Elektriseadmete valmistamisel kasutatavad magnetmaterjalid

Magnetsüdamike tootmiseks seadmetes ja instrumentides kasutatakse järgmisi ferromagnetilisi materjale: tehniliselt puhas raud, kvaliteetne süsinikteras, hallmalm, elektrotehniline räniteras, raud-nikli sulamid, raua-koobalti sulamid jne.

Vaatame lühidalt mõningaid nende omadusi ja rakendusvõimalusi.

Tehniliselt puhas raud

Releede, elektriarvestite, elektromagnetiliste pistikute, magnetkilpide jne magnetahelate jaoks kasutatakse laialdaselt kaubanduslikult puhast rauda. Sellel materjalil on väga madal süsinikusisaldus (alla 0,1%) ja minimaalselt mangaani, räni ja muid lisandeid.

Nende materjalide hulka kuuluvad tavaliselt: armco raud, puhas Rootsi raud, elektrolüütiline ja karbonüülraud jne. Puhta raua kvaliteet sõltub lisandite väikesest osast.

Kõige kahjulikumad mõjud raua magnetilistele omadustele on süsinik ja hapnik.Keemiliselt puhta raua saamine on seotud suurte tehnoloogiliste raskustega ning on keeruline ja kulukas protsess. Spetsiaalselt laboritingimustes vesinikus kahekordse kõrgtemperatuurilise lõõmutusega välja töötatud tehnoloogia võimaldas saada ülikõrgete magnetiliste omadustega puhta raua monokristalli.

Leiti kõige levinum terasest käepide, mis on saadud avatud meetodil. Sellel materjalil on üsna kõrge sisaldus magnetiline läbilaskvus, märkimisväärne küllastusinduktsioon, suhteliselt madal hind ja samal ajal heade mehaaniliste ja tehnoloogiliste omadustega.

Suureks puuduseks peetakse armco terase väikest elektritakistust pöörisvoolude läbimisel, mis suurendab elektromagnetreleede ja pistikute reageerimis- ja vabastamisaega. Samal ajal, kui seda materjali kasutatakse elektromagnetiliste ajareleede jaoks, on see omadus, vastupidi, positiivne tegur, kuna see võimaldab saavutada relee töös suhteliselt suuri viivitusi äärmiselt lihtsate vahenditega.

Tööstus toodab kolme tüüpi kaubanduslikult puhast armco-tüüpi teraslehte: E, EA ja EAA. Need erinevad maksimaalse magnetilise läbilaskvuse ja sunnijõu väärtuste poolest.

Süsinikterased

Süsinikteraseid toodetakse ristkülikukujuliste, ümmarguste ja muude sektsioonide kujul, millest valatakse ka erinevate profiilide osi.

Hall malm

Magnetsüsteemides hallmalmi reeglina selle halbade magnetiliste omaduste tõttu ei kasutata. Selle kasutamine võimsate elektromagnetite jaoks on majanduslikel põhjustel õigustatud. See kehtib ka vundamentide, laudade, postide ja muude osade kohta.

Malm on hästi valatud ja sellega lihtne töötada.Spetsiaalselt lõõmutatud tempermalmil, aga ka mõnel hallil legeermalmil on üsna rahuldavad magnetilised omadused.

Elektrotehnilised räniterased

Õhukest lehtterast kasutatakse laialdaselt elektri- ja riistvaratehnikas ning seda kasutatakse igasuguste elektriliste mõõteriistade, mehhanismide, releede, drosselite, ferroresonantse stabilisaatorite ja muude tava- ja kõrgendatud sagedusega vahelduvvoolul töötavate seadmete jaoks Olenevalt terasele esitatavatest tehnilistest nõuetest kaod, magnetilised omadused ja vahelduvvoolu rakendatav sagedus, toodetakse 28 tüüpi õhukest lehte paksusega 0,1–1 mm.

