Wynalazek niniejszy dotyczy zelazo- niklowego stopu magnetycznego i ma na celu stworzenie materjalu takiego o wla¬ snosciach pozadanych, zaznaczonych wy¬ bitniej, niz wykazuja to materjaly znane obecnie. Z pomiedzy wlasnosci tych nalezy podniesc wielka przenikalnosc magnetycz¬ na zwlaszcza przy malych natezeniach po¬ la magnetycznego oraz male straty zwia¬ zane z histereza. Podobne materjaly ma¬ gnetyczne moga zastepowac zelazo w rdze¬ niach przyrzadów magnetycznych lub e- lektromagnetycznych, np. przekazników elektrycznych, transformatorów lub cewek indukcyjnych, nadajac sie równiez na po* wlóke ciagla lub przerywana przewodów uzywanych w telefonji lub telegrafji.Donioslosc zelaza w praktyce elektro¬ technicznej dostatecznie jest znana. Znacz¬ na przenikalnosc magnetyczna zelaza u- czynila je materjalem niezastapionym do wyrobu rdzeni elektromagnesów np. w pradnicach, silnikach, sluchawkach telefo¬ nicznych lub przekaznikach telegraficz¬ nych. Niekiedy bywa korzystne dodanie do zelaza nieznacznych ilosci innego materja* lu, np. krzemu. Wielka przenikalnosc ma* gnetyczna zelaza sprawia, ze jest to jedy* ne tworzywo, jakie nadaje sie do przeista? czania energji elektrycznej na energje me-chanicziia lubprzeciwnie do przeksztalca¬ nia energji ^n^haaic^^j^ ,na elektryczna.W maszyril(A*elel^yc2i^ch stosuje sie zelazne rdzenie uwarstwione, w których natezenie pola magnetycznego wynosi zwykle od 2 do 5 lub wiecej jednostek C. G. S. a indukcja magnetyczna od 10.000 do 20.000 linji sil na 1 cm2 przekroju. Wy~ robowi zelaza o wielkiej przenikalnosci magnetycznej w warunkach wymienionych powyzej poswiecano wiele uwagi. Od tych wlasnosci zelaza zalezy jego pozytek w wiekszosci elektromagnesów.Stal krzemowa przewyzsza pod wzgle¬ dem wlasnosci magnetycznych zelazo zwy¬ czajne, zastosowanie jej jednak utrudnia kruchosc Tego materjalu oraz trudnosc je¬ go obróbki. Wobec tego zelazo miekkie sta¬ nowi dotad materjal najodpowiedniejszy do wyrobu elektromagnesów. Najbardziej zblizone do zelaza metale: kobalt i nikiel posiadaja przenikalnosc magnetyczna w stopniu znacznie mniejszym. Na tym sa¬ mym poziomie co nikiel i kobalt, stoi stop Heusler'a zlozony z glinu, manganu i mie¬ dzi. Prócz glinu wszystkie wymienione tu metale posiadaja zblizony ciezar i wartosc atomowa. Wartosc atomowa metali: man¬ ganu, zelaza, niklu i kobaltu charakteryzu¬ ja liczby 25, 26, 27 i 28. Metale te nazywac bedziemy pierwiastkami grupy magnetycz¬ nej.Przenikalnosc magnetyczna nie decy¬ duje wylacznie przy wyborze odpowied¬ niego materjalu magnetycznego. Przy szybkich zmianach sily magnetomotorycz- nej i powstajacego pod jej wplywem stru¬ mienia magnetycznego chodzi jeszcze o mozliwie male straty na histereze. Po¬ wstawaniu pradów Wirowych mozna zapo¬ biegac przez uzycie mozliwie cienkich bla¬ szek, przyczem wchodzi tu w gre opornosc wlasciwa materjalu. Im znaczniejsza jest opornosc wlasciwa materjalu, tern latwiej usunac prady wirowe.Materjaly magnetyczne posiadaja i po¬ za elektromagnesami liczne zastosowania.Za przyklad sluzyc moga rdzenie