додати матеріал


Отримання магнітопроводів з феритів і магнітодіелектриків

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ІНСТИТУТ
Радіотехніки, електроніки і АВТОМАТИКИ
(Технічний університет)
Факультет радіотехнічних систем
КАФЕДРА ПРЕС
Реферат з дисципліни
«Технологія деталей радіоелектронних засобів»
Тема: Отримання магнітопроводів з феритів і магнітодіелектриків
Студент: Юдін Андрій Михайлович
Група: РК-1-02
Керівник: Покровська М. В.
Москва 2004
Зміст
1. Загальні відомості про магнитопроводах 3


2. Методи   досягнення   якості магнітопроводів 5


3. Технологічний процес виготовлення деталей методом порошкової металургії 8


4. Технологічний процес виготовлення магнітопро-водів з феритів і магнітодіелектриків 10


5. Контроль якості магнітопроводів 12


6. Електрофорез 14


7. Список літератури 1 травня


Загальні відомості про магнитопроводах
Магнітопроеодом називається деталь або комплект деталей, призначених для проходження з певними втратами магнітного потоку, збуджуваного електричним струмом в обмотках намотувальних виробів.
Магнітопроводи є складовими частинами схемотехнічних елементів РЕА: трансформаторів, дроселів, магнітних головок, фільтрів, контурів, запам'ятовуючих пристроїв та ін Форма деталей,

Рис. 1
утворюють магнітопровід, а також вид і фізичні властивості матеріалів, використовуваних для їх виготовлення, обумовлені призначенням і конструктивними особливостями схемного елемента. За цими ознаками магнітопроводи поділяють на три групи: пластинчасті, стрічкові та формованні.
Пластинчасті магнітопроводи являють собою пакети, зібрані з штампованих плоских пластин. Вони бувають двох типів (рис. 1): броньові (а) і стрижневі (б).

Рис. 2
Стрічкові магнітопроводи мають форму круглих (рис. 2, а) або прямокутних з округленими кутами кілець (рис. 2, б), отриманих спіральної намотуванням на оправлення однієї стрічкової заготовки або П-образної гнучкою декількох попередньо нарізаних смуг. У другому випадку кільця виходять роз'ємними з площиною розрізу (рис. 2, в). Нерозрізні стрічкові магнітопроводи характеризуються кращими магнітними характеристиками в порівнянні з розрізними стрічковими і пластинчастими, так як в останніх неминучі повітряний зазор і часткове замикання торців. Однак нерозрізні стрічкові магнітопроводи мають такі недоліки: складність і велика трудомісткість намотувальних робіт. Перевагою розрізних стрічкових магнітопроводів є те, що котушки для них можна виготовляти на звичайних намотувальних верстатах.
Формованні магнітопроводи складаються з однієї або кількох монолітних об'ємних деталей, виготовлених з порошкоподібних магнітодіелектриків або феритів з використанням керамічної технології (формування та спікання).

Рис. 3
Формованні магнітопроводи знайшли широке застосування у високочастотних пристроях РЕА. На рис. 3 дан приклад броньового магнітопровода з магнітодіелектриків: а - з замкнутою; б - з розімкнутого магнітного ланцюгом (1 - подстроечнік, 2 - верхня чашка, 3 - нижня чашка). На рис. 4 наведені деякі зразки магнітопроводів з феритів: рис. 4, а і б - замкнутий П-подібний прямокутного перерізу; рис. 4, в і р - замкнутий П-подібний круглого перерізу, рис. 4, д - О-образний; рис. 4, е - Г-подібний, рис. 4, ж - Е-образний; рис. 4, з - магнітної головки.

