电工钢片和钢带密度的测定方法优化

1.适用范围

该密度测量方法仅适用于无取向电工钢片（带），并且其硅的质量分数不大于4%，杂质的总质量分数不大于0.4%，含铝质量分数范围为：[0.17w（Si）-0.28]≤w（Al）≤[0.17w（Si）+0.28]。

2.测量原理

电工钢片和钢带的密度ρ_m与硅和铝的含量有关。实验表明，密度ρ_m与容易测量的密度与电阻率ρ的乘积ρ_mρ几乎是简单的线性关系，如图2-12所示。因此，可以通过测量密度与电阻率的乘积ρ_mρ直接导出密度的测定值。

图2-12 电工钢板的密度ρ_m和密度ρ_m与电阻率ρ的乘积ρ_mρ关系图

图2-12所示的线性关系是由实验数据的线性回归得出的，并符合式（2-22）的经验关系式：

ρ_m=ρ₀-k_nρ_mρ （2-22）

式中 ρ_m——电工钢片或钢带的密度，单位为kg/m³；

ρ₀——常数，取7973kg/m³；

ρ——电阻率，单位为Ω·m；

k_n——常数，取89200（Ω·m）^-1。

3.爱泼斯坦样测量方法

（1）试样　爱泼斯坦样中使用的钢板试样符合下述尺寸：

1）宽度b=（30±0.2）mm；

2）长度满足：280mm≤l≤320mm。

3）剪切试样的长轴方向应和轧制方向平行。

4）除了电接触的部位外，其他部位不必去除氧化物或其他绝缘涂层。

（2）试验方法　若电流均匀流过检测试样，爱泼斯坦试样上长度方向两触点间的电阻R可容易地测量出来，并且有如下关系式成立：

式中 b——试样宽度，单位为m；

d——试样厚度，单位为m；

l——试样长度，单位为m；

l_e——试样上两电触点的间距，单位为m；

m——试样质量，单位为kg；

ρ_m——无绝缘层试样的密度，单位为kg/m³；

R——电阻，单位为Ω；

ρ——电阻率，单位为Ω·m。

（3）根据关系式测定乘积ρ_mρ的值，然后由图2-12读出相应ρ_m的值。

4.单片样测量方法

（1）试样　单片样使用的钢板试样应符合下述尺寸要求：

1）宽度，b=500mm。

2）长度，l=500mm。(www.xing528.com)

3）符合GB/T 13789—2008的要求。但是，矩形单片试样的尺寸可在如下范围变化：500mm≤b≤600mm和500mm≤l≤600mm。

（2）试验方法　根据两维保形映射理论，对于一个均匀厚度和任意形状的物体有下述关系：

图2-13 检测试样上的触点分布

式中 ρ——电阻率，单位为Ω·m；

l——单片样的长度，单位为m；

b——单片样的宽度，单位为m；

R_{AB CD}——电阻值，单位为Ω，其值由加在C和D触点上的电位差以及通过触点A和B的单位电流得出，A、B、C、D触点应尽可能小并在试样的边缘随意分布，如图2-13所示；

R_{BC AD}——电阻值，单位为Ω，其值由加在D和A触点上的电位差以及通过触点B和C的单位电流得出，A、B、C、D触点应尽可能小并在试样的边缘随意分布，如图2-13所示。

（3）根据关系式测定乘积ρ_mρ的值，然后由图2-12读出相应ρ_m的值。

5.检测设备

（1）共同要求　爱泼斯坦样测量方法和单片样测量方法的共同要求如下：

1）一台准确度为±0.1g以内的天平，可测量试样的质量m。

2）一台准确度为±0.5%以内的长度测量装置，可测量试样的长度l和宽度b。

3）一台稳定低压直流电源，可提供1～10A的直流电流。

4）一台准确度为±1%以内的电阻测量装置，可测量试样的电阻。

5）一台试样电测量接触装置，包括一个可实施接触的基座，一块在触点之间比试样略小的支撑平板，在对应触点的试样边缘每边有不超过5mm（对单片样不超过10mm）的空间，支撑平板的厚度应使触点接触处于其上的试样。

（2）爱泼斯坦样测量方法的要求 与爱泼斯坦样进行电接触的装置采用四个触点：两个装在可拆卸桥架上的电位触点（触针）和两个固定在基座上的电流触点。四个触点沿试样轴线排布，两个电位触点位于两个电流触点之间。电流触点包含两个簧片使得其能与试样在整个宽度上良好地接触。电位触点的间距应超过200mm。电位触点与电流触点的最小距离不小于试样宽度（电位触点的间距l_e按±0.5mm以内的准确度至少测定一次）。除了电接触的部位外，其他部位不必去除氧化物或其他绝缘涂层。

图2-14 触点支架机构截面示意图

（3）单片样测量方法的要求 如图2-14所示，四个触点头部尖锐（如具有1mm的曲率半径），并装在基座的固定架上。这些触点按±1mm以内的准确度对称地安放在试样轴线上。安放于相对位置的触点对的间距可以在另一对触点构成的轴线的对称方向上变化，这样可适应不同的试样尺寸（此时支撑平板的尺寸也需要作相应的调整）。不同位置的定位孔或可调节沟槽使得触点支架可以固定在需要的位置。触头借助弹簧的弹性抵压在试样的边缘。触头的刃部同试样的边缘垂直。此机构可以用一个小的相对支架可动的触块，以及支架与压在试样边缘的触块间的一个弹簧组成。可动触块连在支架上，或插在支架上的插孔中，并通过一段焊接在两部分上的软导线相连。

6.测定步骤

（1）总则　称量试样的质量，并用长度测量器具测量试样的长度和宽度。测量在室温为（23±5）℃下进行，测量时室温应保持恒定。

（2）爱泼斯坦样测量步骤 接通电路，并根据材料的厚度和性能选择1～5A的电流加载到试样上。如使用相同准确度的四端欧姆表，也可以采用较低的电流。读出电压和电流值。将电流反接并设置到此前的相同值，再次读出电压值。电阻值R由两次电压值除以电流值后再计算平均值给出。

（3）单片样测量步骤　按图2-15接通电路。在试样的A和B触点间加载2～10A的电流，以给出具有特定准确度的电压值读数。如使用相同准确度的四端欧姆表，也可以采用较低的电流。读出电压和电流值。将电流反接并设置到此前的相同值，再次读出电压值。电阻值R_{AB CD}由两次电压值除以电流值后再平均给出。交换电路连接方式，对调A和C等触点，电阻值R_{BC DA}按同样的方法得出。

图2-15 测量单片样电阻值R_{AB CD}的电路

7.注意事项

1）考虑到生产的电工钢板卷边缘可能出现明显厚度变化，而此厚度变化可能对测量的准确度有一定影响，故制样时应尽量在板卷中间取样，避免边缘厚度变化的影响。

2）测量在室温为（23±5）℃下进行。