Magnētiskie materiāli, ko izmanto elektrisko ierīču ražošanā

Magnētisko serdeņu ražošanai aparātos un instrumentos tiek izmantoti šādi feromagnētiskie materiāli: tehniski tīrs dzelzs, augstas kvalitātes oglekļa tērauds, pelēkais čuguns, elektrotehniskais silīcija tērauds, dzelzs-niķeļa sakausējumi, dzelzs-kobalta sakausējumi utt.

Īsi apskatīsim dažas to īpašības un pielietojuma iespējas.

Tehniski tīra dzelzs

Releju, elektrisko skaitītāju, elektromagnētisko savienotāju, magnētisko vairogu uc magnētiskajām shēmām plaši izmanto komerciāli tīru dzelzi. Šim materiālam ir ļoti zems oglekļa saturs (mazāk par 0,1%) un minimāls mangāna, silīcija un citu piemaisījumu daudzums.

Šie materiāli parasti ir: armco dzelzs, tīrs zviedru dzelzs, elektrolītiskais un karbonildzelzs utt. Tīras dzelzs kvalitāte ir atkarīga no nelielām piemaisījumu proporcijām.

Viskaitīgākā ietekme uz dzelzs magnētiskajām īpašībām ir ogleklis un skābeklis.Ķīmiski tīras dzelzs iegūšana ir saistīta ar lielām tehnoloģiskām grūtībām un ir sarežģīts un dārgs process. Tehnoloģija, kas īpaši izstrādāta laboratorijas apstākļos ar dubultu augstas temperatūras atkvēlināšanu ūdeņražā, ļāva iegūt vienu tīra dzelzs kristālu ar ārkārtīgi augstām magnētiskajām īpašībām.

Atrasts visvairāk izplatītais tērauda roks, kas iegūts ar atvērtu metodi. Šim materiālam ir diezgan augsts saturs magnētiskā caurlaidība, ievērojama piesātinājuma indukcija, salīdzinoši zemas izmaksas un tajā pašā laikā ir labas mehāniskās un tehnoloģiskās īpašības.

Armco tērauda zemā elektriskā pretestība pret virpuļstrāvu pāreju, kas palielina elektromagnētisko releju un savienotāju reakcijas un atbrīvošanas laiku, tiek uzskatīta par būtisku trūkumu. Tajā pašā laikā, kad šis materiāls tiek izmantots elektromagnētiskajiem laika relejiem, šī īpašība, gluži pretēji, ir pozitīvs faktors, jo tas ļauj ar ārkārtīgi vienkāršiem līdzekļiem iegūt relatīvi lielus releja darbības kavējumus.

Nozare ražo trīs veidu komerciāli tīras armco tipa tērauda loksnes: E, EA un EAA. Tie atšķiras ar maksimālās magnētiskās caurlaidības un piespiedu spēka vērtībām.

Oglekļa tēraudi

Oglekļa tēraudus ražo taisnstūra, apaļu un citu sekciju veidā, no kurām tiek atlietas arī dažādu profilu daļas.

Pelēks čuguns

Parasti pelēko čugunu neizmanto magnētiskajām sistēmām tā slikto magnētisko īpašību dēļ. Tā izmantošanu spēcīgiem elektromagnētiem var attaisnot ar ekonomiskiem apsvērumiem. Tas attiecas arī uz pamatiem, dēļiem, stabiem un citām daļām.

Čuguns ir labi izliets un viegli apstrādājams.Speciāli atkausētam kaļamam čugunam, kā arī dažām pelēkā leģētā čuguna kategorijām ir diezgan apmierinošas magnētiskās īpašības.

Elektrotehniskie silīcija tēraudi

Plāno lokšņu elektrotēraudu plaši izmanto elektrotehnikā un aparatūras inženierijā un to izmanto visu veidu elektriskajiem mērinstrumentiem, mehānismiem, relejiem, droseles, ferorezonanses stabilizatoriem un citām ierīcēm, kas darbojas ar normālu un paaugstinātas frekvences maiņstrāvu Atkarībā no tērauda tehniskajām prasībām. zudumi, magnētiskie raksturlielumi un pielietotā maiņstrāvas frekvence, tiek ražoti 28 veidu plānās loksnes ar biezumu no 0,1 līdz 1 mm.

