu Meßfehlern
führen. Es sei nun vorausgesetzt, daß es beabsichtigt
ist, die Meßfehlergrenze auf weniger als ±1,0 µm pro
1 Meter des magnetischen Meßstabes festzusetzen. In
diesem Fall ist es zu fordern, daß die Zahl der
Partikel, die ausgeschieden werden in einem Bereich
zwischen 5,4 × 1014 und 5,1 × 109/mm3 festgelegt
wird. Auf jeden Fall ist es vorzuziehen, daß die Zahl
der Partikel, die ausgeschieden werden können, in
einem Bereich zwischen 1,4 × 1014 und 6,2 × 1010/mm3
liegt. Die zuvor benannte Cr-Co-Fe-Legierung bietet,
da die Zahl der Partikel, die ausgeschieden werden
kann durch die Vergütungsbehandlung, die nach der
Auflösung durchgeführt wird, festgelegt ist, den
Vorteil, daß es möglich ist, die Zahl der ausgeschiedenen
Teilchen durch ein sauberes Auswählen der
Randbedingungen der Vergütungsbehandlung zu steuern.2. The number of particles excreted:
The inventors of the present alloy according to the invention have experimentally demonstrated that the number of particles which are excreted as a result of the heat treatment is very closely correlated with the occurrence of errors when measuring with magnetic measuring rods. It was concluded from this that the recording properties of the recording area of the magnetic measuring rod are considerably damaged, regardless of whether a magnetic measuring rod contains too many or too few separated particles. This fact clearly shows that the density value which appears on the surface of a magnetic measuring stick varies with the number of particles which have been separated out and which therefore lead to measuring errors. It is now assumed that it is intended to set the measurement error limit to less than ± 1.0 µm per 1 meter of the magnetic dipstick. In this case, it is required that the number of the particles to be separated be set in a range between 5.4 × 10 14 and 5.1 × 10 9 / mm 3 . In any case, it is preferable that the number of particles that can be excreted is in a range between 1.4 × 10 14 and 6.2 × 10 10 / mm 3 . The above-mentioned Cr-Co-Fe alloy offers the advantage that since the number of particles that can be separated out by the tempering treatment that is carried out after the dissolution is determined, it is possible to determine the number of particles separated out to control a clean selection of the boundary conditions of remuneration treatment.
3. Die Zahl der nichtmetallischen Fremdpartikel:
Die Erfinder der vorliegenden erfindungsgemäßen
Legierung haben entdeckt, daß die Zahl der Fremdpartikel,
die als nichtmetallische Bestandteile (hauptsächlich
Oxide) neben den ausgeschiedenen Partikeln
vorhanden sind, ebenso die Variation des Flußdichtewertes
beeinflussen und die Aufnahmeeigenschaft des
Aufnahmebereichs des magnetischen Meßstabes verschlechtern
und es somit notwendig ist, die Zahl
dieser Fremdpartikel soweit als möglich zu vermindern.
Wenn es beabsichtigt ist, die Meßfehler eines
magnetischen Meßstabes auf mehr als ±1,0 µm pro 1m
dieses Meßstabes zu begrenzen, ist es dafür notwendig,
die Zahl der Fremdpartikel auf weniger als 589
pro mm2 oder vorzugsweise weniger als 152 zu vermindern,
wobei es natürlich das Ziel ist, die Zahl der
Fremdpartikel soweit als möglich zu senken. Weiterhin
ist es wünschenswert, falls es beabsichtigt ist, die
Meßfehler auf weniger als ±1,0 µm pro 1m des magnetischen
Meßstabes zu verringern, die Größe der Fremdpartikel,
die den Wechsel der Flußdichtewerte
bewirken, auf einen Bereich zwischen 0,1 µm bis 10 µm
zu verkleinern.3. The number of non-metallic foreign particles:
The inventors of the present alloy according to the invention have discovered that the number of foreign particles which are present as non-metallic constituents (mainly oxides) in addition to the excreted particles also influences the variation in the flux density value and worsens the recording property of the recording area of the magnetic measuring rod and is therefore necessary to reduce the number of these foreign particles as much as possible. If it is intended to limit the measuring errors of a magnetic measuring stick to more than ± 1.0 µm per 1m of this measuring stick, it is necessary to reduce the number of foreign particles to less than 589 per mm 2 or preferably less than 152, whereby the goal, of course, is to reduce the number of foreign particles as much as possible. Furthermore, if it is intended to reduce the measurement errors to less than ± 1.0 µm per 1m of the magnetic measuring rod, it is desirable to have the size of the foreign particles which cause the flux density values to change between 0.1 µm and 10 to reduce µm.
