Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Обычно материал токонесущего элемента должен быть болеетвердым, чем подвижный контакт.Для улучшения антифрикционности и обеспечения соотношения твердостейв состав материала вводят твердые смазки в виде дисульфида молибдена,сульфида цинка, графита и других добавок. Иногда вводят легкоплавкие металлы,которые становятся жидкими при работе контактной пары.В качестве основы материала скользящего контакта чаще всего используютмедь или серебро.Скользящие контакты на основе меди надежны в эксплуатации иприменяются для изготовления пантографов, токосъёмников. Представителямиэтого вида контактов являются бронзографитовые контакты, содержащие 70 –80% меди, олова, железа, никеля и 2 – 5% графита.
Их используют дляизготовления коллекторных пластин для электродвигателей, пантографовэлектропоездов.Для улучшения свойств меднографитовых материалов применяют графит,плакированный медью. Это приводит к повышению твердости, пределапрочности, электропроводности, снижению коэффициента трения.Иногда при изготовлении меднографитовых скользящих контактовнеобходимо создать медный каркас, придающий материалу максимальнуюэлектропроводность. Для этого в пористый графит инфильтрацией вводятрасплавленную медь.Скользящие контакты на основе серебра готовят из смеси порошковсоответствующих компонентов.
В качестве легирующих добавок могутиспользоваться олово, никель, кадмий, кобальт и другие элементы. Кроме того,для повышения антифрикционных свойств могут вводится присадки в видедисульфида молибдена ( MoS 2 ) сульфидов вольфрама (WS) и цинка (ZnS).Контакты на основе серебра могут работать при значениях токов отмикроампер до единиц ампер в различных климатических условиях.В настоящее время в качестве материалов скользящих электроконтактовпредложен ряд материалов на основе железа и никеля.
Так, контактные пластинытокоприёмников и пластины коллекторов изготавливают из сплавов на основежелеза, содержащих (в процентах):– никель – 1 – 10;– медь – 5 – 10;– олово – 1 – 5;– свинец – 8 – 20;– нитрид вольфрама – 1 – 10.Заготовки после спекания пропитывают сплавом олова и свинца.Для токосъёмников высокоскоростного электротранспорта в сплав железавводят 0,5 – 5,0% Ni; 0,1 – 0,2% С; 0,5 – 5,0% Cu и пропитывают свинцом.9.10.2 Магнитные материалыМагнитные материалы широко используются в электротехнике,радиоэлектронике, приборостроении. К магнитным материалам относят:– магнитно-мягкие материалы;– магнитно-твердые материалы;– магнитодиэлектрики;– ферриты.Магнитно-мягкие материалы должны иметь высокую начальную имаксимальную магнитную проницаемость и низкую коэрцитивную силу.
Кромеэтого, они должны обладать незначительными потерями при перемагничиваниина вихревые токи, обладать малой площадью петли гистерезиса и сравнительновысоким электрическим сопротивлением.Изготовление магнитно-мягких изделий литьём трудоёмко и связано сбольшими потерями материала. Себестоимость магнитно-мягких спеченныхдеталей гораздо ниже себестоимость тех же деталей, изготовленных путёмобработки на металлорежущих станках из компактного материала. При этом вряде случаев требования промышленности настолько высоки, что выполнение ихна базе существующей технологии изготовления магнитно-мягких материаловневозможно.Наиболее широко применяемыми магнитно-мягкими материалами являютсячистое железо, сплавы железа с никелем (типа пермаллоя), с кремнием иалюминием (типа альсифера), с хромом или алюминием и другими. Порошокжелеза, применяемый как основа магнитно-мягких материалов, должен содержатьуглерода не более 0,07%.Состав и свойства некоторых магнитно-мягких материалов приведены втаблице 33.Таблица 33 – Состав и свойства некоторых магнитно-мягких материаловУдельноеэлектросоСостав материала,противле%ние ρ,мкОм ⋅ см99 Fe10,099 Fe, 1P41,097 Fe, 2Si44,696 Fe, 4Si70,594 Fe, 6Si146,988 Fe, 12Al95,050 Fe, 50 Ni40,014 Fe, 72 Ni, 14 Cu29,022 Fe, 78 Ni–Магнитные свойства в статических поляхМаксимальнаяОстаточнаяКоэрцитивнаямагнитнаямагнитнаясила Н С ,проницаемостьиндукциямА/В800 , Тлµ max ⋅ 10 31,3076,03,801,3575,05,001,00120,01,901,00128,02,100,9072,04,401,3036,08,201,555,840,200,624,048,000,904,872,50При изготовлении магнитно-мягких материалов из железного порошканеобходимое количество его смешивают с определенной дозой стеротекса(цинковая соль стеариновой кислоты) для улучшения прессуемости порошка.Затем проводят прессование и спекание в атмосфере водорода.