trans¬ formatorów. Czestokroc zachodzi potrzeba zwiekszenia opornosci indukcyjnej prze¬ wodnika elektrycznego. W takich razach wprowadzamy materjal magnetyczny w pole magnetyczne przewodnika. Na tej za¬ sadzie zbudowane sa cewki stosowane w linjach telefonicznych.Prady telegraficzne i telefoniczne sa nader slabe w porównaniu z pradami elek- trycznemi, stosowanemi do przenoszenia energji. Z tego powodu dla zwiekszenia in- dukcyjnosci przewodów sygnalizacyjnych wlaczamy wj nie cewki na rdzeniach ze¬ laznych.Wynalazek niniejszy dotyczy nowego materjalu magnetycznego, zlozonego z me¬ talów grupy magnetycznej w odpowied¬ nim stosunku, który po wlasciwej obróbce cieplnej nie wykazuje szkodliwych napre¬ zen wewnetrznych i wyróznia sie wyjatko¬ wo wielka przenikalnoscia przy malych natezeniach pola magnetycznego oraz ma- lemi stratami na histereze. Materjalem tym jest stop zelazoniklowy zawierajacy np. 78y2% niklu.Materjal ten moze byc z pozytkiem u- zyty na powloke ciagla przewodowi sygna¬ lowych, gdzie zapewnia on wyniki najpo- myslniejsze.Materjal po nadaniu mu ksztaltu osta¬ tecznego, w wypadku przewodów na kable (Krarupa) o powloce ciaglej, najwlasci¬ wiej po nalozeniu go na przewód, poddaje sie obróbce na goraco czyli wyzarzaniu. W tym celu nagrzewa sie go do temperatury okolo 875°C w piecu muflowym lub innym, a nastepnie chlodzi. Dla uzyskania jaknaj- wiekszej przenikalnosci szczególniejsza do¬ nioslosc posiada w mysl wynalazku niniej¬ szego szyjbkosc chlodzenia nagrzanego w piecu materjalu. Dla wzmiankowanych po¬ wyzej przewodów sygnalizacyjnych! nader wysoka przenikalnosc nie posiada szcze¬ gólniejszego znaczenia; przenikalnosc oko- - 2 —lb 2400, wystarczajaca W zupelnosci do te¬ go celu, osiaga sie chlodzeniem w .powie¬ trzu po wyjeciu przewodu z pieca- W pew¬ nych znowu przypadkach, do czego powró¬ cimy jeszcze ponizej, wypada stosowac staranniejsze zabiegi chlodnicze.Przy poslugiwaniu sie materjalem w postaci paska nakladanego na kabel, kabel ten wraz z paskiem przepuszcza sie przez rure zelazna, zaopatrzona w wewnetrzna powloke miedziana o srednicy okolo 1,27 cm. Rura posiada dlugosc okolo 140 cm, wystajac koncami mniej wiecej o 20 cm z pieca, w którym jest ona osadzona. Tem¬ perature pieca muflowego lub innego u- trzymuje sie na poziomie okolo 875°C( szybkosc zas przeciagania obwinietego przewodu przez rure wynosi okolo 23 cm na minute. iW ten sposób przewód poddany zostaje dzialaniu temperatury okolo 875°C, a po wyciagnieciu z rury studzi sie go w powietrzu do temperatury pokojowej oko¬ lo 20°C. W warunkach podobnych i przy wskazanych wymiarach osiaga sie pozada¬ na szybkosc stygniecia nagrzanego w pie¬ cu przewodu. Przewód nalezy odprowa¬ dzac od pieca w stanie wyprostowanym, zginanie go bowiem w tern stadjum wyro¬ bu obniza przenikalnosc magnetyczna.Przy zwijaniu przewodu nalezy równiez stosowac promien przynajmniej 60 cm, po¬ niewaz naprezenia, jakie powstaja przy zwijaniu lub rozwijaniu drutu na bebnach o srednicy mniejszej, moga obnizyc przeni¬ kalnosc.Przytoczony powyzej stosunek niklu