DE524823C

DE524823C - Magnetic alloys for telegraph and telephone lines

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Publication number: DE524823C
Application number: DES88520D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-12-23
Filing date: 1928-11-21
Publication date: 1931-05-13

Description

magnetische Legierungen für Telegraphen- und Telephonleitungen Die Erfindung besteht in der Verwendung einer wärmebehandelten, praktisch kohlenstofffreien Legierung von qo bis 50 °/o Eisen, 4.? "/" oder mehr Nickel mit oder ohne Manganzusatz, z bis 5 "1" Silicium oder Aluminium und r bis 5 "/" Chrom oder einem anderen, den elektrischen Widerstand vergrößernden Element als induktives Belastungsrnaterial für Telegraphie- und Telephonleiter, und für die Kerne von Hörfrequenztransformatoren und Stromwandlern. Eisen-Nickel-Legierungen, die Silicium oder Aluminium und Chrom enthalten, sind an sich bekannt; neu ist jedoch die Verwendung von Legierungen der oben gekennzeichneten Art für die genannten Zwecke, nachdem die Legierungen einer Wärmebehandlung der an sich zur Erzielung hoher Anfangsp:ermeabilität bekannten Art unterworfen worden sind. Eisen-Nickel-Legierungen, gegebenenfalls mit Chrom- und Siliciumzusatz sind wegen ihrer hohen Anfangspermeabilität bereits zu diesen Zwecken verwendet worden. Ihnen sind jedoch Legierungen der obengenannten Zusammensetzung vorzuziehen, deren vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der genannten Verwendungszwecke aus den im folgenden gemachten Angaben ersichtlich sind. Vorzugsweise liegt bei der Erfindung der verwendete Nickelgehalt im Bereiche von 45 bis 55 °/". Ein Gehalt an Mangan von o,a bis 0,3 "/" ist unter Umständen vorteilhaft.magnetic alloys for telegraph and telephone lines The invention consists in the use of a heat-treated, practically carbon-free alloy of qo to 50% iron, 4.? "/" or more nickel with or without added manganese, z to 5 "1" silicon or aluminum and r to 5 "/" chromium or another element increasing the electrical resistance as inductive loading material for telegraph and telephone conductors, and for the cores of audio frequency transformers and current transformers. Iron-nickel alloys containing silicon or aluminum and chromium are known per se; What is new, however, is the use of alloys of the type identified above for the purposes mentioned, after the alloys have been subjected to a heat treatment of the type known per se to achieve high initial permeability. Iron-nickel alloys, possibly with the addition of chromium and silicon, have already been used for these purposes because of their high initial permeability. However, they are to be preferred to alloys of the above-mentioned composition, the advantageous properties of which with regard to the stated uses can be seen from the information given below. In the case of the invention, the nickel content used is preferably in the range from 45 to 55 ° / ". A manganese content of 0.1 to 0.3 " / "is advantageous under certain circumstances.

Als widerstandserhöhendes Element dient in erster Linie Chrom, aber es kann auch Molybdän, Wolfram oder Vanadium angewendet werden. Silicium ist im allgemeinen dem Aluminium vorzuziehen. Die Legierungen müssen frei von Verunreinigungen sein, Kohlenstoff ist besonders schädlich, jeder Betrag von mehr als o, i "f" macht die Legierungen magnetisch unbrauchbar, ein Betrag von 0,2 "/" genügt, um die Permeabilität erheblich bis zu 6o % zu erniedrigen.The primary element used to increase resistance is chrome, however molybdenum, tungsten or vanadium can also be used. Silicon is in generally preferable to aluminum. The alloys must be free from impurities be carbon is particularly harmful, any amount in excess of o, i makes "f" the alloys are magnetically unusable; an amount of 0.2 "/" is sufficient to reduce the permeability can be reduced considerably by up to 6o%.

Legt man besonderen Wert auf die leichte Bearbeitbarkeit der Legierungen, so ist es nötig, statt Silicium das desoxydierend wirkende Aluminium zu verwenden; es wird zugefügt, unmittelbar bevor die geschmolzene Legierung in die Gießforen ausgegossen wird. Nach dem Gießen werden die Gußstücke mit Hilfe der üblichen bekannten Verfahren zu Blechen geformt. Die gewalzten Bleche werden alsdann durch Drücken oder Stanzen in die Form von Lamellen der gewünschten Gestalt gebracht. Die sich ergebenden Lamellen sind alsdann fertig zur Wärmebehandlung. Es hat sich gezeigt, daß die einer Wärmebehandlung unterzogenen Lamellen nachher weder gebogen noch sonstwie kalt bearbeitet werden dürfen, dagegen können sie in üblicher Weise gefirnist und zusammengebaut werden, wenn dies mit entsprechender Sorgfalt geschieht. Man hat in Transformatoren eine besondere Art von Lamellen, nämlich mit einem gespaltenen Mittelglied verv-endet; diese Gestaltung kann benutzt werden, wenn dies Glied beim Einführen der Spule keine bleibende Verzerrung erfährt.If you attach particular importance to the easy machinability of the alloys, so it is necessary to use deoxidizing aluminum instead of silicon; it is added just before the molten alloy enters the casting forums is poured out. After casting, the castings are known using the usual Process formed into sheets. The rolled sheets are then pressed or punched in the form of lamellas of the desired shape. Which The resulting lamellas are then ready for heat treatment. It it has been shown that the lamellae subjected to a heat treatment afterwards neither bent or otherwise cold-processed, on the other hand, they can be processed in the usual Wisely varnished and assembled if this is done with due care happens. There is a special type of lamella in transformers, namely with ends in a split middle link; this design can be used if this link does not experience permanent distortion when inserting the coil.

