Neuer weichmagnetischer Sensor am IEM
Zur erweiterten Charakterisierung der magneto-mechanischen Kopplung wurde im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Gezielte Eigenspannungsnutzung Elektroblechen zur Steigerung der Energieeffizienz“ ein neuartiger magnetischer Sensor entwickelt und beschafft.
Herkömmliche magneto-mechanische Sensoren erlauben entweder die skalare Vermessung unter ausschließlich parallel ausgerichteten magnetischen Feldgrößen und mechanischer Spannung oder vektorielle Messungen der magnetischen Feldgrößen bei frei einstellbaren ebenen Spannungszuständen, die jedoch in der Regel auf mechanische Spannungen von maximal 30 MPa limitiert sind. In Zusammenarbeit mit der Firma Brockhaus Measurements wurde eine neuartige Messtopologie entwickelt welche die Vorteile beider Messmethoden vereinigt.
Der neu entwickelte Sensor erlaubt eine vektorielle Messung der magnetischen Feldgrößen unter dem Einfluss von mechanischen Belastungen bis hin in den plastischen Verformungsbereich bei verschiedenen Winkeln zwischen Magnetisierung und der mechanischen Spannung σ.
Auf der einen Seite des Sensors ist ein rotierbares Magnetisierungsjoch angebracht. Dieses Magnetisierungsjoch ist um zwei Nadeln zur Messung der in der Probe hervorgerufenen magnetischen Flussdichte und einem H-Coil zur Bestimmung der magnetischen Feldstärke erweitert. Die skalaren Feldgrößen können somit für jeden eingestellten Winkel des Magnetisierungsjoch bestimmt werden und der Regler kann sinusförmige Flussdichten einstellen.
Auf der Gegenseite des Magnetisierungsjochs befindet sich ein Vektor-Hysterese Sensor. Dieser Sensor ist statisch angebracht und ermöglicht die Messung der vektoriellen Feldgrößen bei sämtlichen vorgegebenen Kombinationen von mechanischer Spannung, magnetischer Aussteuerung und Anstellwinkel des Magnetisierungsjochs.
Eine weitere Besonderheit des Sensors stellt der Support-Rahmen zur Vermeidung von einem Durchbeugen der Probe bei Druckbelastungen dar. Über drei Stellschrauben kann die Probe derart eingespannt werden, dass ein Gleiten des Blechs im Support-Rahmen gerade noch möglich ist. Somit bleibt der innere mechanische Spannungszustand des Blechs unbeeinflusst, während die beiden Flächen des Rahmens so dicht wie möglich an der Probe anliegen. Der Bereich messbarer Druckspannungen kann hierdurch maßgeblich erweitert werden.
Als mechanische Belastungseinheit dient eine Universalprüfmaschine mit einer Maximalkraft von 2 kN die für alle herkömmlichen Blechdicken eine Belastung bis hin zum mechanischen Versagen der Probe erlaubt.