關(guān)于軟磁材料開路樣品的矯頑力的測量
在完成此項目的研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)軟磁開路樣品測量中對材料的矯頑力Hc測量并非那么簡單，參考GB/T 3656-83《電工純鐵磁性能測量方法》，GB/T 13888-92《在開路樣品中測量磁性材料矯頑力的方法》（基本參考IEC 404-7）和GB/T 3656-2008《軟磁材料矯頑力的拋移測量方法》均存在較大的問題，即采用標準規(guī)范進行軟磁材料開路樣品的矯頑力測量，可能會存在較大的負偏離，并隨材料的長徑比增加偏差減小，隨材料的矯頑力增大長徑比要求降低。
就*新GB/T 3656-2008《軟磁材料矯頑力的拋移測量方法》有以下兩點是值得推敲的：
1、試樣制備：試樣應(yīng)為長條型，長寬（或直徑）比小于10mm，薄板試樣推薦尺寸為：長（200±0.3）mm，寬（20±0.2）mm，厚1mm~4mm，棒形試樣推薦尺寸為：試樣長200±0.2mm，直徑10±0.2mm（即長徑比γ=20），試樣平直，截面積均勻，不得有明顯的孔洞、毛刺和腐蝕等缺陷。
2、結(jié)果表示：測量結(jié)果的有效位數(shù)應(yīng)根據(jù)不確定度的評估結(jié)果確定。若測量符合本標準規(guī)定，矯頑力Hc的測量結(jié)果再現(xiàn)性以相對標準偏差表示為3%。
我們選取兩個矯頑力差異比較大的鐵磁圓柱材料棒進行相關(guān)分析。
樣品一、Q235 鋼，直徑10mm
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長徑比γ |
Hcj(A/m) |
Hmax(A/m) |
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10.7 |
865 |
30000 |
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19.2 |
908 |
30000 |
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31.9 |
930 |
30000 |
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53.0 |
940 |
30000 |
樣品二、德國4015IL（Cr鋼），直徑8mm
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長徑比γ |
Hcj(A/m) |
Hmax(A/m) |
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12.5 |
144.1 |
24000 |
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22.5 |
163.6 |
24000 |
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37.5 |
171.9 |
24000 |
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62.5 |
173.8 |
24000 |
可以發(fā)現(xiàn)對于鐵磁材料圓柱棒狀樣品測試已經(jīng)超過了標準的要求，參考GB/T 13888-92（或IEC 404-7）測試準確度5%，4015IL材料也將超出。另外GB/T 13888-92附件提到：“具有高矯頑力的試樣，長度比常常小于5：1。在這種情況下，采用在磁化時把若干段同樣的材料靠在試樣兩端，使試樣加長，有利于磁化到飽和?！睂嶋H對矯頑力較低的樣品更應(yīng)考慮采用這方法。
采用標準B類磁導(dǎo)計測試棒狀開路樣品，矯頑力為正偏差，同時偏差與極靴材料的關(guān)聯(lián)，采用DT4純鐵和1J50會存在差異。通過對磁導(dǎo)計進行校正，可以滿足對開路樣品的準確測量，這三種方法相輔相成，并可相互驗證。
