CC BY
21Электролитно-плазменная обработка контакт-деталей герконов.
Басов В.А fbastrif@mail.ru), Ширяев А.Г.
Рязанский Государственный Педагогический Университет
Магнитные свойства материалов определяются их кристаллической структурой. Любые механические воздействия, искажающие структуру кристаллов, приводят к ухудшению магнитных свойств. Так у пермаллоев при сжимающих напряжениях всего 5 МПа магнитная проницаемость уменьшается в 5 раз, а коэрцитивная сила возрастает в 2 раза. Возникающие в результате технологических операций внутренние напряжения, а в решётке - большое количество дислокаций,
увеличивают коэрцитивную силу, а следовательно потери на гистерезис. Для устранения дефектов и напряжений применяется отжиг в безокислительной или восстановительной атмосфере.
Традиционно применяются три способа отжига:
1) Отжиг в контейнерах: изделия загружают в ящик, сваренный из листов огнеупорной стали с толщиной 4-6 мм. Свободное пространство внутри ящика заполняется кварцевым песком или размолотым асбестом. Ящик имеет две крышки. С целью исключения процессов окисления пространство между ними заполняют чугунной стружкой или стружкой из технически чистого железа. Герметизация ящика осуществляется жароупорной глиной. Режим нагрева зависит от марки материала, его формы. Так для электротехнических сталей он ориентировочно следующий: нагрев до 720-780 0С, выдержка при этой температуре в течение 1-1,5 часов, охлаждение до 200-250 0С со скорость 500 в час. Этот метод приводит к образованию оксидной плёнки на изделии, которую можно использовать в качестве электрической изоляции между пластинами. Причём ее толщину можно варьировать путём изменения величины заполнения свободного пространства в ящике. Но отжиг пермаллоев в контейнере не может обеспечить высокие магнитные свойства. Кроме того, этот метод не возможно применить к материалам ЭВП.
2) Отжиг в водороде. Требует специальной печи и установки для очистки и осушки технического водорода. К недостаткам метода следую отнести наибольшую технологическую стоимость процесса, взрывоопасность. Время 5-10 ч.
2 3
3) Отжиг в вакууме. Производят в контейнерах при вакууме 10 -10" мм.рт.ст.
Восстановительный отжиг в печах является энергоёмким, небезопасным (при использовании водородной атмосферы), требует значительных производственных площадей и продолжителен во времени.
Задача разработки технологии ускоренного формирования магнитомягких свойств железоникелевых сплавов стоит перед исследователями достаточно давно. Одним из путей ее решения является использование метода нагрева металлов в электролитной плазме. Однако недостаток экспериментальных и теоретических исследований затрудняет использование этого метода на практике. Особенно остро в этой технологии нуждается производство герконов. Процесс изготовления герконов, состоит из нескольких этапов. Первым из них является изготовление ферромагнитных сердечников из пермаллоевой проволоки. Ее разрубают на куски необходимой длины, при этом один из концов расплющивают. После этого, проводят отжиг для формирования требуемых магнитных свойств.
Использование электролитно-плазменной обработки как метода формирования физико-химических свойств материалов позволяет сократить время термообработки и значительно упростить используемое при этом оборудование.
Термообработка контакт-деталей герконов МКА-14103 (материал пермаллой 52Н-ВИ) проводилась в течение 6 секунд на установке, которая состояла из ванны - цилиндрического сосуда, выполненного из нержавеющей стали (анод), и подающего механизма. Катод (образец) закреплялся зажимом и мог указанным механизмом погружаться в электролит. Анод и образец присоединялись к источнику питания, позволяющему регулировать напряжение на электродах ванны в пределах 20-200 В. Электрические параметры процесса контролировались амперметром и вольтметром.
В качестве электролита использовались водные растворы NaHCOз с концентрациями 5%, 10% и 15%.
Контроль магнитных свойств осуществлялся измерением индукции насыщения и коэрцитивной силы пермаллоя на вибрационном магнитометре. Принцип измерения коэрцитивной силы по данному методу основан на регистрации эдс индукции, возникающей в воспринимающей катушке, при изменении магнитного потока вибрирующего образца, в условиях его однородного намагничивания в момент, когда намагничивающее поле равно нулю с последующей компенсацией зарегистрированной эдс искомым магнитным полем обратной полярности.
Для оценки возможностей технологии обработки контакт деталей герконов методом нагрева в электролитной плазме были изготовлены макетные образцы по упрощённой технологии (без гальванопокрытия). После обработки, производилась заварка контакт деталей на автомате в
сборочном цехе по серийной технологии. На том же автомате при тех же настройках были заварены герконы из контакт-деталей текущего производства (нагрев в среде водорода при температуре 9200С в течении 6 часов).
Обобщённые данные проведённых измерений представлены в таблице
1.
Из приведённых данных видно, что макеты контакт-деталей, обработанных по экспериментальной технологии, по параметрам практически не отличаются от серийно выпускаемых. Это делает целесообразным дальнейшие исследования в данном направлении, с целью внедрения данной технологии в производство.
Таблица 1.
Параметры МДС срабатыван ия, А МДС отпускания, А Коэфф. возврата Коэрцитивная сила, А/м
Макеты герконов текущего производства 13-19 8-11 0,530,73 13-28
Макеты экспериментальных герконов 10-20 8-14 0,650,85 40-65