Wenn, wie vorher schon erwähnt, ein Werkstoff für den magnetischen Meßstab Segregationen aufweist, tritt eine Änderung der magnetischen Eigenschaften dieses Materials auf, die an den Stellen des Meßstabes auftreten, an denen die Werkstoffkomponenten segregierte Bereiche aufweisen. Konventionelle Cu-Ni-Fe- Legierungen sind reich an Kupfernickel und Eisennickel. Der Kupferanteil in der Kupfer-Nickel- Struktur tendiert häufig zur Segregation, wodurch das Ziel, eine Legierung mit gleichförmigen magnetischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, nicht erreicht wird.If, as mentioned before, a material for the magnetic dipstick has segregations occurs a change in the magnetic properties of this Material on the positions of the dipstick occur where the material components segregated Have areas. Conventional Cu-Ni-Fe Alloys are rich in copper nickel and iron nickel. The copper content in the copper-nickel Structure often tends towards segregation, which means that Aim to create an alloy with uniform magnetic Not to provide properties is achieved.
Im Gegensatz dazu wurde bereits ausgeführt, daß die Cr-Co-Fe-Legierung gemäß dieser Erfindung mit hinreichender Sorgfalt behandelt werden kann, um die Segregation in irgendeiner der vorliegenden Strukturen zu verhindern. Wenn ein magnetischer Meßstab mit beispielsweise einer Länge von ca. 1 Meter hergestellt werden soll und wenn es gefordert wird, die resultierenden Meßwerte, die von der Segregation her resultieren, in den erlaubten Bereich fallen zu lassen, ist es notwendig, das Ausmaß der Segregation auf weniger als 10 µm einzuschränken.In contrast, it has already been stated that the Cr-Co-Fe alloy according to this invention sufficient care can be taken to ensure that Segregation in any of the existing structures to prevent. If using a magnetic dipstick for example, a length of about 1 meter and if it is required, the resulting measured values based on the segregation result in falling within the permitted range let it be necessary to determine the extent of segregation to less than 10 µm.
4. Elastizitätsmodul:
Wenn ein langer magnetischer Meßstab an beiden Enden
aufgelagert ist, wird der Mittelbereich des Meßstabes
der zuvor beschriebenen Durchbiegung ausgesetzt, was
zu Meßfehlern führt. Der maximale Betrag der Durchbiegung
δ kann ausgedrückt werden durch die Formel 4. Modulus of elasticity:
If a long magnetic measuring rod is supported at both ends, the central region of the measuring rod is exposed to the deflection described above, which leads to measuring errors. The maximum amount of deflection δ can be expressed by the formula
δ = kl/E δ = kl / E
beschrieben werden, in der:
K = eine Konstante,
l = die Länge des magnetischen Meßstabes,
E = das Elastizitätsmodul
sind.
are described in which:
K = a constant,
l = the length of the magnetic measuring stick,
E = the modulus of elasticity
are.
Es kann von der obigen Gleichung ersehen werden, daß der maximale Betrag der Durchbiegung δ zunehmend vermindert werden kann wenn der Elastizitätsmodul gesteigert wird. Andererseits muß der Elastizitätsmodul entsprechend der Länge 1 des magnetischen Meßstabes vergrößert werden.It can be seen from the above equation that the maximum amount of deflection δ can be progressively reduced as the modulus of elasticity is increased. On the other hand, the modulus of elasticity must be increased according to the length 1 of the magnetic measuring rod.