Die Wärmebehandlung der Legierung, die den Zweck hat, die gewünschten magnetischen Eigenschaften sicher zu erzielen, wird in folgender Weise durchgeführt: Die Lamellen werden in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen cgoo und i ioo° C, vorzugsweise aber auf ungefähr i ooo° C erhitzt und 15 Minuten lang auf dieser Temperatur erhalten. Um eine Beschädigung durch Oxydation zu vermeiden, ist es erwünscht, eine inerte Atmosphäre zu verwenden. Dies kann dadurch sicher erreicht werden, daß man die Lamellen in Kästen packt und den inneren Zwischenraum mit reinen Stahlspänen ausfüllt. Die Kästen läßt man mit ihrem Inhalt im Ofen abkühlen, und die Kühlung muß über etwa 2ö Stunden ausgedehnt werden. Die der Wärmebehandlung unterzogenen Stanzteile sind alsdann fertig für das Zusammenbauen. Beispiel i Nickel 48,5 0/" Eisen 48 0/0, Chrom 2 Silicium 1,5 0/0. Diese Legierung wurde in Form von Lamellen der oben beschriebenen Wärmebehandlung unterzogen und nach der Abkühlung geprüft und ergab alsdann eine Anfangspermeäbilität von i 5oo und einen elektrischen Widerstand von 87 Mikrohm/cm': Durch Erhöhung des Gehalts an Chrom und Silicium erhält man eine Vergrößerung des elektrischen Widerstandes, jedoch mit einer kleinen Abnahme der Anfangspermeabilität.The heat treatment of the alloy that has the desired purpose Achieving magnetic properties reliably is carried out in the following way: The lamellas are heated in an oven to a temperature between cgoo and ioo ° C, but preferably heated to about 100 ° C. and at this temperature for 15 minutes obtain. To avoid damage from oxidation, it is desirable to have a use inert atmosphere. This can safely be achieved by packs the slats in boxes and the inner space with pure steel shavings fills out. The boxes and their contents are left to cool in the oven, and the cooling must be extended over about 20 hours. Those subjected to the heat treatment Stamped parts are then ready for assembly. Example i Nickel 48.5 0 / " Iron 48 0/0, chromium 2 silicon 1.5 0/0. This alloy was in the form of lamellae subjected to the heat treatment described above and tested after cooling and then gave an initial permeability of 1500 and an electrical resistance of 87 microhm / cm ': by increasing the content of chromium and silicon, one obtains an increase in electrical resistance, but with a small decrease the initial permeability.

Beispiel z Die Legierung enthält 46 °/o Nickel, 46 0/0 Eisen, 5 % Chrom, 3 % Silicium; in der Gestalt von in der Wärme behandelten Lamellen hat sie eine Anfangspermeabilität von i 25ä und einen elektrischen Widerstand von io5 Mikrohm/cm3. Be.ispiel3 Wenn in der Legierung nach Beispiel i das Silicium durch Aluminium ersetzt wird, geht die Anfangspermeäbilität auf z 4oo zurück, der elektrische Widerstand bleibt praktisch derselbe.Example z The alloy contains 46% nickel, 46 0/0 iron, 5% Chromium, 3% silicon; in the form of heat-treated lamellae it has an initial permeability of i 25 Å and an electrical resistance of io5 microhm / cm3. Example 3 If in the alloy according to Example i the silicon is replaced by aluminum the initial permeability goes back to z 400, the electrical resistance remains practically the same.