Охлаждение послеспекания осуществляют в холодильнике печи также в атмосфере водорода. Послеспекания изделия подвергают допрессовке, после которой проводят повторноеспекание в водороде (отжиг).В результате такой обработки получают изделия, имеющие характеристики:– остаточная магнитная индукция В800, Тл – 0,9– максимальная магнитная проницаемость µmax, мГн/м –3400 –3500– коэрцитивная сила Нс, А/м – 96–104Чистое железо имеет низкое электросопротивление.
Поэтому для изделий изнего характерны большие потери на вихревые токи. Для снижения этих потерьприменяют сплавы железа с кремнием, кремнием и алюминием или другимилегирующими добавками. Лучшие свойства достигаются при содержаниикремния 4–6 %.
Сплавы с большим содержании кремния имеют высокуютвердость, повышенную хрупкость и плохую обрабатываемость.Сплавы типа пермаллоя можно получать как из механической смесипорошков, так и из порошков полученных путем совместного осаждениякарбонилов железа и никеля. Сплав, получаемый совместным легированиемкарбонилов, имеет более высокие свойства, чем полученный механическимсмешиванием отдельных компонентов. Так, в первом случае коэрцитивная силаНс= 0,537 А/м, максимальная магнитная проницаемость µmax= 6,62 мГн/м , а вовтором соответственно Нс=0,0417 А/м, µmax= 3,49 мГн/м.В настоящее время разработан электролитический метод полученияпорошковых магнитно-мягких сплавов типа тройного пермаллоя (Ni–Fe–Mo) ичетверных супермаллоев ( Ni–Fe–Mo–Mn и Ni–Fe–Mo–Cu) с высокимимагнитными свойствами.
Из-за высокой твердости частиц такие порошки плохопрессуются. Для улучшения прессуемости в состав вводят определенноеколичество пластмассы, которая при спекании в водороде полностью удаляется ине влияет на магнитные свойства.В ряде случаев для улучшения свойств магнитно-мягких материаловпроводят термомагнитную обработку, которая заключается в нагреве магнитныхизделий до температуры порядка 710 °С с выдержкой при этой температуре ипоследующем охлаждением в магнитном поле. Магнитная проницаемость послетакой обработки повышается.Магнитно–твердыематериалыприменяютсядляизготовленияпостоянных магнитов, обладающих высокими значениями коэрцитивной силы ибольшой остаточной магнитной индукцией.За последние годы появились новые виды магнитно-твердых материалов,которые могут быть получены только из порошков.
