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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Die Bestimmung der Permeabilitätszahl schwachmagnetischer Werkstoffe ist oft erforderlich zur Beurteilung von deren Wirkung auf das umgebende Magnetfeld. Typische schwachmagnetische Werkstoffe sind austenitische Edelstähle und "unmagnetisches" Messing. Die Permeabilitätszahl einiger dieser Werkstoffe kann sich wesentlich mit der einwirkenden magnetischen Feldstärke ändern. In den meisten Fällen finden diese Werkstoffe Anwendung im umgebenden Erdmagnetfeld. Dessen Feldstärke beträgt in Europa 35 A/m bis 40 A/m, in Fernost und in Nordamerika 25 A/m bis 35 A/m. Es gibt jedoch gegenwärtig kein Messverfahren zur Bestimmung der Permeabilitätszahl schwachmagnetischer Werkstoffe bei diesen niedrigen Feldstärkewerten. Es wurden Untersuchungen der Eigenschaften schwachmagnetischer Werkstoffe durchgeführt, die vorrangig der Herstellung verbesserter Referenzmaterialien dienten. Diese Untersuchungen haben gezeigt, dass es möglich ist, Referenzmaterialien herzustellen, die eine im Wesentlichen konstante Permeabilitätszahl im Bereich von Erdfeldstärke bis zur Feldstärke von mindestens 100 kA/m aufweisen. Herkömmliche metallische Werkstoffe können ebenfalls als Referenzmaterial verwendet werden. Ihre Permeabilitätszahl kann mit dem Referenzverfahren bestimmt werden. Es ist wichtig, dass die bei der Bestimmung der Permeabilitätszahl angewandte Feldstärke festgestellt wird, insbesondere bei herkömmlichen Werkstoffen, bei denen die Änderungen mit dem Magnetfeld groß sein können. Dieses Verhalten muss ebenfalls beachtet werden, wenn herkömmliche Werkstoffe als Referenzmaterial für die Kalibrierung bei Komparator-Verfahren benutzt werden. Der Grund ist, dass bei diesen Verfahren die magnetische Feldstärke sich über das Volumen der Probe ändert. Dies macht es schwierig, die bei der Kalibrierung gültige Permeabilitätszahl anzugeben. In Fällen, in denen die Einwirkung des schwachmagnetischen Werkstoffs auf das umgebene Erdmagnetfeld kritisch ist, sollte die direkte Messung dieses Effekts mit einem empfindlichen Magnetometer in Betracht gezogen werden. Diese Norm legt ein Solenoid-Verfahren, ein Verfahren mit Bestimmung des magnetischen Moments, ein Verfahren mit magnetischer Waage und ein Permeabilitätsmessverfahren für die Bestimmung der Permeabilitätszahl schwachmagnetischer Werkstoffe (einschließlich austenitischen Edelstahls) fest. Sowohl das Verfahren mit magnetischer Waage als auch das Permeabilitätsmessverfahren sind Vergleichsverfahren, die mit Hilfe von Referenzmaterialien kalibriert werden, um den Wert der Permeabilitätszahl der Probe zu bestimmen. Der Bereich der Permeabilitätszahl für jedes dieser Verfahren ist in einer Tabelle angegeben. Die genannten Verfahren sind für Feldstärkewerte zwischen 5 kA/m und 100 kA/m geeignet. Das Solenoid-Verfahren ist das Referenzverfahren. Das beschriebene Verfahren mit Bestimmung des magnetischen Moments wird hauptsächlich zur Messung der Permeabilitätszahl von Normgewichtsstücken benutzt. Es werden zwei Komparator-Verfahren beschrieben, die in der Industrie benutzt werden. Diese können mit Hilfe von Referenzmaterialien kalibriert werden, für die die Permeabilitätszahl mit dem Referenzverfahren bestimmt wurde. Wenn verwendbar, kann ebenfalls das Verfahren mit Bestimmung des magnetischen Moments benutzt werden. Die Abmaße des Referenzmaterials müssen sorgfältig berücksichtigt werden, wenn es um die Bestimmung der Unsicherheit des Kalibrierwertes aufgrund der Entmagnetisierung geht. Zuständig ist das DKE/K 171 "Magnetische Legierungen und Stahl" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE.

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Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/K 171 - Magnetische Legierungen und Stahl