Lai palielinātu virpuļstrāvu elektrisko pretestību, tērauda sastāvam tiek pievienots atšķirīgs silīcija daudzums, un atkarībā no tā satura tiek iegūti mazleģētie, vidēji leģētie, augsti leģētie un īpaši leģētie tēraudi.

Ieviešot silīciju, samazinās zudumi tēraudā, palielinās magnētiskā caurlaidība vājos un vidējos laukos un samazinās piespiedu spēks. Piemaisījumiem (īpaši ogleklim) šajā gadījumā ir vājāka iedarbība, samazinās tērauda novecošanās (zaudējumi tēraudā laika gaitā nedaudz mainās).

Silīcija tērauda izmantošana uzlabo elektromagnētisko mehānismu darbības stabilitāti, palielina reakcijas laiku iedarbināšanai un atbrīvošanai, kā arī samazina armatūras pielipšanas iespēju. Tajā pašā laikā, ieviešot silīciju, tērauda mehāniskās īpašības pasliktinās.

Ar ievērojamu silīcija saturu (vairāk nekā 4,5%) tērauds kļūst trausls, ciets un grūti apstrādājams. Neliela štancēšana rada ievērojamus nobrāzumus un ātru nodilumu.Palielinot silīcija saturu, samazinās arī piesātinājuma indukcija. Silīcija tēraudus ražo divu veidu: karsti velmēti un auksti velmēti.

Auksti velmētajiem tēraudiem ir dažādas magnētiskās īpašības atkarībā no kristalogrāfiskajiem virzieniem. Tie ir sadalīti teksturētos un zemas tekstūras. Teksturētiem tēraudiem ir nedaudz labākas magnētiskās īpašības. Salīdzinot ar karsti velmētu tēraudu, auksti velmētam tēraudam ir lielāka magnētiskā caurlaidība un zemi zudumi, bet ar nosacījumu, ka magnētiskā plūsma sakrīt ar tērauda velmēšanas virzienu. Pretējā gadījumā tērauda magnētiskās īpašības ievērojami samazinās.

Auksti velmēta tērauda izmantošana vilces elektromagnētiem un citām elektromagnētiskām ierīcēm, kas darbojas ar relatīvi augstu induktivitāti, sniedz ievērojamus ietaupījumus n. lpp un zudumus tēraudā, kas ļauj samazināt magnētiskās ķēdes kopējos izmērus un svaru.

Saskaņā ar GOST atsevišķu tērauda marku burti un cipari nozīmē: 3 — elektrotērauds, pirmais cipars 1, 2, 3 un 4 aiz burta norāda tērauda sakausējuma pakāpi ar silīciju, proti: (1 — mazleģēts , 2 — vidēji leģēts, 3 — ļoti leģēts un 4 — stipri leģēts.

Otrais cipars 1, 2 un 3 aiz burta norāda zudumu vērtību tēraudā uz 1 kg svara ar frekvenci 50 Hz un magnētisko indukciju B spēcīgos laukos, un cipars 1 raksturo normālus īpatnējos zudumus, cipars 2 — zemus un 3 — zems.Otrais cipars 4, 5, 6, 7 un 8 aiz burta E norāda: 4 — tēraudu ar īpatnējiem zudumiem 400 Hz frekvencē un magnētisko indukciju vidējos laukos, 5 un 6 — tēraudu ar magnētisko caurlaidību vājos laukos no 0,002 līdz 0,008 a / cm (5 - ar normālu magnētisko caurlaidību, 6 - ar paaugstinātu), 7 un 8 - tērauds ar magnētisko caurlaidību vidē (lauki no 0,03 līdz 10 a / cm (7 - ar normālu magnētisko caurlaidību, 8 - ar magnētisko caurlaidību). palielināts).

Trešais cipars 0 aiz burta E norāda, ka tērauds ir auksti velmēts, trešais un ceturtais cipars 00 norāda, ka tērauds ir auksti velmēts ar zemu tekstūru.

Piemēram, E3100 tērauds ir ļoti leģēts auksti velmēts zemas tekstūras tērauds ar normāliem īpatnējiem zudumiem 50 Hz frekvencē.

Burts A, kas ievietots aiz visiem šiem cipariem, apzīmē īpaši zemus īpatnējos zudumus tēraudā.

Strāvas transformatoriem un dažu veidu sakaru ierīcēm, kuru magnētiskās ķēdes darbojas ar ļoti zemām induktivitātēm.

