Физические эффекты и явления при электрконтактнохимической обработке в гармонически изменяющемся межэлектродном зазоре Текст научной статьи по специальности «Физика»

Решетневские чтения

С этой целью в работе проведены измерения магнитного момента от температуры в области 4 К < T < 300 К, определены зависимости М (Н) в магнитных полях 0 < H < 10 Тл, комплексной магнитной проницаемости на трех частотах 100 Hz, 1 kHz 10 kHz.

При протекании ионов самария в ГЦК решетке для x > 0,2 формируется неколлинеарная магнитная структура при Т = 44 К со слабым спонтанным магнитным моментом, найденным из гистерезиса М (Н). Максимум в мнимой части магнитной проницаемости указывает на возбуждение колебаний макроскопического момента и связан с исчезновением магнитного порядка, образованного ионами самария.

Замещение марганца гольмием в интервале концентраций 0 < x < 0,35 не меняет знак обменного взаимодействия и приводит к монотонному уменьшению парамагнитной температуры Кюри от 0 = -440 К до 0 = -50 К для х = 0,3. На отсутствие спонтанного момента указывает линейная зависимость магнитного

момента от поля в области 0 < H < 5 Тл. В полях Н ~ 5 Тл наблюдается точка перегиба в М(Н) (см. рисунок) и небольшой гистерезис при температуре Т = 5 К, связанный с изменением вектора антиферромагнетизма для магнитного момента гольмия. Конкуренция полей анизотропий для моментов марганца и гольмия приводит к неколлинеарной магнитной структуре и к резкому увеличению магнитной восприимчивости. Наиболее отчетливо неоднородность магнитной структуры, связанная со случайным направлением магнитных моментов и величинами обменных полей, проявляется в виде максимумов мнимой части диэлектрической проницаемости при температурах Т ~ 50 К и Т ~ 150 К.

Библиографическая ссылка

1. R. Suryanarayanan, I. A. Smirnov, G. Brun, S. G. Shul'man //J. dePhys. 1976. № 37. C. 4-271.

A. M. Kharkov, E. V. Eremin, I. A. Aldashev Siberian State Aerospace University named after academician M.F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

V. V. Sokolov

Institute of Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Russia, Novosibirsk

MAGNETIC PROPERTIES OF SOLID SOLUTIONS RxMn1-xS (R=Sm, Ho)

The authors present a study of magnetic properties of solid solutions RxMn1-xS (R = Sm, Ho) in the temperature range 4 K < T < 300 K for compositions x = 0.05; x = 0.1; x = 0.3. The dependence M (H) in magnetic fields 0 < H < 10 T, complex permeability at three frequencies f = 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz.

© Харьков А. М., Еремин Е. В., Алдашев И. А., Соколов В. В., 2011

УДК 621.7 + 621.9

И. Я. Шестаков, О. Е. Артюкова, И. А. Ремизов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И ЯВЛЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРКОНТАКТНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ В ГАРМОНИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕМСЯ МЕЖЭЛЕКТРОДНОМ ЗАЗОРЕ

Рассмотрены физические эффекты и явления, возникающие в гармонически изменяющемся межэлектродном зазоре при электроконтактнохимической обработке.

Установка с электродинамическим приводом позволяет производить электрообработку при зазоре между инструментом и деталью, изменяющемся от нуля до амплитуды колебаний по синусоидальному закону:

8 = 2А sin ют, (1)

где 8 - текущее значение межэлектродного зазора (МЭЗ); А - половина амплитуды колебаний электрода-инструмента; ю - угловая частота; т - время; p -сдвиг фазы относительно переменного напряжения, подаваемого на якорь линейного электродинамического двигателя.

При малых межэлектродных зазорах (МЭЗах) (менее 10 мкм) известные физико-технические эффекты будут оказывать большее или меньшее влияние на процесс электрообработки. Рассмотрим фазу сближения электрода-инструмента с деталью при наличии жидкости между ними.