i zelaza w stopie (78y2 i 211/2%) moze sie silnie zmieniac, szczególniej jezeli stop sklada sie nietylko z tych metali. Jezeli ni¬ kiel i zelazo stanowia jedyne skladniki stopu, stosunek ten zapewnia najwieksza przenikalnosc magnetyczna przy malem natezeniu pola magnetycznego. Inne do¬ mieszki poza niklem i zelazem moga zna¬ lezc zastosowanie dla róznych bardzo po¬ wodów i to nietylko w celu nadania; stopo¬ wi najwiekszej pi-zcnikalnosci magnetycz¬ nej, lecz równiez i dla celów innych. Po¬ zadana byc moze np. domieszka chromu, poniewaz chrom w ilosci stosunkowo nie¬ wielkiej podnosi opornosc stopu, ta zas o- kolicznosc sprzyja obnizeniu strat wskutek pradów wirowych w materjale. Stop zlo¬ zony z 55% niklu, 34% zelaza i 11% chro¬ mu po nalezytej obróbce cieplnej daje materjal o wielkiej przenikalnosci przy malem natezeniu pola magnetycznego.Piróby podobnego stopu przy malem natezeniu pola magnetycznego wykazuja, ze przenikalnosc jego wynosi 1000 i wie¬ cej, co znacznie przewyzsza przenikalnosc zelaza. Doskonala stal krzemowa przy na¬ tezeniu pola magnetycznego Miskiem do zera posiada przenikalnosc wynoszaca o- kolo 400. Stad wynika, ze wiekszy dodatek chromu czyni przenikalnosc stopu wyzsza od przenikalnosci zelaza, aczkolwiek nie¬ kiedy nieco nizsza niz moznaby ja osiagnac bez obecnosci chromu. Opornosc wlasciwa wskazanego zawierajacego chrom stopu wynosi 0,1 Q cm3, podczas gdy opornosc wlasciwa zelaza—zaledwie 0,011 Q cm3, a opornosc wlasciwa stopu 78% % niklu i 2iy2% zelaza — okolo 0,017 Q cm3 Pomiary przenikalnosci innych stopów niklu i zelaza wykazaly, ze pomimo znacz¬ nych odchylen w skladzie stopu przenikal¬ nosc nie ulega silniejszej zmianie. Przeni¬ kalnosc magnetyczna stopu zawierajacego 70% niklu zamiast 78x/2% po odpowiedz niem jego wyzarzeniu i ostudzeniu wyno* si przy natezeniu pola magnetycznego Mi¬ skiem zera 1400, a przy natezeniu pola okolo 0,2 jednostek ukladu. C. G. S. — o- kolo 15000, podczas gdy przy 78y2% ni¬ klu odpowiednie wartosci przenikalnosci wynosza 7000 i 38500. Sa to wiec liczby znacznie wieksze niz dla stali krzemowejf która przy tych samych natezeniach pola magnetycznego posiada przenikalnosc rów4: na tylko 400 i 1500. ^ ^ q - 1 —Przy skladzte 78y2 % niklu i Zl 1/2 % zelaza zginanie wyrobionych ze stopu dru¬ tów lub pasków zmniejsza przenikalnosc magnetyczna w stopniu mniejszym, anizeli w stopach, zawierajacych 70% i 30$ tych metali. Inmemi slowy stop zelazoniklowy posiadajacy najwieksza przenikalnosc jest odporniejszy na rozciaganie lub naprezenia wewnetrzne niz stop o innej zawartosci ni¬ klu. Okolicznosc ta nie posiada jednak znaczenia jezeli mfcterjal nie ulega wska¬ zanym naprezeniom. ' Stop o 78J/2% n&lu i -21%5B z«laza przy natezeniu pola magnetycznego prawie równem zeru posiada przenikalnosc ma¬ gnetyczna od 6000 do 9000/ Liczby te o- trzymano z szeregu doswiadczen prowa¬ dzonych przy bardzo malych natezeniach pola magnetycznego, wynoszacych od 0,01 do 0,05 jednostek C. G. S. Po wyznaczeniu wyników tych doswiadczen mozna je ekstrapolowac graficznie dla wartosci H =?