Рис. 4
Методи досягнення якості магнітопроводів
Магнітопроводи повинні мати високу магнітну проникність, незначну коерцитивної силу, стабільні магнітні характеристики в робочому діапазоні температур і в часі, мінімальні втрати на гістерезис, розсіювання і вихрові струми, стійкість до сторонніх механічних впливів.
Відповідність фізичних властивостей магнітопрівода цим вимогам досягається, перш за все, вибором магнітного матеріалу і побудовою ТП. При переробці магнітних матеріалів у деталі магнітопроводів вихідні магнітні властивості їх змінюються під тепловим і силовим впливом інструментів і технологічних середовищ. З цієї причини в ТП виготовлення включають ряд операцій з контролю і відновленню магнітних властивостей деталей магнітопроводів, а умови виконання операцій формоутворення підбирають з розрахунком на те, щоб мінімально впливати на зміни цих властивостей.
У якості магнітних матеріалів використовують електротехнічну сталь, железонікелевих сплави, магнітодіелектриків і ферити. Електротехнічні сталі і пермаллои застосовують у вигляді гарячекатаного і холоднокатаного прокату в листах і рулонах товщиною 0,04-0,5 мм. Гарячекатані сталі використовують в магнитопроводах, що працюють на низьких частотах, а холоднокатані - у магнитопроводах з підвищеними магнітними характеристиками. Железонікелевих сплави (пермаллои) характеризуються в 10-20 разів більшою магнітною проникністю в слабких магнітних полях в порівнянні з електротехнічною сталлю. Високо пермаллои (72-80% нікелю) марок 79НМ, 80НХС й інші використовують для виготовлення сердечників малогабаритних дроселів і трансформаторів низької частоти, магнітних головок та ін Нізконікелевие пермаллои (30-50% нікелю) марок 38НС, 45Н, 50Н, 50НХС та інші застосовують для виготовлення магнітопроводів силових трансформаторів і дроселів, магнітних головок та ін
Електротехнічні сталі і пермаллои характеризуються малим питомим електричним опором (10 - 7 - 10 - 6 Ом * м). Використання їх в магнитопроводах, що працюють на високих частотах, не представляється можливим з-за великих втрат на вихрові струми, що зростають пропорційно квадрату частоти. Для магнітопроводів, що працюють на високих частотах, використовують магнітодіелектриків, які складаються із зерен магнітного матеріалу, розділених діелектриком. У порівнянні з металевими магнітними матеріалами вони характеризуються більш високим електричним опором (10 - 3 - 1 Ом * м). Як магнітопроводів з магнітодіелектриків беруть карбонильное залізо (високодисперсний порошок, що складається в основному з частинок сферичної форми), альсифера (магнитомягкие сплав з високою магнітною проникністю, що містить близько 9,5% кремнію і 5,5% алюмінію, інше - залізо, ГОСТ 22187 -76) і пермаллои.
Основні переваги магнітодіелектриків: малі втрати на вихрові струми, стабільні магнітні характеристики в робочому інтервалі температур і в часі. До числа недоліків слід віднести невелику магнітну проникність (1,26 * 10 - 5 - 7,53 * 10 - 6 Гн / м) на радіочастотах, що обмежує можливість підвищення добротності різних індуктивних елементів. Для роботи з малими втратами на високих частотах до декількох десятків мегагерц використовують магнітні матеріали керамічного типу, ферити, які одержані спіканням при високій температурі суміші окислів заліза з окислами нікелю, цинку, марганцю, магнію, міді або іншого двовалентного металу. Феррити характеризуються високою магнітною проникністю (1,26 * 10-5 - 2,52 * 10-3 Гн / м) і питомим електричним опором (1 - 105Ом * м).
Для забезпечення необхідної точності форми і розмірів при виготовленні пластинчастих магнітопроводів із заданою шорсткістю поверхні використовують штампування, обробку різанням і фізико-хімічні методи. При штампуванні та обробці різанням у поверхневих шарах матеріалу в результаті силового впливу інструменту кристали правильної форми, характерні для вихідного матеріалу, руйнуються і орієнтуються в напрямку руху інструменту. В результаті погіршуються характеристики магнітопроводів, наприклад, магнітна проникність зменшується, а коерцитивна сила збільшується. Для відновлення магнітних характеристик матеріалу проводять відпал, викликає рекристалізацію матеріалу.
При виготовленні розрізних стрічкових магнітопроводів розрізання є однією з відповідальних операцій. Відхилення режимів цієї операції від оптимальних може призвести до появи короткозамкнених витків і наклепу, в результаті зростуть втрати на вихрові струми. Розрізання магнітопроводів здійснюють різними способами, наприклад, фрезеруванням, абразивним кругом, електроіскровий обробкою і т. д. При фрезеруванні поверхню розрізу виходить нерівною, а витки муздрамтеатру виявляються короткозамкненими. Крім того, має місце наклеп і зміна орієнтації зерен у місці розрізу. Розрізання магнітопроводів абразивним кругом (шорсткість обробленої поверхні R а 1,25 мкм) і електроіскровий обробкою (R z 20 мкм) дають кращі результати. Після розрізання абразивним кругом відпадає необхідність застосування подальшого шліфування. Електроіскрових обробка дозволяє уникнути механічного впливу на магнітопровід і замикання окремих його витків. Поверхневий шар, в якому в результаті теплового впливу відбувається зміна орієнтації зерен до глибини 0,05-0,08 мм, видаляється при подальшому шліфуванні торців муздрамтеатру.
