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Prüfjoch zum Messen magnetischer Kennwerte Die laufende Prüfung von
Stählen auf ihre magnetischen Eigenschaften, z. B. die Überwachung von Stahl für
Dauermagnete, erfordert bei der großen Zahl der zu messenden Einzelproben einen
erheblichen Zeitaufwand, wenn man mit den bisher bekannten Verfahren die magnetischen
Kennwerte, wie Remanenz, Koerzitivkraft oder gar ein zusammenhängendes Stück der
Magnetisierungskurve, aufnehmen wollte. Die meisten Verfahren liefern überdies nicht
unmittelbar die richtigen Größen, die man z. B. für die Aufzeichnung der Induktion
in Abhängigkeit von der Feldstärke braucht, sondern erfordern die Anwendung der
sogenannten Scherung, die von Fall zu Fall ermittelt werden muß. Ein weiterer Nachteil
gebräuchlicher Meßanordnungen besteht darin, daß die zu untersuchenden Probestücke
engen Bedingungen hinsichtlich ihrer Längen und Querschnitte unterworfen sind, so
daß in den wenigsten Fällen der verwendungsfertige Magnet, sondern meist nur besonders
angefertigte Stücke stichprobenweise untersucht werden können. Das ist besonders
störend, wenn die magnetischen Eigenschaften stark vom Querschnitt und den dadurch
bedingten Abkühlungsverhältnissen abhängig sind, da dann Proben und Fertigstücke
überhaupt nicht vergleichbar sind. An sich gibt es selbstverständlich laboratoriumsmäßige
Verfahren, um die magnetischen Eigenschaften beliebiger Stücke mit jeder gewünschten
Genauigkeit zu bestimmen; ihre praktische Anwendung ist jedoch ausgeschlossen, vor
allem durch den mit der geforderten Genauigkeit unverhältnismäßig anwachsenden Zeitaufwand.
Die Notwendigkeit der Überwachung der Gleichmäßigkeit der Lieferungen sowie insbesondere
der Ausscheidung schlechter Stücke hat daher zur Konstruktion sogenannter Magnetprüfer
geführt, die zwar eine sehr rasche Durchprüfung sämtlicher Stücke erlauben, dafür
aber auch nur Vergleichszahlen liefern,. die lediglich innerhalb einer Reihe gleichwertiger
Stücke als Anhalt für deren Bewertung dienen können, die aber mit den physikalisch
definierten Grundeigenschaften des Materials nur in einer losen, jedenfalls unbekannten
Beziehung stehen. Bei einem bekannten Prüfapparat sind .zwei je mit einer Magnetisierungsspule
versehene U-förmige Joche vorhanden, zwischen denen das Probestück eingeklemmt wird,
so daß die beiden Joche symmetrisch zu diesem liegen und in Parallelanordnung mit
ihm zusammenwirken.
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Die vorliegende Erfindung setzt sich nun die Aufgabe, ein Prüfjoch
zum Messen 'der Kennwerte magnetischer Teile zu schaffen, das die Arbeitsgeschwindigkeit
der vorgenannten Gruppe von Geräten ermöglicht und dabei die Vorteile bietet, physikalisch
definierte Größen zu liefern, etwa Remanenz und Koerzitivkraft oder allgemein die
Induktion in Abhängigkeit von der Feldstärke, und weitgehend unabhängig
zu
sein von der Probeform. Erfindungsgemäß wird ein solches Prüfjoch dadurch hergestellt,
daß symmetrisch zu einem gemeinsamen Mittelsteg magnetische Kreise angeordnet sind,
die Magnetisierungsspulen derart aufweisen, däg die Kreise praktisch gleiche Flüsse
führen, d Mittelsteg dagegen selbst flußlos ist, und dä$ der beim Einsetzen eines
Probestückes in den einen Kreis im Mittelstag auftretende Fluß gemessen wird. Dieser
Fluß im Mittelsteg kommt dadurch zustande, daß durch das Einsetzen des Probestückes
die Symmetrie gestört wird. Der Fluß im Mittelsteg -bildet dabei ein Maß für den
Probefluß..
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Als besonders vorteilhaft hat sich ein Prüfjoch aus zwei mit Magnetisierungsspulen
versehenen Jochhälften aus weichem Eisen erwiesen, die; vorzugsweise U-förmig oder
hufeisenförmig und mit den Schenkeln einander zugekehrt, derart angeordnet sind,
daß die eine Jochhälfte auf einem fest angeordneten Mittelsteg aus weichem Eisen
verschiebbar ist. Der Mittelsteg wird zweckmäßig in zwei Teilchen ausgeführt, zwischen
denen dann eine Meßvorrichtung, beispielsweise eine mit Hilfsstrom betriebene Drehspule
oder eine Unipolarmaschine, zum Messen des durch die Mittelstege hindurchgehenden
Kraftflusses eingefügt werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Prüfjochs gemäß
der Erfindung dargestellt. Abb. z zeigt eine Ansicht von vorn, Abb. 2 einen Grundriß
des Prüfjochs. Entsprechende Teile sind in beiden Abbildungen mit den gleichen Bezeichnungen
versehen: X ist die eine Jochhälfte, die auf dem fest angeordneten Mittelsteg
d verschiebbar ist. Die Jochhälfte A besitzt sorgfältig gearbeitete
Gleitflächen, in die der Mittelsteg d derart eingepaßt ist, daß guter magnetischer
Schluß zwischen beiden Teilen vorhanden ist: B ist die zweite Jochhälfte, welche
ebenso wie die Jochhälfte A Magnetisierungsspulen c trägt, jedoch mit dem Mittelsteg
e starr verbunden ist. f ist eine mit Hilfsstrom betriebene, mit einem Eisenkern
und einer Ablesevorrichtung versehene Drehspule, mittels deren der durch die Mittelstege
d, e hindurchgehende Kraftfluß gemessen wird. Die Ablenkung der Drehspule
ist bekanntlich proportional dem Spulenstrom und der Feldstärke im Luftspalt; die
Ablesung erfolgt, wie üblich, durch einen nicht gezeichneten körperlichen oder Lichtzeiger.