= O iw ten sposób otrzymac podana powyzej wartosc przenlkalnosci przy na¬ tezeniu pola magnetycznego równem zeru.Najwyzsza osiagnieta panzenikalnosc, wy¬ noszaca 45000 do 50000 posiada stop za¬ wierajacy 78V2%--niklu przy natezeniu po¬ la magnetycznego okolo 0,1 jednostki CG. S., przyczem odpowiadajaca wartosc indukcji B wynosila 4500 do 5000 jedno¬ stek C. G. S, Wlasnosci nowego stopu niklowo-ze^ laznego nie daja sie wytlómaczyc prostem zsumowaniem wlasnosci obu skladników.Przenikalnosc stopu przy malych nateze¬ niach pola magnetycznego przewyzsza przenikalnosc niklu i zelaza, pomimo tego, ze nikiel, który wziety oddzielnie posiada przenikalnosc mniejsza od zelaza, stanowi wieksza czesc stopu, zelazo zas najbar¬ dziej magnetycznie przenikalne stanowi mniej niz % czesc tego stopu, .-.- Nalezy zaznaczyc, ze stop zawierajacy zelazo i,nikiel w stosunku, zapewniajacym przenikalnosc najwyzsza przy malych na^ tezeniaeh pola magnetycznego oraz naj¬ mniejsze straty wskutek histerezy, nie wydluza sie wcale pod wplywem pola magnetycznego o wielkiem natezeniu (H = 50 do H = 500).Na rysunku fig. 1 przedstawia krzywa zaleznosci pomiedzy opornoscia stopu ma¬ gnetycznego wedlug wynalazku a jego skladem procentowym; fig. 2 przedstawia krzywa zaleznosci pomiedzy stratami wsku¬ tek histerezy i skladem stopu, fig. 3 —¦ charakterystyke pnzenikalnosci w zalezno¬ sci od temperatury dla pewnej odmiany materjalu magnetycznego.Zaleznosc opornosci wlasciwej stopu niklowo-zelaznego od skladu stopu wska¬ zuje krzywa na fig. 1, na której rzedne przedstawiaja opornosc wlasciwa w mi¬ kroomach na cm3, odciete zas procentowa zawartosc niklu w stopie. Przy 78x/2% ni¬ klu opornosc stopu przewyzsza zarówno o- pomosc niklu jak zelaza o 50%.Mniejsza domieszka niklu nadaje sto¬ powi jeszcze wieksza opornosc wlasciwa, jednak kosztem zmniejszenia sie przeni- kalnosci. Niezawsze potrzebna jest najwyz¬ sza przenikalnosc, a wówczas zaleca sie obnizenie ilosci niklu celem otrzymania stopu o wiekszej opornosci wlasciwej (fig. 1).Fig. 2 przedstawia straty na histereze poszczególnych gatunków stopu, które od¬ powiednio do zawartosci niklu zmieniaja sie w granicach bardzo szerokich. Na tym wykresie rzedne przedstawiaja straty na histereze w ergach na cm3, przy najwiek¬ szej indukcji, wynoszacej 5000 linji na cm2 przekroju poprzecznego, odciete zas pro¬ centowa domieszke niklu w stopie.Przy 18V2% niklu strata na histereze wynosi 100 ergów. Minimum strat na histe¬ reze odpowiada wiec maksimum przenikal- nosci. Sttaty na histereze w stopie wedlug wynalazku sa znacznie mniejsze niz w in¬ nych materjalach magnetycznych; w bar¬ dzo dobrem zelazie wynosza one np. 925 — 4l —ergów na cm3 a w niklu nic mniej od 2200 ergów na cm3.Samo dokladne polaczenie skladników nowego materjalu magnetycznego nie wy¬ starcza jednak jeszcze do uzyskania wiel¬ kiej przenikalnosci przy malych nateze¬ niach pola magnetycznego. Zachodzi tu je¬ szcze koniecznosc wlasciwej obróbki ciepl¬ nej.Jak poucza doswiadczenie, stop zelaza i niklu poddac nalezy temperaturze nie