Pöörisvoolude elektritakistuse tõstmiseks lisatakse terase koostisse erinevas koguses räni ning selle sisaldusest lähtuvalt saadakse vähelegeeritud, kesk-, kõrg- ja kõrglegeeritud teras.

Räni kasutuselevõtuga kaod terases vähenevad, magnetiline läbilaskvus nõrkades ja keskmistes väljades suureneb ning sundjõud väheneb. Lisandid (eriti süsinik) mõjuvad sel juhul nõrgemalt, terase vananemine väheneb (terase kaod muutuvad ajas vähe).

Räniterase kasutamine parandab elektromagnetiliste mehhanismide töö stabiilsust, suurendab reageerimisaega käivitamisel ja vabastamisel ning vähendab armatuuri kinnijäämise võimalust. Samal ajal räni kasutuselevõtuga terase mehaanilised omadused halvenevad.

Olulise ränisisaldusega (üle 4,5%) muutub teras rabedaks, kõvaks ja raskesti töödeldavaks. Väike tembeldamine toob kaasa märkimisväärseid tagasilükkamisi ja kiiret stantsi kulumist.Ränisisalduse suurendamine vähendab ka küllastuse induktsiooni. Räniteraseid toodetakse kahte tüüpi: kuumvaltsitud ja külmvaltsitud.

Külmvaltsitud terastel on sõltuvalt kristallograafilistest suundadest erinevad magnetilised omadused. Need jagunevad tekstureeritud ja madala tekstuuriga. Tekstureeritud terastel on veidi paremad magnetilised omadused. Võrreldes kuumvaltsitud terasega on külmvaltsitud terasel suurem magnetiline läbilaskvus ja väikesed kaod, kuid eeldusel, et magnetvoog langeb kokku terase valtsimissuunaga. Vastasel juhul vähenevad terase magnetilised omadused oluliselt.

Külmvaltsitud terase kasutamine veoelektrimagnetite ja muude suhteliselt kõrge induktiivsusega töötavate elektromagnetiliste seadmete jaoks annab märkimisväärse kokkuhoiu n. lk ja kaod terases, mis võimaldab vähendada magnetahela üldmõõtmeid ja kaalu.

Vastavalt GOST-ile tähendavad üksikute terasemarkide tähed ja numbrid: 3 — elektriteras, esimene number 1, 2, 3 ja 4 tähe järel näitab terase räniga legeerimise astet, nimelt: (1 — madala legeeritud teras , 2 - keskmine sulam, 3 - tugevalt legeeritud ja 4 - tugevalt legeeritud.

Teine number 1, 2 ja 3 pärast tähte tähistab terase kadude väärtust 1 kg kaalu kohta sagedusel 50 Hz ja magnetinduktsiooni B tugevates väljades ning number 1 iseloomustab tavalisi erikadusid, number 2 - madalaid ja 3 - madal.Teine number 4, 5, 6, 7 ja 8 pärast E-tähte tähistab: 4 — terast erikadudega sagedusel 400 Hz ja magnetinduktsiooni keskmistes väljades, 5 ja 6 — terast magnetilise läbilaskvusega nõrkades väljades alates 0,002 kuni 0,008 a / cm (5 - normaalse magnetilise läbilaskvusega, 6 - suurenenud), 7 ja 8 - teras magnetilise läbilaskvusega keskkonnas (väljad 0,03 kuni 10 a / cm (7 - normaalse magnetilise läbilaskvusega, 8 - koos suurenenud).

Kolmas number 0 pärast E-tähte näitab, et teras on külmvaltsitud, kolmas ja neljas number 00 näitavad, et teras on külmvaltsitud madala tekstuuriga.

Näiteks E3100 teras on kõrge legeeritud külmvaltsitud madala tekstuuriga teras, mille erikadu on sagedusel 50 Hz.

Kõigi nende numbrite järel olev täht A tähistab terase eriti väikeseid erikadusid.

Voolutrafodele ja teatud tüüpi sideseadmetele, mille magnetahelad töötavad väga madala induktiivsusega.