Точність розмірів, форми і якість поверхні формованих магнітопроводів забезпечується точністю розмірів і шорсткістю поверхні оформляє порожнини прес-форм. Магнітні характеристики формованих магіітопроводов забезпечуються якістю порошку магнітного матеріалу і матеріалу діелектричної зв'язку. Кількість зв'язки при виготовленні магнітопроводів повинно бути по можливості мінімальним, так як її збільшення різко знижує магнітну проникність муздрамтеатру і збільшує діелектричні втрати. Формувальна суміш на основі полістиролу має гарну плинність, тому її використовують для виготовлення складних за формою магнітопроводів. Магнітна проникність формованих магнітопроводів залежить від їх щільності, яка забезпечується вибором тиску при пресуванні. Зі збільшенням тиску пресування магнітна проникність зростає до певного значення для даного типу магнітного матеріалу. При подальшому збільшенні тиску пресування зростають втрати на гістерезис, тому що має місце пластична деформація феррочастіц, зростає електропровідність і втрати на вихрові струми через руйнування ізоляційної плівки навколо феррочастіц.
Оптимальний тиск пресування для магнітодіелектриків лежить в інтервалі 600 - 1000 МПа, а для феритів - 80-200 МПа. Тривалість витримки під навантаженням не впливає на щільність магнітного матеріалу. Обеcпеченіе рівномірної щільності магнітного матеріалу в формованому муздрамтеатрі здійснюється пресуванням у прес-формах з подвійним тиском зверху і знизу. Крім того, в магнитопроводах з феритів у випадку нерівномірного щільності при подальшому спіканні виникають значні внутрішні напруги, що викликають викривлення і розтріскування. Для виключення розтріскування магнітопроводів з феритів проводять такі технологічні заходи:
§ перед спіканням нагріванням з них видаляють зв'язку;
§ при спіканні швидкість підйому температури обмежують 200-300 К / год через швидкого випаровування залишилася зв'язки;
§ після витримки при температурі спікання потрібно повільне охолодження зі швидкістю 50-100 К / год
Магнітопроводи з однаковими магнітними характеристиками можуть бути отримані тільки при однаковій температурі по всій робочій зоні печі. Температурний режим підтримується з точністю ± 5 До автоматичним регулюванням.
Технологічний процес виготовлення деталей методом порошкової металургії
Чотири основних операції: змішування, формування, спікання і калібрування.
· Змішування.
      Змішування - це приготування однорідної механічної суміші з металевих порошків різного хімічного і гранулометричного складу або суміші металевих порошків з неметалевими.
· Формування.
      Формування виробiв здійснюємо шляхом холодного пресування під великим тиском (30-1000 МПа) в металевих формах. Зазвичай використовуються закриті прес-форми. Суміш порошків вільно засипається в порожнину матриці, об'ємна дозування регулюється ходом нижнього пуансона. Пресування може бути одно-або двостороннім в залежності від відношення висоти деталі до її діаметра (поперечного розміру).
Для формування та калібрування використовуємо пресове обладнання з механічним, гідравлічним або пневматичним приводом.
      Отримана пресування має розмір і форму готового виробу, а також достатню міцність для перевантаження і транспортування до печі для спікання.
· Спікання.
      Спікання виробів з однорідних металевих порошків проводиться при температурі, що становить 70-90% температури плавлення металу. У сумішах максимальна когезія досягається поблизу температури плавлення основного компонента, а в цементованих карбідах - поблизу температури плавлення пов'язує. З підвищенням температури та збільшенням тривалості спікання збільшуються усадка, щільність і поліпшуються контакти між зернами. Щоб уникнути окислення спікання проводять у відновній атмосфері (водень, оксид вуглецю), в атмосфері нейтральних газів (азот, аргон) або у вакуумі. Пресовка перетворюється на монолітний виріб, технологічна зв'язка вигоряє.
· Калібрування.
При калібруванні виробів досягається потрібна точність розмірів, поліпшується якість поверхні і підвищується міцність. Приблизно 80% нашої продукції проходять цю операцію.
      Порошкові виробу готові до використання. Однак, для віддання заданих властивостей, іноді застосовуються додаткові операції (просочення мастилами, механічна, термічна, хімічна обробка та інших)
Переваги порошкової металургії
      П'ять основних переваг: безвідходність, продуктивність, висока точність, широкий діапазон властивостей, отримання унікальних властивостей.