nizszej od 825°C. Po ogrzaniu nalezy stop ostudzic, co powinno sie odbywac z okre¬ slona szybkoscia. W opisanym przykladzie stosujemy w tym celu studzenie w powie¬ trzu.Obróbke cieplna nalezy przystosowac do skladu stopu.Materjal magnetyczny wedlug wyna¬ lazku posiada t. zw, krytyczna temperatu¬ re wyzarzania na podobienstwo zelaza oraz innych materjalów magnetycznych. W mia¬ re ogrzewania przenikalnosc magnetyczna materjalu ostudzonego ciagle wzrasta do pewnej temperatury, poczem raptownie zaczyna spadac. Temperatura odpowiada¬ jaca punktowi zwrotu nosi nazwe tempe¬ ratury krytycznej (por. Ewing „Magnetic Induction in Iron and Other Metals" 1900 r. str. 166). Temperatura owa lezy dla sto¬ pu, o jakim mowa, znacznie nizej od 900°C i zmienia sie zaleznie od skladu stopu.Naogól temperatura krytyczna stopu we¬ dlug wynalazku wynosi od 500 do 600°C.Po dokladnem wyzarzeniu materjalu w temperaturze okolo 900°C studzi sie go do punktu wpoblizu wskazanej temperatu¬ ry, najwlasciwiej jednak do temperatury nieco wyzszej. Dla stopu skladajacego sie tylko z niklu i zelaza, zawierajacego np. 55% do 80% niklu wzmiankowana tempe¬ ratura krytyczna przypada miedzy 550 i 625°C. Studzenie z 900°C do tej tempera¬ tury nalezy uskuteczniac stopniowo w ciagu ©p. 20 minut. Chlodzenie wolniejsze nie moze jednak zaszkodzic.Nastepnie materjal chlodzi sie dalej, doprowadzajac go do temperatury otocze¬ nia. Stygniecie materjalu nie powinno sie odbywac tak szybko, by mogly powstawac niepozadane naprezenia wewnetrzne w materjale, w tym bowiem przypadku prze¬ nikalnosc magnetyczna materjalu stalaby sie niewielka. Z drugiej jednak strony sty¬ gniecie nie powinno zachodzic zbyt wolno, lecz z taka szybkoscia, by materjal w tem¬ peraturze normalnej otoczenia posiadal mozliwie najwyzsza przenikalnosc.Wyniki stygniecia stopu z rozmaitemi szybkosciami wskazuje fig. 3, na której przenikalnosc materjalu w rozmaitych temperaturach podczas stygniecia jest przedstawiona rzednemi, a odpowiednia temperatura — odcietemi krzywych R i S.Krzywe te uwidoczniaja przenikalnosc magnetyczna dwu próbek materjalu na¬ grzanych powyzej ich temperatury kry¬ tycznej i chlodzonych z rozmaita szybko¬ scia. Krzywa R podaje w rozmaitych tem¬ peraturach ponizej temperatury krytycz¬ nej przenikalnosc materjalu, chlodzonego ponizej temperatury krytycznej z szybko¬ scia najkorzystniejsza. Krzywa S natomiast uwidocznia w rozmaitych temperaturach przenikalnosc materjalu nagrzanego powy¬ zej temperatury krytycznej i chlodzonego nastepnie badzto za szybko, badz za wol¬ no. W obu przypadkach przenikalnosc mie¬ rzono przy natezeniu pola magnetycznego H = 0,03.Wynika stad, ze materjal chlodzony z szybkoscia najwlasciwsza stygnac od tem¬ peratury 600°C wykazuje najwieksza prze¬ nikalnosc w punkcie Q w sasiedztwie 550°C. W temperaturze nizszej przenikal¬ nosc materjalu tego uzyskuje wartosc naj¬ mniejsza P w sasiedztwie 480°C, a w niz¬ szej jeszcze temperaturze przenikalnosc o- siaga drugie maximum okolo 320°C. Krzy¬ wa S wykazuje, ze materjal, któremu po¬ zwolono ostygnac