Die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Cr-Co-Fe- Legierung hat einen Elastizitätsmodul von 20.000 bis 23.000 kg/mm2, so daß sie die obengenannten Forderungen voll erfüllt. Im Gegensatz dazu hat eine konventionelle Cu-Ni-Fe-Legierung einen Elastizitätsmodul von weniger als 13.000 bis 14.000 kg/mm2, so daß die zuvor genannten Randbedingungen nicht vollständig erfüllt werden können.The Cr-Co-Fe alloy according to the invention described above has a modulus of elasticity of 20,000 to 23,000 kg / mm 2 , so that it fully meets the requirements mentioned above. In contrast, a conventional Cu-Ni-Fe alloy has a modulus of elasticity of less than 13,000 to 14,000 kg / mm 2 , so that the aforementioned boundary conditions cannot be fully met.
Es wurde experimentell nachgewiesen, daß bei einer Zusammensetzung des magnetischen Meßstabes aus einer Legierung gemäß dieser Erfindung, die aus 11,5 Gewichtsprozent Co, 33 Gewichtsprozent Cr, 0,5 Gewichtsprozent Ti und Fe als Restbestandteil besteht, wobei der Meßstab in einer Länge von 750 mm und mit einem Durchmesser von 2 mm hergestellt wurde und an beiden Enden aufgelagert wurde, die maximale Durchbiegung δ des Mittelteils des Meßstabes 0,55 mm beträgt. Im Gegensatz dazu wurde ein konventioneller magnetischer Meßstab mit den gleichen Abmessungen, wie zuvor ausgeführt, hergestellt, der aus einer Legierung bestand, die 22 Gewichtsprozent Ni, 8 Gewichtsprozent Fe und Cu als Restbestandteil enthielt. Dieser magnetische Meßstab ergab eine maximale Durchbiegung δ von 1,0 mm an seinem Mittelteil, wenn beide Enden des konventionellen magnetischen Meßstabes aufgelagert wurden.It has been experimentally demonstrated that when the magnetic measuring rod is composed of an alloy according to this invention, which consists of 11.5% by weight of Co, 33% by weight of Cr, 0.5% by weight of Ti and Fe as a residual component, the measuring rod has a length of 750 mm and with a diameter of 2 mm and was supported at both ends, the maximum deflection δ of the middle part of the measuring rod is 0.55 mm. In contrast, a conventional magnetic dipstick of the same dimensions as previously stated was made, consisting of an alloy containing 22% by weight of Ni, 8% by weight of Fe and Cu as a residual component. This magnetic dipstick showed a maximum deflection δ of 1.0 mm at its central part when both ends of the conventional magnetic dipstick were supported.
Wie zuvor beschrieben, ist der magnetische Werkstoff gemäß dieser Erfindung nachweislich dazu geeignet, für einen magnetischen Meßstab verwendet zu werden, was sich an den Eigenschaften wie Koerzitivkraft Hc, verbleibende magnetische Flußdichte Br, Verarbeitbarkeit, thermischer Ausdehnungskoeffizient, Segregation und Elastizitätsmodul zeigt. Zusätzlich bietet der magnetische Hauptwerkstoff die Vorteile daß die Legierung auf Cr-Co-Fe- Basis eine Härte Hv von 350 bis 600 aufweist und somit eine Größenordnung höher als die Härte (240 bis 260) der konventionellen Legierung auf Cu-Ni-Fe-Basis. Weiterhin hat das magnetische Hauptmedium den Abrasionswiderstand verbessert, wodurch eine Änderung des Zwischenraumes zwischen dem magnetischen Meßstab und dem Magnetkopf infolge von Abrasion verhindert wird.As previously described, the magnetic material is proven to be suitable for a magnetic dipstick to be used, which is on the properties such as coercive force Hc, remaining magnetic flux density Br, processability, thermal Expansion coefficient, segregation and modulus of elasticity shows. In addition, the main magnetic material offers the advantages that the alloy on Cr-Co-Fe- Basis has a hardness Hv of 350 to 600 and thus an order of magnitude higher than the hardness (240 to 260) of the conventional alloy based on Cu-Ni-Fe. Farther the main magnetic medium has abrasion resistance improved, causing a change in the gap between the magnetic dipstick and the magnetic head is prevented due to abrasion.