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Die Joche A, B mit den Magnetisierungsspulen c sind in bezug
auf den Mittelsteg symmetrisch ausgeführt, und die Magnetisierungsspulen sind dabei
elektrisch derart in Reihe geschaltet, daß sie bei Stromdurchgang einen geschlossenen,
gemeinsamen Kraftfluß erzeugen, der z. B. bei einer gewissen Stromrichtung vom Jochteil
B, Jochschenkel b1, über den rechten Luftspalt s nach dem Jochschenkel a1 des Jochteils
A und von da über den Jochschenkel a= und den linken Luftspalt t nach dem Jochschenkel
b2 des Jochteils B zurückverläuft. Wenn n«:.den Luftspalten zwischen den Schenkeln
der äochhälften ein Probestück nicht eingespannt ist der magnetische Kreislauf vollkommen
'.. symmetrisch, so daß durch die Mittelstege keine Kraftlinien verlaufen. Führt
man nun in einem der Luftspalte, beispielsweise s, eine Probe g ein, so wird dadurch
ein zusätzlicher Fluß entstehen, der sich wieder zu schließen sucht. Als bequemster
Weg dazu bieten sich die Mittelstege mit ihrem verhältnismäßig kleinen Luftweg;
hierüber verläuft daher der Hauptteil der von der Probe stammenden Induktionslinien.
Ein kleiner Teil schließt sich auch über den anderen Luftspalt t zwischen
den Jochschenkeln a2 und b-; doch bleibt das Verhältnis beider unter den praktisch
vorkommenden Bedingungen immer erhalten, so daß eine einmalige Eichung genügt. Es
ist, wie auch bei anderen magnetischen Prüfgeräten, zweckmäßig; den Hilfsstrom in
der Drehspule umgekehrt proportional zum Querschnitt der zu untersuchenden Stahlprobe
zu machen, da dann der Ausschlag des Zeigers proportional zum Verhältnis Gesamtfluß
im Mittelsteg Probenquerschnitt ist. Mit Hilfe des vorbeschriebenen Prüfjoches wird
also, und das ist das Charakteristische des Erfindungsgedankens, der magnetische
Kreis durch symmetrische Anordnung in bezug auf den Mittelsteg in Kreise aufgeteilt,
von denen der eine durch d, e; b1, s, a1, der andere durch d, e, b'=,
t, a1 gebildet wird, wobei der gemeinsame Mittelsteg d, e zunächst flußlos
ist, jedoch einen magnetischen Fluß führt, sobald das Probestück g in den Luftspalt
s des einen Kreises eingesetzt wird.
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Mit einem solchen Prüfjoch läßt sich die Feststellung der magnetischen
Kennwerte der Proben auf schnelle und einfache Weise mit der erforderlichen Genauigkeit
ausführen. Dabei ist zur vollständigen Kennzeichnung des magnetischen Verhaltens
von Stähl insbesondere auch die Bestimmung der Feldstärke in der Probe wesentlich,
bei der eine gewisse Induktion erreicht wird. Gerade diese Aufgabe läßt sich bei
den bisher gebräuchlichen Prüfgeräten nur unvollkommen oder wenigstens nur umständlich
und mit großem Zeitaufwand lösen. Mit dem Prüfjoch gemäß der Erfindung wird sie
besonders einfach und schnell unter Zuhilfenahme eines Meßgenerators Hgelöst, von
dem ein Ausführungsbeispiel in Abb. 3 für sich dargestellt ist. Er besteht aus einer
auf einem geeigneten Träger angebrachten Spule i, die von einem Synchronmotor k
in Umdrehung versetzt wird. Da der übliche Lichtstrom stets 5o Perioden besitzt,
ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spule mit weitaus genügender Genauigkeit als
gleichbleibend anzusehen. Bringt man nun die rotierende Spule, wie in Abb. 2 dargestellt,
in
die Nähe der Probe g, so wird in der Spule eine Wechselspannung
erzeugt, die wegen des stetigen Übergangs der Tangentialkomponente der Feldstärke
in der Probe proportional ist. Diese Wechselspannung kann mittels eines Kollektors
l und der Schleifbürsten m gleichgerichtet und so an einem empfindlichen Gleichstrominstrument
abgelesen werden.
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Durch Verwendung des Prüfjochs und des Meßgenerators in der geschilderten
Anordnung können die Feldstärke und die zugehörige Induktion an weitgehend beliebig
gestalteten Proben aus stationären Zeigerausschlägen ermittelt werden, und zwar
ohne die sonst notwendigen, an der abgelesenen Feldstärke anzubringenden Verbesserungen
(Scherung). Die Messung kann also praktisch so schnell vor sich gehen, wie das Notieren
der Einzelwerte geschehen kann. Es würde auch keine grundsätzliche Schwierigkeit
bedeuten, die beiden Zeigerausschläge nach einem der hierfür gebräuchlichen Verfahren
rechtwinklig zusammenzusetzen und so z. B. mittels eines Lichtzeigers die Magnetisierungskurve
auf einer lichtempfindlichen Schicht selbsttätig aufzuzeichnen.