zbyt szybko lub zbyt wolno, posiada przenikalnosc najwieksza 5 —W temperaturze okolo 550°C, a mianowicie w punkcie Q a w temperaturach nizszych przenikalnosc maleje wraz z obnizeniem temperatury. Materjal chlodzony z szyb¬ koscia wlasciwa wykazuje znaczna przeni¬ kalnosc w normalnej temperaturze otocze¬ nia, gdy tymczasem materjal traktowany niewlasciwie w temperaturze otoczenia po¬ siada niewielka tylko przenikalnosc okolo 700-^-800, jak to wykazuje krzywa S.Wynika stad, ze chlodzenie od tempe¬ ratury krytycznej odbywac sie powinno nie za predko, dosyc jednak szybko, by uzy¬ skac najwieksza przenikalnosc magnetycz¬ na przy malem natezeniu pola magnetycz¬ nego w temperaturze normalnej. Odpo¬ wiednia szybkosc stygniecia mozna z la¬ twoscia wyznaczyc, sprawdzajac szereg próbek chlodzonych z rózna szybkoscia i ustalajac, czy otrzymamy krzywa typu krzywej R z minimum posredniem P, czy tez krzywa typu S, minimum tego pozba¬ wiona.W zwiazku z powyzszem nalezy przy¬ pomniec: 1) ze dla pewnych celów najwyz¬ sza przenikalnosc nie jest ani potrzebna ani pozadana, 2) ze szybkosc chlodzenia, zapewniajaca, najwyzsza przenikalnosc, nie moze byc dokladnie i scisle okreslona i ze zblizony don tryb chlodzenia wydac moze równiez przenikalnosc najwyzsza lub prawie najwyzsza; 3) ze niejakie do¬ swiadczenie w zwiazku z przykladem fig. 3 pozwoli okreslic najodpowiedniejszy spo¬ sób postepowania, 4) ze, jezeli trudno jest przeprowadzic próby chlodzenia na wiek¬ szej ilosci wzorców, jeden i ten sam wzo¬ rzec mozna poddac po kolei szeregowi ta¬ kich prób. Zaznacza sie równiez, ze po wy¬ kryciu najkorzystniejszej szybkosci chlo¬ dzenia, mozna powtarzajac obróbke wy¬ wolac najwieksza przenikalnosc w tym sa¬ mym wzorcu.Zaleca sie chronic materjal magnetycz¬ ny od naprezen po osiagnieciu przezen wy¬ sokiej przenikalnosci w drodze wlasciwych zabiegów wyzarzania i chlodzenia. Stwier^ dzono przy próbach owijania rdzenia mie¬ dzianego paskiem poddanym uprzednio wyzarzaniu i chlodzeniu, ze przenikalnosc ulegala zmniejszeniu. Wynika stad, ze na¬ prezenia, powstajace przy skrecaniu paiska na przewodzacym rdzeniu obnizaja prze¬ nikalnosc, jaka pasek ów juz posiadl. Naj- wlasdwiej przeto uskuteczniac obróbke cieplna po nadaniu materjalowi magnetycz¬ nemu wlasciwego polozenia wzgledem wspólpracujacego z nim przewodu elek¬ trycznego.Materjal magnetyczny wedlug wyna- . lazku nadaje sie np. na kotwice przekazni¬ ków lub rdzenie transformatorów czesto¬ tliwosci lub cewek tlumikowych o duzej in- dukcyjnosci wlasnej przy malej opornosci.Nadaje sie on równiez do wyrobu powlok ciaglych lub przerywanych do kabli. Zaj¬ muje on malo miejsca, daje oszczednosc na materjale i zmniejsza koszty wytwór¬ cze. Cewki z rdzeniami z materjalu tego znalazly zastosowanie w roli boczników magnetycznych w przyrzadach odbior¬ czych podmorskich linij telegraficznych.Materjal ten sluzyc moze równiez do bu¬ dowy rdzeni transformatorów, szczególnie takich, które pracuja przy malem nateze¬ niu pola magnetycznego np. transformato¬ rów wejsciowych linji telefonicznych. PL