КОНТРОЛЬ ОСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ В ПРАКТИКЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Синицына А.А.,Грибов В.В.,Малыгин М.А.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина


Номер: 4-8
Год: 2016
Страницы: 30-32
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Текст научной статьи

Негативное влияние магнитного поля на различные технические объекты давно имеет научное обоснование. Известно вредное влияние магнетизма на работу подшипниковых узлов турбоагрегатов. Продольная намагниченность вала вызывает намагниченность подшипника и, как следствие, магнитострикционное разрыхление его поверхностей и удержание на дорожках металлических частиц, которые разрушают их поверхности. Известно также, что при сварке намагниченных деталей происходит отклонение сварочной дуги, в результате чего нарушается качество сварного шва. Механическая обработка намагниченных деталей затруднена из-за прилипания стружки и окалины [1]. Кроме того силы магнитного взаимодействия могут негативно влиять на результат взвешивания, поскольку эти силы невозможно отличить от сил тяжести при определении массы [2]. Подавляющее большинство технических объектов на 70 - 90 % состоят из железа и его сплавов, которые одновременно представляют ферромагнитную и проводящую массу. Широко используются и другие металлы, например, алюминий, медь, которые представляют проводящие массы. Непрерывный рост энергопотребления, постоянное увеличение насыщенности технических объектов изделиями электроэнергетики, в которых протекают постоянные и переменные токи приводят к обострению проблемы вредного влияния магнетизма технических объектов и изделий на сами объекты, их элементы и окружающую среду [1]. Характерной особенностью процесса намагничивания ферромагнетиков является так называемый гистерезис, то есть зависимость намагничивания от предыстории образца. Природа ферромагнетизма может быть до конца понята только на основе квантовых представлений. Качественно ферромагнетизм объясняется наличием собственных (спиновых) магнитных полей у электронов. В кристаллах ферромагнитных материалов возникают условия, при которых, вследствие сильного взаимодействия спиновых магнитных полей соседних электронов, энергетически выгодной становится их параллельная ориентация. В результате такого взаимодействия внутри кристалла ферромагнетика возникают самопроизвольно намагниченные области размером порядка 10 -2 -10 -4 см (домены). Каждый домен представляет из себя небольшой постоянный магнит. В отсутствие внешнего магнитного поля направления векторов индукции магнитных полей в различных доменах ориентированы в большом кристалле хаотически. Такой кристалл в среднем оказывается ненамагниченным. При наложении внешнего магнитного поля происходит смещение границ доменов так, что объем доменов, ориентированных по внешнему полю, увеличивается. С увеличением индукции внешнего поля возрастает магнитная индукция намагниченного вещества. В очень сильном внешнем поле домены, в которых собственное магнитное поле совпадает по направлению с внешним полем, поглощают все остальные домены, и наступает магнитное насыщение [3]. Под остаточной намагниченностью понимают параметр, определяющий магнитное состояние материальных тел, при отсутствии внешнего магнитного поля (в общем случае, намагничивание - это вектор, величина и направление которого необязательно постоянны внутри материала). Намагничивание тела порождает неоднородное магнитное поле в пространстве и таким образом может порождать магнитные силы, действующие на другие материалы [2]. Остаточная намагниченность является одним из факторов, негативно влияющих на качество измерения, так как вызывает дополнительные погрешности при измерениях. В связи с этим не обеспечиваются нормативные требования к показателям точности. Требования к предельным значениям остаточной намагниченности различных объектов закреплены в нормативных документах. Примером может служить стандарт ГОСТ OIML R 111-1-2009 «Государственная система обеспечения единств измерений. Гири классов точности E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3, M3. Часть 1. Метрологические и технические требования» [2]. Этот стандарт содержит основные технические (основные физические характеристики) и метрологические требования к гирям, в том числе и требование прохождения испытания на остаточную намагниченность. Для исключения негативного влияния остаточной намагниченности производят размагничивание изделий. Современный рынок устройств для размагничивания предлагает к выбору различные приборы зарубежного производства. Дефицит отечественных приборов и оборудования для проведения испытаний на остаточную намагниченность и ее определения затрудняет работу в данной области. Решением проблем устранения остаточной намагниченности стало разработанное в феврале 2016 года ФГУП «УНИИМ» устройство для размагничивания UDM, которое позволяет приводить параметры остаточной намагниченности к требуемым показателям. Необходимо отметить, данное устройство является универсальным, устранению остаточной намагниченности могут подвергаться любые заготовки, детали или инструмент, которые перед использованием или обработкой требуют размагничивания. Устройство представляет собой установку, состоящую из вертикально установленного соленоида, покрытого изоляционным материалом и подключенного к блоку питания. Поперечное сечение соленоида представляет собой круг диаметром 15 см. Устройство работает с напряжением питающей сети равным 220 В при частоте сети 50 Гц. Для того, чтобы размагнитить объект, его располагают внутри соленоида так, чтобы геометрический центр объекта совпадал с геометрическим центром устройства, обеспечивается это с помощью деревянных подставок разной высоты. Цикл размагничивания начинается после нажатия кнопки на блоке питания. Для более массивных объектов одного цикла может быть недостаточно, тогда проводят несколько циклов размагничивания. Устройство предназначено для размагничивания объектов массой не более 20 кг. Так как данное устройство было сконструировано совсем недавно, то на очереди стоят такие задачи, как оформление эксплуатационных документов и проведение первичной аттестации данного испытательного оборудования. Для этого потребуется проведение ряда испытаний, необходимых для установления технических характеристик и создание программы и методики аттестации. К эксплуатационным документам относят текстовые, графические и аудиовизуальные (мультимедийные) конструкторские документы, которые в отдельности или в совокупности дают возможность ознакомления с изделием и определяют правила его эксплуатации [4]. В конкретном случае эксплуатационным документом будет являться паспорт устройства, содержащий сведения об основных технических характеристиках, комплектности, сроках службы и хранения, утилизации и др., на основании которого будет разработана программа и методика аттестации устройства. В общем виде программа и методика аттестации испытательного оборудования может включать: - объект аттестации; - цель аттестации; - общие положения; - объем аттестации; - условия и порядок проведения аттестации; - требования безопасности; - методику аттестации испытательного оборудования; - материально-техническое и метрологическое обеспечение аттестации; - требования к отчетности; - приложения. Начало эксплуатации аттестованного устройства для размагничивания UDM запланировано на конец апреля 2016 года. Данное устройство является дополнением к также недавно разработанному ФГУП «УНИИМ» прибору для измерения остаточной намагниченности TSM-2E. До недавнего времени подобное оборудование изготавливалось единственным производителем в Германии и имело высокую стоимость. Изделием фирмы Sartorius владеют только три учреждения в России - это ФБУ «УРАЛТЕСТ», ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» и ЗАО «Сартогосм». Впервые прибор TSM-2E был представлен широкой публике на Международной промышленной выставке ИННОПРОМ-2015. Отечественный измеритель имеет аналогичные немецкому прибору технические характеристики, при этом стоимость TSM-2E на порядок ниже. Измеритель TSM-2E прост в эксплуатации и полностью автоматизирован [5]. Таким образом после аттестации устройства для размагничивания и для измерения остаточной намагниченности найдут широкое применение в сфере метрологического обеспечения, а также будут незаменимыми при осуществлении деятельности, связанной с объектами, которые перед использованием или обработкой требуют размагничивания, так как появление стороннего магнитного поля в приборах и устройствах может стать причиной неисправной работы и получения недостоверных результатов.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.