近年的對器件測試Hc的要求越來越多，主要涉及繼電器行業(yè)、電磁閥和燃油噴嘴等企業(yè)用戶。意大利LE公司的的Coercimeter-03和日本理研的K-HC1000為世界范圍內(nèi)被大家認可的產(chǎn)品。 LE公司的Cr3參考IEC 404-07標準采用霍爾傳感器測試飽和充磁后，進行反向退磁，直到雜散磁場降到零，讀取此時的電流計算矯頑力；日本理研的K-HC1000通過對飽和充磁的樣品施加不同的退磁磁場，并不斷拋移測試感應(yīng)線圈（或樣品），測試磁通為零時對應(yīng)的電流計算矯頑力，兩種方法均可行，在霍爾傳感器分辨率滿足的條件下，前者測試連續(xù)性更好、數(shù)據(jù)更加準確，因此我們的FE-2100HC也采用了這樣的方法來制作。磁通計法我們采用FE-2100SD來完成，即采用模擬沖擊法測試開路樣品的磁滯回線，完全計算機自動控制，減少人為或機械的操作誤差。國內(nèi)同行可能對GB/T 13888-92（或IEC404-07）標準不太了解，所以基本上都是采用GB/T 3656磁通法測量。所以我們有必要對這兩種方法測試進行一次比較（樣品長度100mm，直徑8mm）：
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編號 |
測試方法 |
測試設(shè)備 |
測試材料 |
Hm（A/m） |
Hc（A/m） |
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1# |
磁通法 |
FE-2100SD |
國產(chǎn)Cr17 |
24000 |
586.0 |
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1# |
磁強計法 |
FE-2100HC |
國產(chǎn)Cr17 |
24000 |
585.0 |
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2# |
磁通法 |
FE-2100SD |
4015IL |
24000 |
144.10 |
|
2# |
磁強計法 |
FE-2100HC |
4015IL |
24000 |
141.28 |
說明：樣品是寧波精益軸業(yè)有限公司提供，不代表國產(chǎn)Cr17普遍性能這么差，只是購買到的產(chǎn)品差，國內(nèi)有好的；但與德國材料比較還是有差距，矯頑力滿足要求，硬度和耐磨性有差距，材料行業(yè)需要努力！
經(jīng)過1年多的對三種測試方法的課題研究，階段性獲得結(jié)論為：
1、采用FE-2100SD螺線管退磁修正法，可以滿足鐵磁圓柱長樣品的準確測量，矯頑力Hc精度可以控制在-1.0%的范圍內(nèi)，同時可滿足磁化曲線和磁滯回線以及包括*大磁導(dǎo)率um、剩磁Br和飽和磁感應(yīng)強度Bs的**測量。
2、采用FE-2100SD3配置B類磁導(dǎo)計，可以滿足長度大于100mm，直徑小于30mm，矯頑力大于100A/m的鐵磁材料開路樣品測量，矯頑力Hc精度可以控制在+3.0%范圍內(nèi)，同時可滿足磁滯回線以及包括剩磁Br和飽和磁感應(yīng)強度Bs的**測量。
3、采用FE-2100HC可以滿足可以滿足鐵磁圓柱長樣品的準確測量，矯頑力Hc精度可以控制在-1.0%的范圍內(nèi)，由于只測試Hc值，無退磁修正。
4、對于異形器件的矯頑力Hc測量，基本上以上三種方法很難達到，除非材料的矯頑力已經(jīng)超過數(shù)千A/m，如硬質(zhì)合金材料，但這恰恰正是廣大企業(yè)所急需的設(shè)備。如何解決是*關(guān)鍵的問題。
我們在與眾多的用戶溝通中，以及不斷的實驗過程中，加工了一些非標的磁導(dǎo)計來對異形器件矯頑力進行測試，目前用戶有：蘇州聚昶精密五金機械有限公司、新會ABB、寧波萬寶電器有限公司、寧波天龍股份有限公司、施耐德電氣（上海）有限公司、上海大學(xué)材料學(xué)院和常州中晶電器廠。獲得用戶的好評，基本上解決了用戶對加工器件的進廠合格檢驗，以及自己退火工藝的檢驗。
2019.1.9（用戶測試樣品按要求答疑總結(jié)）
貴公司樣品采用FE-2100HC和FE-2100SD配置螺線管測試結(jié)果如下：
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方法 |
1# |
2# |
3# |
1#+3# |
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HC |
① 67.23A/m ② 66.06A/m |
① 45.64A/m ② 44.04A/m |
① 66.06A/m ② 66.38A/m |
76.17A/m |
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SD |
簡易達接的磁導(dǎo)計無法滿足單一樣品的測量，取矯頑力基本一致的1#和3#樣品采用磁導(dǎo)計法測試三次。 |
① 82.65 A/m ② 82.78 A/m ③ 82.39 A/m |
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