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软磁材料直流磁性能开路样品测量开发进程
永逸科技 | 2019-06-27 11:03:16    阅读:236   发布文章

  近年来,随着对工业产品质量和安全要求的不断提高,无损检测在科学研究和工业生产中的地位及其作用越来越显得重要。作为无损检测的一个重要组成部分的磁性检测技术,也应当与时俱进,配合需求积极发展相关测量设备。
  磁性是物质的基本物理属性之一,铁磁性材料的磁性表现为得尤其明显。软磁材料直流磁性能测量,目前常用的方法有:GJB937-1990ASTM材料与实验标准A341A341MA342GB 13012-2008GBT-3656-2008GBT-13888-2009等相关标准,包含软磁材料环形样品直流磁性能测量方法、弱磁磁导率测量方法、开路样品矫顽力抛移测量方法、矫顽力计测试方法和采用磁导计对条棒直流磁性能测量方法等。
  开路样品的直流磁性能测量近年来需求尤为迫切,因为其测试方法更适合用户对原材料和材料处理工艺的评估,我们近年也不断接到用户对开路样品磁性能检测和提供相应磁测量设备的要求,如:ABBSchneider、包头韵升、长盈精密、哥尔声学、天龙股份、蓝思科技、万安科技、比亚迪、上海传奇、绍兴康健、万宝电器、中国特检、聚昶精密慈溪博恒、精益飞达等企业。因此在这方面进行了一些开发上的投入,并取得了一些经验和成绩,为汽车零部件、低压电器开关、电磁阀、磁场屏蔽导磁材料加工和应用行业提供满足开路圆棒准确测量Hc和饱和Bs测试的装置,并通过了德国Knorr-Bremse AG工程师的现场考察评估,在行业中已经具有了一定的影响力。
  几种方法之间测试结果是否一致?相互之间是否可以进行交叉检验溯源?那种测试方法是最可靠的测试方法?这诸多问题如何解决都是我经常思考和梦寐以求获得答案的,常在大脑中不断将标准所罗列的方法进行相互比较,构思结构和分析关联,手中书籍《磁学及磁性材料导论》、《材料磁性的冲击法和电桥法测量》、《现代磁性材料原理和应用》、《磁测量基础》、《动态磁性测量》、《磁性测量原理》、《常用钢材磁特性曲线速查手册》等,只要有相关内容的章节都学习和了解一下,但毕竟搞磁测量是半路出家,不具备扎实的理论基础,只能在头脑中形成一个大致框架,不断摸索前行。
  对磁测量仪器的开发,我们总是会不计成本和不辞辛苦,因为只有这样我们才能在行业中开出一条属于自己发展的道路,将企业定位为磁测量专家型企业,需要我们这样走。或许是我们的努力感动了上苍,今年三月,在中科院陆俊博士组建的“磁测量及应用”群中发出的一张对开路样品进行退磁因子修正的测试报告(见下图),有缘被研究了一辈子退磁因子修正方法的陈笃行教授看到,并与我通过微信取得联系,相互发邮件不下100余次,开启了我们开路样品磁性能测量设备的研究课题旅程。

 

注:采用我们设备FE-2100SD45#钢进行开路测试,曲线的退磁因子修正只是我们参考Osborn1945年提出的修正长椭球的方法进行编程,然后根据测试样品经验确定的修正系数,获得磁化曲线和磁滞回线及其相关参数Br HcBs等参数供用户参考,修正方法是现在看来是非常可笑的,甚至我还有建立在长椭球方法上的其他修正方法,修正快捷但没有理论支撑,只是一种简易的手段。

  陈笃行
老师目前为西班牙巴塞罗纳自治大学教授,多年来在国际前沿一直从事各种材料交直流电磁测量、以及应用磁学应用超导领域的理论和实验研究。曾为IEEE Transactions on Magnetics杂志编委会成员、现任IEEE Magnetics Letters 杂志编审部成员。Physical Review, Physical Review Letters, Journal of Applied Physics, Superconductor Science and Technology等十二家国际科学杂志特约审稿人,在国际上享有声望。发明准确计算退磁因子的方法导致一项ASTM弱磁测量标准A342的重大修订。
  公司技术骨干三月份到北京与陈老师进行交流,陈老师确定四月份对永逸科技进行现场考察。原计划考察时间为3天,进行一些测试方法交流和下一步测试数据的整理,但永逸科技的实验平台超出了陈老师的预期,第一天接触就决定考察时间修改为7天,并不辞连续坐了7个多小时的高铁疲乏,马上开始样品测试和指导向礼雄根据他的修正方法进行软件编程(见照片)。相聚7天挑灯实验和探讨,那气氛值得永远回忆!同时陈笃行教授也接受了湖南省永逸科技有限公司的聘请,成为了永逸科技的技术顾问,并着手解决软磁材料开路样品磁性能测试设备的开发。该课题也犹如有了经验丰富船长,开始向着已经70多年没人研究的开路样品退磁因子修正技术启航!

注:陈笃行教授现场指导向礼雄总工进行修正软件编程

历时4个月我们完成的工作如下:
  
阶段一、开路样品退磁因子修正方法软件编程;
  
阶段二、多种材料开路样品测试和退磁因子修正(见附件45#钢);
  
阶段三、不同长度开路样品测试和退磁因子修正(见附件Cr13材料);
  
阶段四、开发完成FE-2100HC矫顽力计测量Hc,验证Hc的准确度;
  
阶段五、开发B类磁导计测试磁滞回线及相关曲线参数,验证修正数据;
  
阶段六、发现B类磁导计退磁因子依然严重,确定设计理想的磁导计为下一个课题。


注:45#钢采用多种退磁因子修正和采用磁位势线圈磁导计测试结果比较

 

注:Cr13材料不同长度退磁因子修正和采用磁位势线圈磁导计测试结果比较

  在整个研制过程中,感觉都行云流水,验证了陈笃行老师说的做任何事情都必须建立在相关理论基础上少走弯路,节约时间和节约开发成本。开发期间我们也采用国外相关磁导计测试设备进行了开路样品的检测,发现存在偏离。陈笃行老师说:我们不要等别人承认,而要不断的完善自己,我们要坚定目前开发的开路圆棒样品退磁因子修正结果将是全球最精确的!我们目前设计的磁导计已经验证接近于开路长径比
r=20情况下修正的结果,相信我们研究的精确开路样品退磁因子修正将有可能作为以后检验磁导计水平的参考标准,它也将为我们后期开发采用理想的磁导计提供参考依据,因为目前尚没有任何机构可以检验磁导计测试结果是否准确,只有我们可以做到的。采用磁导计进行开路样品测试其退磁修正模型将更为复杂,但开路无穷长开路样品肯定是测试准确性的唯一标准。在研究中不断发现磁测量存在的问题才是磁测量发展和磁测量研究工作者永恒的课题。


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