Eine konventionelle Cu-Ni-Fe-Legierung hat einen Curie- Punkt von 480°C und nimmt in der Koerzitivkraft Hc und der verbleibenden magnetischen Flußdichte Br mit steigender Temperatur ab. Im Gegensatz dazu ist die Legierung auf Cr-Co-Fe-Basis gemäß dieser Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Curie-Punkt über 650°C hat und keine Änderung in den magnetischen Eigenschaften, wie z.B. der Koerzitivkraft Hc und der verbleibenden magnetischen Flußdichte Br, bis zu Temperaturen von 450°C auftritt. Folglicherweise sichert ein magnetischer Meßstab, der aus der Legierung auf Cr- Co-Fe-Basis gemäß dieser Erfindung zusammengesetzt ist, eine genaue Messung bei erhöhten Temperaturen.A conventional Cu-Ni-Fe alloy has a Curie Point of 480 ° C and takes in the coercive force Hc and the remaining magnetic flux density Br with increasing temperature. In contrast, the Cr-Co-Fe based alloy according to this invention characterized in that it has a Curie point above Has 650 ° C and no change in magnetic Properties such as the coercive force Hc and the remaining magnetic flux density Br, up to Temperatures of 450 ° C occurs. Therefore back up a magnetic dipstick made of the alloy on Cr- Co-Fe base is composed according to this invention, an accurate measurement at elevated temperatures.
Die Legierung auf Cr-Co-Fe-Basis der vorliegenden Erfindung bietet den weiteren Vorteil, daß die Zahl der Partikel, die infolge einer Vergütungsbehandlung ausgeschieden werden können, und die Zahl von Fremdpartikeln auf einen vorher bestimmten Bereich limitiert werden können, wobei die Änderungen in Flußdichtewerten auf der Oberfläche des Werkstoffs des magnetischen Meßstabes minimiert werden und die Meßfehler bis zu einem Maß vermindert werden können, in dem sie keine Schwierigkeiten in der praktischen Anwendung mehr verursachen.The Cr-Co-Fe based alloy of the present Invention has the further advantage that the number of Particles resulting from reimbursement treatment can be excreted, and the number of foreign particles limited to a predetermined area with changes in flux density values on the surface of the material of the magnetic Dipstick are minimized and the measurement error up to can be reduced to the extent that they do not Difficulties in practical use more cause.
Die folgende Tabelle 1 zeigt sechs Beispiele von Legierungen auf Cr-Co-Fe-Basis gemäß dieser Erfindung, in der Hauptbestandteile in ihrem Gehalt verändert wurden und darüber hinaus eine Vergleichsprobe.The following Table 1 shows six examples of Cr-Co-Fe based alloys according to this invention, in the main components changed in their content and also a comparative sample.
Bezüglich der obigen Tabelle 1 zeigen die Proben 1 bis 4 erfindungsgemäße Legierungen. Probe 5 hat eine Zusammensetzung, die in den Bereich der vorliegenden Erfindung fällt, aber einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der außerhalb dieses Bereiches fällt. Die Probe 6 hat eine Zusammensetzung, die leicht außerhalb des Bereichs der erfindungsgemäßen Zusammensetzung liegt. Probe 7 - oder die Vergleichsprobe - besteht aus einer konventionellen Legierung auf Cu-Ni-Fe-Basis. Die Eigenschaften der sieben Proben, die in Tabelle 1 oben gezeigt sind, sind ebenfalls in den Eigenschaftstabellen 1 und 2 enthalten, die in der Folge wiedergegeben sind.With respect to Table 1 above, Samples 1 through 4 show alloys according to the invention. Sample 5 has a composition which are within the scope of the present invention falls, but has a coefficient of thermal expansion that falls outside of this range. Sample 6 has a composition that is slightly outside the Range of the composition according to the invention is. Sample 7 - or the comparative sample - consists of one conventional alloy based on Cu-Ni-Fe. The Properties of the seven samples shown in Table 1 above are also shown in the property tables 1 and 2 included, which are reproduced below.