К ним можно отнестимагниты на основе сплавов кобальта с редкоземельными металлами, магниты наоснове ферритов, на основе высокодисперсных порошков железа и его сплавов скобальтом, магниты на основе сплавов марганца с висмутом и алюминием.Постоянные магниты характеризуются высокими магнитными свойствами,получаемыми в результате образования гетерогенной структуры, котораядостигается в процессе спекания или последующей термической обработки.В качестве исходных материалов для производства постоянных магнитовиспользуют чистые порошки железа, никеля, кобальта и меди. Обычно этопорошки, полученные электролизом или карбонильным методом. Алюминийвводят в виде порошка железоалюминиевой или никельалюминиевой лигатуры,который получают размолом литого сплава или распылением расплава.Использование лигатур дает возможность снизить температуру спекания за счетобразования жидкой фазы. При производстве постоянных магнитов в качествеисходных материалов могут использоваться и порошки сплавов металлов.
Прииспользовании порошков сплавов уровень достигаемых магнитных свойствбывает выше. Широкое распространение получили сплавы на основе железа типаFe –Ni –Al –Co с добавками различных элементов.При получении магнитов исходные порошки смешивают и из смесипрессуют заготовки. Для улучшения прессуемости в смесь вводят в качествесмазки незначительное количество стеротекса.
Прессовки спекают в атмосфереочищенного от кислорода и азота водорода. Температуру спекания выбирают взависимости от состава, формы и размера спекаемых заготовок. Обычно онасоставляет 1280–1350 °С. Структура спеченного материала зависит от скоростиохлаждения и последующей термической обработки, которую проводят порежимам обычным для литых магнитов из сплавов аналогичного состава.Магниты типа альни ( Fe –Ni –Al –Cu) подвергают закалке на воздухе, типаальнико (Fe –Ni –Al –Co –Cu) – закалке на воздухе и отпуску, типа магнико ( Fe –Ni –Al –Co –Cu ) – закалке на воздухе с одновременным наложением магнитногополя и отпуску. Для сплавов альни и магнико термическая обработка послеспекания обязательна.Свойства порошковых магнитно–твердых материалов приведены в таблице34.Таблица 34 – Свойства порошковых магнитотвердых материаловНаименованиематериалаХимический составшихты, %МаркаNiAlCoCuАльниЮНДЧ25,0 13,0–Альнико ЮНКДЗ24,5 13,0 3,0Магнико ЮНДК24Т1 15,0 8,0 24,04,04,03,0Магнитные свойства (средниезначения)МагнитнМагнитнКоэрцитаяаяивнаяэнергия,индукцисила,яBr⋅Нс,Нс, кА/мВч, ТлкДж/м30,5539,9080,5747,9090,9747,9022При легировании сплавов альни кобальтом повышается остаточнаяиндукция и коэрцитивная сила.
Сплавы в зависимости от содержания кобальтаполучили название альнико или магнико. В силовых магнико содержание никеляи алюминия уменьшено, а содержание кобальта увеличено до 20 –25%. В этихсплавах за счет термомагнитной обработки, сущность которой состоит в том, чтомагнит, нагретый до температуры около 1300 °С, охлаждают в магнитном поле сопределенной напряженностью, достигается коэрцитивная сила величиной 40 –48кА/м при магнитной индукции 1,2 –1,5 Тл.Большой интерес представляют магнитнотвердые материалы, полученные измелкодисперсных порошков, имеющих размер частиц 0,05 –0,50 мкм. Порошкижелеза или смесь порошков железа и кобальта прессуют, прессовки пропитываютраствором бакелитовой смолы и нагревают для полимеризации.В тонкодисперсном железном порошке содержатся оксиды, которыеспособствуют значительному повышению коэрцитивной силы.Магнитодиэлектрикипредставляютсобойметаллопластическиемагнитные материалы, состоящие из многокомпонентных композиций на основесмеси ферромагнитных порошков с вяжущими веществами, являющимисяизоляторами.Они характеризуются постоянством магнитной проницаемости, большимудельным электросопротивлением, низкими потерями на вихревые токи и нагистерезис и широко используются в электро – и радиотехнике.В качестве исходных магнитных материалов применяются карбонильныеили электролитическое железо, пермаллой, железокремнийалюминиевые(альсифер) и железоникелькобальтовые сплавы и другие ферромагнетики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