· Безвідходна.
      Технологію порошкової металургії можна назвати безвідходної. Втрати сировини становлять не більше 5%.

· Продуктивність.
      Також економічний ефект можна отримати за рахунок повної автоматизації виготовлення деталей на прес-автоматах (а ще краще - на роторних лініях). Прості деталі можна пресувати понад 5000 штук на годину.

· Висока точність.
      Висока точність форми і розмірів деталі забезпечується особливостями технології, високоточним пресувальні і калібрувальним прес-інструментом. Отримуємо 2-й клас точності (6-7 квалітет)

· Широкий діапазон одержуваних властивостей.
      Можна регулювати фізичні, механічні, електричні, магнітні та ін властивості виробленої продукції. Наприклад, задавати потрібні електричні властивості контактів, магнітні властивості магнітопроводів і механічні властивості конструкційних деталей.
Особливістю порошкової металургії є можливість виготовляти пористі матеріали. Наприклад, можна задавати необхідну пористість для фільтрів або самозмащувальних підшипників ковзання.
      Експлуатаційні характеристики продукції можна зробити більш гнучкими за рахунок застосування можливостей порошкової металургії.

· Отримання унікальних властивостей, не досяжних іншими традиційними методами.
      Порошкова технологія надає можливості для створення псевдосплавов (з несплавляющіхся металів) і матеріалів з особливими спеціальними властивостями, які не можна отримати, застосовуючи інші відомі промислові методи виготовлення. Також вона надає можливість отримання матеріалів високої чистоти.
Технологічний процес виготовлення магнітопроводів з феритів і магнітодіелектриків
Типовий ТП виготовлення магнітопроводів з магнітодіелектриків включає наступні основні етапи: приготування порошку магнітного матеріалу, приготування формувальної суміші, формування, термообробка, просочення магнітопроводів.
Приготування порошку магнітного матеріалу здійснюється помелом чистих магнітних матеріалів (карбонільного заліза, альсифера і т. д.).
Приготування формувальної суміші полягає в тому, що порошок магнітного матеріалу змішують з термопластичної або термореактивною зв'язкою. Термопластичная зв'язка у вигляді тонкоподрібненого порошку (наприклад, полістиролу) або термореактивних - у вигляді розчину, наприклад бакелітовій смоли в спирті, подається в певній пропорції з порошком магнітного матеріалу в змішувач, де формувальна суміш ретельно перемішується для забезпечення повного обволікання магнітного порошку діелектричної зв'язкою. Формувальна суміш на основі полістиролу після змішування готова формованию, а суміш на основі бакелітовій смоли попередньо підсушується для видалення летких складових на металевих деках і просівається, після чого подається на формування.
Формування магнітопроводів здійснюють тими ж методами, що і пресування пластмас, а саме, холодним і гарячим пресуванням і гарячим литтям під тиском. Магнітодіелектриків з термореактивною зв'язкою зазвичай формують холодним і гарячим пресуванням, а магнітодіелектриків з термопластичної зв'язкою - литтям під тиском. Холодне пресування проводиться при наступних режимах: тиск 800-1000 МПа, температура 288-298 К, ​​витримка під тиском 1-2 с. Режими гарячого пресування формувальної маси на основі полістиролу: попередній нагрів прес-форми до 453-473 К, тиск 400-500 МПа, витримка під тиском 3-10 хв, охолодженням прес-форми до 353 - 358 К.