Zur Verwendung in Transformatoren für Hörfrequenz ist es notwendig, die wirksame Perineabilität zu kennen, d. h. die Pernieabilitat bei einem stetigen polarisierenden Gleichstr omfeld zusammen mit einem Wechselstroinfeld. Zu diesem Zweck wurden aus der unter Beispiel i angegebenen Legierung Stanzstücke von T- und U-Forin hergestellt und so zusammengeschichtet, daß sich zwei rechteckige Öffnungen ergaben, in «-elche die Windungen eingebracht wurden. Nach der Wärmebehandlung; Bewicklung und Untersuchung wurden folgende Ergebnisse festgestellt: Mit einem Gleichstromfeld von i Gauß wurde eine wirksame Permeabilität von i öoo bei einem Wchselstromfeld von o,2 Gauß bei einer Frequenz von i ooo Perioden festgestellt. Die wirksame Permeabilität bei veränderlichen Wechselstromfeldern zwischen o,oi und o,5 Gauß war praktisch eine gerade Linie. Diese Eigenschaften machen die beschriebenen Legierungen unschätzbar wertvoll für den Bau von Hörfrequenztransformatoren, die eine gleichmäßige Verstärkung über den ganzen Bereich der musikalischen Skala erfordern: Wenn man wünscht, daß die Anfangspermeabilität größer als i 5oo sein soll, so wird der Nickelgehalt auf Kosten des Eisengehalts vergrößert. Eine solche Legierung, die 53 % Nickel, 44 % Eisen, 1,5 °/o Chrom und 1,5 % Silicium enthält, hat in Gestalt von gestanzten Ringstücken oder Drahtspulen oder Bändern, Streifen o. dgl. nach einer geeigneten Wärmebehandlung eine Anfangspermeabilität von z Soo und einen elektrischen Widerstand von 75 Mikrohm/cm3.For use in transformers for audio frequency it is necessary know the effective perineability, d. H. the perniciousness at a steady rate polarizing direct current field together with an alternating current field. To this Purpose were stamped pieces of T and from the alloy specified under Example i U-Forin made and stacked together so that there are two rectangular openings revealed, in which the windings were made. After the heat treatment; The following results were found for wrapping and examination: With a direct current field an effective permeability of 10000 with an alternating current field became one Gaussian of 0.2 Gauss at a frequency of 10000 periods. The effective permeability with variable alternating current fields between o, oi and o, 5 Gauss was practical a straight line. These properties make the alloys described invaluable valuable for the construction of audio frequency transformers that provide uniform amplification across the musical gamut require: If you wish the initial permeability should be greater than i 500, the nickel content is increased Increased cost of iron content. Such an alloy, which contains 53% nickel, 44% Iron, containing 1.5% chromium and 1.5% silicon, has the shape of stamped ring pieces or wire spools or ribbons, strips or the like after a suitable heat treatment an initial permeability of z Soo and an electrical resistance of 75 microhm / cm3.

Zweckmäßig kann Kupfer in Beträgen von nicht mehr als 5 °/o zugefügt werden; vorzugsweise geschieht dies auf Kosten des Nikkelgehalts. Beispiel 4 Eine Legierung der folgenden Zusammen-Setzung : 4801, Nickel; 44'/, Eisen, 1,5'/" Chrom; 1,59o Silicium; 5'1" Kupfer, hat in der Gestalt von in der Wärme behandelten Lamellen eine Anfangspermeabilität von r 6öo und einen elektrischen Widerstand von 78 Mikrohm/cm3. Proben in Gestalt von bewickelten Lamellen ergaben bei einem Gleichstromfeld von i Gauß und einem Wechselstromfeld von o,2 Gauß bei einer Frequenz von i ooo Perioden die wirksame Permeabilität zu i o5o. Die wirksame Permeabilität bei veränderlichen Wechselstromfeldern zwischen o,oi und o,5 Gauß war praktisch eine gerade Linie.It is advisable to add copper in amounts not exceeding 5 ° / o; preferably this is done at the expense of the nickel content. Example 4 An alloy of the following composition: 4801, nickel; 44 '/, iron, 1.5' / "chromium; 1.59o silicon; 5'1" copper, in the form of heat-treated lamellae, has an initial permeability of r 60o and an electrical resistance of 78 microhm / cm3. Samples in the form of wound lamellae showed the effective permeability of 1050 with a direct current field of i Gauss and an alternating current field of 0.2 Gauss at a frequency of 100 cycles. The effective permeability with varying alternating current fields between o.oi and o.5 Gauss was practically a straight line.

Claims

PATENT CLAIMS: i. The use of a practically carbon-free Alloy of 40 to 50% iron, 42% or more nickel with or without added manganese, 1 to 5 "/" silicon or aluminum and 1 to 5 "/ o chromium or another element that increases the electrical resistance than the inductive one Loading material for telegraph and telephone conductors, and for the cores of audio frequency transformers and current transformers, the alloy being subjected to heat treatment, to develop their magnetic properties.

2. The use of an alloy according to claim i with .a.5 to 55 °! "nickel as an inductive loading material for Telegraph and telephone conductors, and for the cores of audio frequency transformers and strornivandlers.

3. The use of an alloy according to claim i or a with an addition of not more than 5 ° @ o copper as an inductive load material for Telegraph and telephone conductors and for the cores of audio transmission formulators and current transformers.