Dzelzs-niķeļa sakausējumi

Šos sakausējumus, kas pazīstami arī kā permaloīdi, galvenokārt izmanto sakaru ierīču un automatizācijas ražošanā. Permalloy raksturīgās īpašības ir: augsta magnētiskā caurlaidība, mazs piespiedu spēks, mazi zudumi tēraudā un vairākiem zīmoliem - taisnstūra formas klātbūtne. histerēzes cilpas.

Atkarībā no dzelzs un niķeļa attiecības, kā arī citu sastāvdaļu satura, dzelzs-niķeļa sakausējumi tiek ražoti vairākās kategorijās un tiem ir dažādas īpašības.

Dzelzs-niķeļa sakausējumus ražo auksti velmētu, termiski neapstrādātu sloksņu un sloksņu veidā ar biezumu 0,02-2,5 mm dažādos platumos un garumos.Tiek ražotas arī karsti velmētas lentes, stieņi un stieples, taču tie nav standartizēti.

No visām permaloīdu kategorijām sakausējumiem ar niķeļa saturu 45-50% ir visaugstākā piesātinājuma indukcija un salīdzinoši augsta elektriskā pretestība. Tāpēc šie sakausējumi ļauj ar nelielām gaisa spraugām iegūt nepieciešamo elektromagnēta vai releja vilkšanas spēku ar zemiem zudumiem. lpp uz tērauda un tajā pašā laikā nodrošina pietiekamu veiktspēju.

Elektromagnētiskajiem mehānismiem ļoti svarīgs ir atlikušais vilces spēks, kas iegūts magnētiskā materiāla piespiedu spēka dēļ. Permaloīda lietošana samazina šo spēku.

79НМ, 80НХС un 79НМА marku sakausējumi ar ļoti zemu piespiedu spēku, ļoti augstu magnētisko caurlaidību un elektrisko pretestību var tikt izmantoti īpaši jutīgu elektromagnētisko, polarizēto un citu releju magnētiskajām shēmām.

Permaloīdu sakausējumu 80HX un 79HMA izmantošana maziem jaudas droseles ar nelielu gaisa spraugu ļauj iegūt ļoti lielas induktivitātes ar maza tilpuma un svara magnētiskajām ķēdēm.

Jaudīgākiem elektromagnētiem, relejiem un citām elektromagnētiskām ierīcēm, kas darbojas ar salīdzinoši augstu N.c, permaloīdam nav īpašu priekšrocību salīdzinājumā ar oglekļa un silīcija tēraudiem, jo ​​piesātinājuma indukcija ir daudz zemāka un materiāla izmaksas ir augstākas.

Dzelzs-kobalta sakausējumi

Rūpnieciski izmantots sakausējums, kas sastāv no 50% kobalta, 48,2% dzelzs un 1,8% vanādija (pazīstams kā permendur). Ar salīdzinoši nelielu n. c) tas nodrošina visaugstāko indukciju no visiem zināmajiem magnētiskajiem materiāliem.

Vājos laukos (līdz 1 A/cm) caurlaidības indukcija ir zemāka nekā karsti velmētu elektrotēraudu E41, E48 un īpaši auksti velmētu elektrotēraudu, elektrolītiskā dzelzs un permaloīda indukcija. Permenduras histerēzes un virpuļstrāvas ir salīdzinoši lielas, un elektriskā pretestība ir salīdzinoši maza. Tāpēc šis sakausējums ir interesants elektrisko iekārtu ražošanā, kas darbojas ar augstu magnētisko indukciju (elektromagnēti, dinamiskie skaļruņi, telefona membrānas utt.).

Piemēram, vilces elektromagnētiem un elektromagnētiskajiem relejiem to izmantošana ar nelielām gaisa spraugām dod noteiktu efektu. Noteiktu vilkšanas spēku var sasniegt ar mazāku magnētisko ķēdi.

Šo materiālu ražo auksti velmētu lokšņu veidā ar biezumu 0,2 - 2 mm un stieņus ar diametru 8 - 30 mm. Būtisks dzelzs-kobalta sakausējumu trūkums ir to augstās izmaksas tehnoloģiskā procesa sarežģītības un ievērojamo kobalta izmaksu dēļ. Papildus uzskaitītajiem materiāliem elektroierīcēs tiek izmantoti arī citi materiāli, piemēram, dzelzs-niķeļa-kobalta sakausējumi, kuriem ir nemainīga magnētiskā caurlaidība un ļoti zemi histerēzes zudumi vājos laukos.