Термообробка магнітопроводів проводиться в тих випадках, коли використовується метод холодного пресування. Відформовані магнітопроводи для полімеризації термореактивною зв'язки поміщають у піч з температурою 403-413К і витримують 4-8 ч.
Просочення магнітопроводів проводиться з метою підвищення вологостійкості і захисту від окислення. При цьому використовують різні компаунди, кремнійорганічні склади, парафін або церізін.
Типовий ТП виготовлення магнітопроводів з феритів включає наступні основні етапи: приготування порошків відповідних оксидів металів, приготування формувальної суміші, формування, термообробка, просочення магнітопроводів.
Технологія виготовлення магнітопроводів з феритів аналогічна технології виготовлення деталей з кераміки. Формування магнітопроводів здійснюється сухим або сирим пресуванням, а також видавлюванням через мундштук. Відпресовані магнітопроводи спекают в печі з використанням газового середовища в залежності від складу фериту. Спікання на повітрі з наступним охолодженням в інертному середовищі проводять для феритів, що містять марганець. Спікання у вакуумі проводять для марганцево-цинкових феритів. Кінцева температура спікання феритів 1273-1683 К. Магнітопроводи просочують в 80%-ном спиртовому розчині бакелітовій лаку протягом 30 хв з наступною просушуванням в термостаті при температурі 413 К протягом 6 ч.
Контроль якості магнітопроводів
Всі магнітопроводи піддають такими видами контролю: контроль геометричних розмірів, зовнішнього вигляду, маркування, маси, контроль магнітних характеристик (магнітній проникності і відносного тангенса кута магнітних втрат).
Геометричні розміри магнітопроводів перевіряють будь-яким вимірювальним інструментом, що забезпечує похибку вимірювання, що не перевищує встановлену ГОСТ 8.051-73. Зовнішній вигляд та маркування перевіряють зовнішнім оглядом неозброєним оком з гостротою зору від 0,8 до 1 і нормальним цветоощущение при освітленості від 60 до 100 лк, зіставляючи з кресленнями та зразками зовнішнього вигляду. Масу магнітопроводів визначають зважуванням з похибкою не більше ± 0,5%.
Визначення початкової магнітної проникності і відносного тангенса кута магнітних втрат розглянемо на прикладі кільцевих магнітопроводів з феритів (див. ГОСТ 14208-77) марок 1000НМ, 1500НМ, 3000НМ, 4000НМ. Початкову магнітну проникність визначають вимірюванням коефіцієнта початковій індуктивності магнітопроводів на одній з частот 1 -100 кГц. Вимірювання коефіцієнта початковій індуктивності проводять за допомогою мостового вимірювача індуктивності (наприклад, низькочастотного вимірювача малих індуктивностей ЕМ18-2 або цифрового вимірювача індуктивностей ЕМЦ7-2). Магнітопроводи вважаються придатними, якщо значення коефіцієнта початковій індуктивності лежать в межах, зазначених в ТУ.
Відносний тангенс кута магнітних втрат визначають виміром індуктивності L x, опору r х намагничивающей ланцюга з випробуваним магнітопроводом при значеннях частоти і амплітуди, зазначених в ТУ, та опору намагничивающей ланцюга постійного струму r 0. Як намагничивающей ланцюга використовують рівномірно нанесену на магнітопровід обмотку. Магнітопроводи перед нанесенням обмотки обмотують одним-двома шарами конденсаторного паперу товщиною 10-15 мкм. Вимірювання індуктивності L x і опору r х обмотки з магнітопроводом проводять мостовим вимірником повних опорів, наприклад типу ЕМ18-5. Вимірювання L x, r х проводять спочатку при амплитудном значенні напруженості змінного магнітного поля Н = 0,8 А / м (10 МЕ), а потім при Н = 8 А / м (100 МЕ). Намагнічує струми, що відповідають цим напряженностям змінного магнітного поля, даються в ТУ.