Raua-nikli sulamid

Neid sulameid, tuntud ka kui permaloid, kasutatakse peamiselt sideseadmete ja automaatika tootmiseks. Permalloy iseloomulikud omadused on: kõrge magnetiline läbilaskvus, väike koertsiivjõud, väikesed kaod terases ja mitmete kaubamärkide puhul - lisaks ristkülikukujuline kuju. hüstereesi silmused.

Sõltuvalt raua ja nikli vahekorrast ning muude komponentide sisaldusest toodetakse raua-nikli sulameid mitmes klassis ja neil on erinevad omadused.

Raua-nikli sulameid toodetakse külmvaltsitud, kuumtöötlemata ribadena ja ribadena paksusega 0,02-2,5 mm erineva laiuse ja pikkusega.Toodetakse ka kuumvaltsitud ribasid, varda ja traati, kuid need ei ole standarditud.

Kõigist permaloidiklassidest on 45–50% niklisisaldusega sulamitel kõrgeim küllastusinduktsioon ja suhteliselt kõrge elektritakistus. Seetõttu võimaldavad need sulamid väikeste õhuvahedega saavutada elektromagneti või relee nõutava tõmbejõu väikeste kadudega. lk terasel ja tagavad samal ajal piisava jõudluse.

Elektromagnetiliste mehhanismide puhul on magnetmaterjali sundjõu mõjul saadav jääktõmbejõud väga oluline. Permaloidi kasutamine vähendab seda tugevust.

Klasside 79НМ, 80НХС ja 79НМА sulameid, millel on väga väike sundjõud, väga kõrge magnetiline läbilaskvus ja elektritakistus, saab kasutada ülitundlike elektromagnetiliste, polariseeritud ja muude releede magnetahelates.

Permaloidsulamite 80HX ja 79HMA kasutamine väikese õhuvahega väikeste võimsusdrosselite jaoks võimaldab väikese mahu ja kaaluga magnetahelatega saada väga suuri induktiive.

Võimsamate elektromagnetite, releede ja muude suhteliselt kõrgel N.c töötavate elektromagnetiliste seadmete puhul ei ole permaloidil süsinik- ja räniteraste ees erilisi eeliseid, kuna küllastusinduktsioon on palju väiksem ja materjali maksumus kõrgem.

Raua-koobalti sulamid

Tööstuslikult on kasutatud sulamit, mis koosneb 50% koobaltist, 48,2% rauast ja 1,8% vanaadiumist (tuntud kui permendur). Suhteliselt väikese n-ga. c) see annab kõigist teadaolevatest magnetilistest materjalidest suurima induktsiooni.

Nõrkade väljade korral (kuni 1 A / cm) on permenduri induktsioon madalam kui kuumvaltsitud elektriteraste E41, E48 ja eriti külmvaltsitud elektriteraste, elektrolüütilise raua ja permaloidi induktsioon. Permenduuri hüsterees ja pöörisvoolud on suhteliselt suured ning elektritakistus suhteliselt väike. Seetõttu pakub see sulam huvi kõrge magnetilise induktsiooniga töötavate elektriseadmete (elektromagnetid, dünaamilised kõlarid, telefonimembraanid jne) tootmiseks.

Näiteks veojõu elektromagnetite ja elektromagnetreleede puhul annab selle kasutamine väikeste õhuvahedega teatud efekti. Antud tõmbejõudu saab saavutada väiksema magnetahelaga.

Seda materjali toodetakse külmvaltsitud lehtedena paksusega 0,2–2 mm ja varraste kujul, mille läbimõõt on 8–30 mm. Raua-koobaltisulamite oluline puudus on nende kõrge hind, mis on tingitud tehnoloogilise protsessi keerukusest ja koobalti märkimisväärsest maksumusest. Lisaks loetletud materjalidele kasutatakse elektriseadmetes ka muid materjale, näiteks raud-nikkel-koobaltisulameid, millel on pidev magnetläbilaskvus ja väga väikesed hüstereesikadud nõrkades väljades.