В приэлектродных областях образуется двойной электрический слой (ДЭС), нагрев которого зависит от напряженности электрического поля:

DT =

Х^Д • E ^

pC

(2)

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

где с - электропроводность жидкости в ДЭС; Ед -напряженность электрического слоя в ДЭС; т - время.

Нагрев ДЭС приводит к увеличению температуры поверхности электрода.

На границе жидкость-металл происходит поверхностное тепловыделение за счет эффекта Пельтье:

v = -

QS =i (h +p) :

p =-

2 -ст-cosQ

~8

5-CT 2-m-l

(6)

(3)

где ^ - поверхностное перенапряжение; р - электрохимический коэффициент Пельтье.

Для электрохимических процессов ^ = 1 - 3 В и ^ > р, поэтому формулу (3) можно упростить:

Qs = ^ . (4)

Капиллярные явления приводят к появлению давления

(5)

где ст - коэффициент поверхностного натяжения жидкости; Q - краевой угол смачивания.

В формуле (5) коэффициент поверхностного натяжения и краевой угол смачивания зависят от электродного потенциала поверхностей. Это явление называется электрокапиллярным эффектом. За счет этого эффекта можно осуществлять переход от смачива -ния поверхности жидкостью к несмачиванию и наоборот. Однако в настоящее время количественное определение краевого угла и коэффициента поверхностного натяжения представляется задачей очень сложной.

Наличие неровностей на поверхностях приводит к появлению суживающихся капилляров в МЭЗе и появляются дополнительные силы, действующие на жидкость, которые можно определить. Если жидкость смачивает твердую поверхность, то эта дополнительная сила способствует втягиванию жидкости в суживающийся капилляр. При электрообработке это явление оказывает благоприятное действие на точность обработки, так как в первую очередь будут разрушаться выступы на поверхности детали.

Для оценки проявления капиллярных эффектов необходимо определить скорость заполнения горизонтального капилляра длиной l по формуле [1]

где т - динамическая вязкость жидкости.

Найденную скорость необходимо сравнить со скоростью движения электрода-инструмента при МЭЗе, равных 10 мкм и менее. Скорость можно узнать, если определить первую производную по времени выражения (1).

Если скорость движения электрода-инструмента значительно меньше скорости заполнения МЭЗа, то необходимо учитывать капиллярные явления.

В МЭЗе имеет место вязкоэлектрический эффект -увеличение вязкости жидкости в поперечном электрическом поле. Для полярных жидкостей вязкость возрастает пропорционально квадрату напряженности электрического поля, затем достигает предела (вязкость насыщения) [2]. При уменьшении МЭЗа вязкость насыщения достигается в двойных электрических слоях из-за повышенной напряженности электрического поля в приэлектродных областях.

При уменьшении МЭЗа за счет вязкоэлектриче-ского эффекта и действия электрических сил происходит полная остановка жидкости, и это явление начинается при зазоре 5мкм и менее. Однако нагрев жидкости, находящейся в ДЭС, за счет эффекта Пельтье, Джоуля-Ленца уменьшает вязкость рабочей среды. Какие явления оказывают наибольшее действие на вязкость определить затруднительно.

При сближении электродов увеличивается термоэлектронная эмиссия поверхности катода, и при некотором значении критической температуры происходит пробой жидкости в МЭЗе.

Оценить влияние рассмотренных эффектов и явлений на качество поверхности и точность обработки можно только после проведения экспериментальных исследований.

Библиографические ссылки

1. Кулаков М. М., Некрасов Д. Н. Капиллярное поднятие в капиллярах произвольной формы // ДАН СССР, 1958. С. 380-385.

2. Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. М. : Гостехиздат, 1945.

I. Ya. Shestakov, O. Ye. Artyukova, I. A. Remizov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

PHYSICAL EFFECTS AND PHENOMENA THAT OCCUR IN ELECTRODE GAP

This paper presents physical effects and phenomena that occur in electrode gap. The electrode gap varies harmonically.

© Шестаков И. Я., Артюкова О. Е., Ремизов И. А., 2011