Anmerkung: Selbst wenn ein Additiv, zum Beispiel Ti mit einem anderen Additiv ausgetauscht wurde, erschienen keine Unterschiede in den Eigenschaften der resultierenden Legierung, so daß im wesentlichen die gleichen Ergebnisse resultierten, wie sie in den Eigenschaftstabellen 1 und 2 aufgeführt wurden. Note: Even if an additive, for example Ti with another additive was replaced no differences in the properties of the resulting Alloy so that essentially the same Results resulted as in the property tables 1 and 2 were listed.
Die Korrelation zwischen der Zahl der ausgeschiedenen Partikel, die in einer großen Zahl von Experimenten, welche anläßlich der Überprüfung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, und der Meßgenauigkeit ist in der Eigenschaftstabelle 3 dargestellt. Die Korrelation zwischen der Zahl der Fremdpartikel und der Meßgenauigkeit ist in der Eigenschaftstabelle 4 dargestellt.The correlation between the number of eliminated Particles in a large number of experiments, which on the occasion of the review of the present Invention were carried out, and the measurement accuracy is shown in property table 3. The Correlation between the number of foreign particles and the Measurement accuracy is shown in property table 4.
Claims (4)
eine Legierung auf Cr-Co-Fe-Basis, die aus 15 bis 40 Gewichtsprozent Cr, 5 bis 35 Gewichtsprozent Co, 0,1 bis 5 Gewichtsprozent von einem der folgenden Elemente: Ti, V, Zr, Nb, Mo, W, Mn, Ni, Si, Cu, Zn, Ge und Ta oder einer Kombination der vorstehenden Elemente und in der Ergänzung bis zu 100 Gewichtsprozent aus Eisen besteht, wobei der magnetische Werkstoff eine Koerzitivkraft Hc von 300 bis 1.000 Oersted, eine verbleibende magnetische Flußdichte Br von 7.000 bis 15.000 Gauss, eine Härte Hv von 350 bis 600, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 9,5 × 10-6 bis 11,5 × 10-6/°C und einen Elastizitätsmodul von 20.000 bis 23.000 kg/mm2 aufweist und die Zahl der ausgeschiedenen Partikel in der Größenordnung zwischen 5,4 × 1014/mm3 und 5,1 × 109/mm3 und die Zahl der Fremdpartikel, die eine Ausdehnung von 0,1 µm bis 10 µm haben, 589/mm2 oder weniger beträgt. 1. A magnetic material for a magnetic dipstick, characterized in that it is composed of the following components:
an alloy based on Cr-Co-Fe, which consists of 15 to 40 weight percent Cr, 5 to 35 weight percent Co, 0.1 to 5 weight percent of one of the following elements: Ti, V, Zr, Nb, Mo, W, Mn , Ni, Si, Cu, Zn, Ge and Ta or a combination of the above elements and in addition up to 100 percent by weight of iron, the magnetic material having a coercive force Hc of 300 to 1,000 Oersted, a remaining magnetic flux density Br of 7,000 up to 15,000 Gauss, a hardness Hv of 350 to 600, a thermal expansion coefficient of 9.5 × 10 -6 to 11.5 × 10 -6 / ° C and an elastic modulus of 20,000 to 23,000 kg / mm 2 and the number of excreted particles in the order of 5.4 × 10 14 / mm 3 and 5.1 × 10 9 / mm 3 and the number of foreign particles, which have an expansion of 0.1 µm to 10 µm, 589 / mm 2 or less is.
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