Відносний тангенс кута магнітних втрат обчислюють за формулою:
, Де
§ r х - ефективний опір обмотки з осердям, Ом;
§ r 0 - опір обмотки постійного струму, Ом;
§ f - частота виміру, Гц;
§ L x - індуктивність обмотки з осердям, Гн;
§ - Початкова магнітна проникність, яка визначається за формулою:
§ , В якій
§ K 1 - коефіцієнт початковій індуктивності, мкГн;
§ h - висота муздрамтеатру, мм;
§ , Де D і d - відповідно зовнішній та внутрішній діаметри муздрамтеатру, мм.
Електрофорез
Електрофорез - рух під дією зовнішнього електричного поля дисперсних твердих частинок, крапель рідини або бульбашок газу, що знаходяться в підвішеному стані в рідкому або газоподібному середовищі.
Електролітичне осадження (нанесення покриття методом електрофорезу) означає осадження фарби на поверхні виробу з водного розчину шляхом електрохімічних реакцій в процесі занурення і подачі напруги між виробом, що є одним з електродів, і протівоелектродом.
На поверхні виробу осідає нерозчинний у воді щільне покриття, яке не може бути розчинено повторно.
Покриття має гарну адгезію до фосфатовані поверхні виробу.
При підйомі вироби з ванни електроосадження частина рідкої фарби захоплюється поверхнею виробу; ця плівка легко видаляється при промиванні водою.
У процесі подальшої сушки при температурі 165-1800С відбувається зшивання пов'язує і виходить жорстка, міцна, рівномірна по товщині полімерна плівка.
Метод електроосадження знайшов широке застосування в масовому виробництві: при грунтування кузовів автомобілів, "білої техніки", дисків коліс, радіаторів і т.д. на конвеєрних лініях. Це пояснюється високою продуктивністю, можливістю повної автоматизації процесу, високим коефіцієнтом корисної використання лакофарбового матеріалу (до 92%), високими захисними властивостями одержуваного покриття.
Установки можуть бути безперервної і періодичної дії.
У залежності від того, є офарблює виріб анодом або катодом, розрізняють анодне і катодне електроосадження.
В даний час все більшого поширення набувають установки катодного електроосадження, так як одержувані покриття відрізняються високою корозійною стійкістю навіть при товщині покриття 12 мкм.
Установки представляють собою складний комплекс устаткування, що включає ванну електроосадження, зони промивання забарвлених виробів ультрафільтратом і демінералізованої водою, джерело живлення, струмознімальних пристрої, систему перемішування, термостатування, фільтрації та ультрафільтрації лакофарбового матеріалу, діалізну систему, пристрій для попереднього очищення промивних вод, установку для приготування демінералізованої води.
Список літератури
1) Арутюнова І.А., Дальський А. М. Технологія конструкційних матеріалів, Підручник. - М.: Машинобудування 1985. - 450 с.
2) Дерягин Б.В., Духін С. С. Електрофорез. -
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
50.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Технологія виготовлення магнітопроводів
Отримання водню
Отримання молібдену
Отримання ніобію
Отримання вітаміну С з шипшини
Властивості і отримання сірки
Отримання та використання деревини
Отримання трансгенних тварин
Способи отримання спиртів
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru