книги из ГПНТБ / Бабаянц, С. С. Микропроволочные элементы радиоустройств учебное пособие для подготовки рабочих на производстве

выполняется следующим образом: сначала вырубаются отверстия, затем Две замыкающие пластины и, наконец, производится отрезка двух пластин (рис. 5-5). Таким образом, за один удар штампа полу­ чаются две Ш-образные и две замыкающие пластины.

Рис. 5-5. Расположение лент или полос при вырубке в направлении параллельном прокату

/ — Щ-образная пластина, 2 — замыкающая пластина

При штамповке деформированная зона с резко сниженными маг­ нитными свойствами распространяется по периметру пластины на расстоянии от 0,3 м м и более, в зави­ симости от толщины и марки мате­ риала листа или ленты, качества изготовления штампа, а также от величины зазора между матрицей и пуансоном. Наличие этого зазора вызывает образование заусенцев по периметру вырубки.

Заусенцы снимают шлифованием (рис. 5-6). Пластины 7 укла­ дывают на движущуюся ленту заусенцами вверх. Заусенцы снимает шлифовальный круг 8, который получает вращение от двигателя / через шкив 3. Лента натянута между роликами 6 и 9. Ролик 6 полу­ чает вращение от вала редуктора 5, который приводится во вращение

70

шкивами 4 и 2. Заусенцы можно также удалять пропусканием пла­ стин между резиновым и абразивным кругами, между вальцами и электрополированием.

После вырубки пластины подвергаются рихтовке (рис. 5-7). Пла­ стины 2 из штампа / попадают в лоток 3 и скользят по нему до попа­ дания в вырез 4, где они, поворачиваясь, занимают вертикальное положение и проводят между валками 5, которые рихтуют их. Валки приводят во вращение от электродвигателя 8. После рихтовки пла­ стины проходят по наклонному лотку 6 и собираются в пакет 7.

Возникшие в металлических пластинах внутренние напряжения (наклеп) ухудшают магнитные свойства. Для улучшения магнитных свойств производится отжиг пластин. При отжиге с ограниченным доступом воздуха образуется тонкая пленка окислов за счет кисло­

туннельной печи непрерывного дей­ ствия с электрическим обогревом и автоматической регулировкой

температуры. Вдоль туннеля через определенные промежутки времени проталкиваются тележки, на которых установлены ящики с отжигаемыми пластинами.

Изоляцию пластин в пакете осуществляют оксидированием, фосфатированием или нанесением лаковой пленки. Оксидирование рационально совмещать с отжигом. Образование оксидной пленки толщиною 8—15 мкм происходит за счет остававшегося в ящике кислорода воздуха. Рабочее пространство приспособления для обжига в этом случае заполняется на 20—25%. Более толстая пленка уменьшает активную площадь сечения пластин и является механи­ чески непрочной. Оксидная пленка по своим механическим и элек­ трическим свойствам ниже чем фосфатная.

Наиболее механически прочное и эластичное покрытие полу­ чается при нанесении лаковой пленки. Однако лаковая пленка имеет толщину значительно большую, чем оксидная пленка. Нанесение лаковой пленки производят при помощи резиновых валиков на лаки­ ровальной машине или вручную пульверизатором.. Применяется также напыление в электростатическом поле. Для лакирования

71

применяют маслянистые лаки, в состав которых входит резинит кальция. Растворителями служит керосин или уайт-спирит. Примене­ ние быстролетучих растворителей ограничено взрывобезопасностью.

Сборка пакета состоит из следующих операций: комплекто­ вание, обжатие пакета и скрепление пластин. Комплектование необходимо для обеспечения размеров пакета по длине. Пакет пластин 2 устанавливается на основании 1 и зажимается эксцент­ риком 5. Количество пластин указывает стрелка 3 по шкале 4

(рис. 5-9). Электротех­ ническая сталь может иметь допуск на толщи­ ну листов ±10% , поэто­ му могут быть значи­ тельные отклонения по длине магнитопровода.

крайние изоляционные листы из текстолита, фибры или фторо­ пласта. Для повышения коэффициента заполнения пакет обжимают на прессах, чаще всего эксцентрикового типа. Давление строго регламентируется в пределах 20—90 кгс/см2. Высокое давление может разрушить изоляционный слой. Сжатый пакет запирают клином. Скрепление пакетов небольших размеров осуществляют обжимом с помощью скоб или склеиванием клеем БФ-4. Склеивание пакета исключает необходимость применения изоляции между пластинами. Большие пакеты скрепляют склепыванием. Отверстия под заклепки уменьшают поперечное сечение и повышают потери в сердечнике. В случае необходимости пакет подвергается меха­ нической обработке шлифованием вдоль листов. При этом полу­ чается наименьшее замыкание соседних листов заусенцами. Шли­ фование ведут без охлаждающей жидкости, так как она может вызвать коррозию пластин.

5-4. Производство ленточных магнитопроводов

Ленточные магнитопроводы изготавливаются двумя методами: навивкой и гибкой.

Метод навивки включает следующие операции технологичес­ кого процесса: резка на полосы требуемой ширины, снятие заусен­ цев, притупление острой кромки, обезжиривание ленты, навивка сердечников и термическая обработка.

72

Снятие заусенцев на тонкой ленте производится электрополи­ рованием. Для лент толщиною более 50 мкм применяют механиче­ ский способ удаления заусенцев абразивным кругом. Для очистки от смазки, которой покрывают ленту для защиты от коррозии при транспортировке, ленту предварительно выдерживают в баке с раст­ ворителем (бензином или ацетоном), а затем перематывают в бобины. В процессе перемотки ленту протягивают между абразивными стержнями и фетровыми листами, которые шлифуют торцы и чистят ленту. Снятие заусенцев может быть совмещено с обезжириванием (рис. 5-10, а). Лента, сматываясь с бобины 1, проходит через на­ правляющие ролики 8 и абразивные стержни 2, которые снимают

заусенцы и очищают ее от грязи. Затем лента проходит через на­ правляющий ролик 3 и ванну А, заполненную бензином. Здесь происходит предварительное обезжиривание. Затем лента проходит через фетровые прокладки 4 и поступает в ванну Б, заполненную ацетоном, где происходит окончательная очистка поверхности ленты. При выходе из ванны Б обезжиренная лента снова проходит через фетровые прокладки 5 и б и наматывается на бобину 7. Натяжение осуществляется с помощью груза 9. Для очистки ленты можно при­ менять также ультразвуковые установки.

Навивка сердечников совмещается с нанесением электроизоля­ ционного слоя на ленту методом электрофореза. Электрофорезом называется процесс перемещения тонко диспергированных частиц в жидкости под действием постоянного электрического тока. Про­ цесс электрофореза производится на специальной установке в ванне. Одним электродом является корпус ванны, а другим — навивае­ мая лента, на которую наносится изоляция. Если движение частиц происходит к аноду, процесс называетсяанофорезом, а если движе­ ние частиц происходит к катоду — катофорезом. Направление перемещения частиц определяется знаком заряда и направлением внешнего поля. Скорость электрофореза зависит от формы и размера

73

частиц, величины напряженности поля, вязкости среды и концен­ трации частиц в среде.

Рулон 1 обезжиренной и зачищенной ленты (рис. 5-11) наде­ вают на ось, укрепленную на стойке 9. Конец ленты пропускают через фетровый протир 2, ролики 3, находящиеся в ванне А с аце­ тоном, ролик 4 с демпфером, ролик 5 ванны Б с рабочей суспензией и закрепляют на барабане 7 зажимным устройством. Для сушки нанесенной на ленту изоляции служат обмотки 6. Ведущий барабан снабжается счетчиком числа витков 8. По достижении заданного числа витков или заданного размера сердечника, процесс автома­ тически останавливается.

По окончании навивки первый и последний виток ленты при­ крепляют к основным точечной сваркой. Сваривают не более од-

Рис. 5-11. Схема катафарезной установки для навивки сердечников

ного—двух витков ленты. Толщина покрытия изоляционным слоем лежит в пределах 2—5 мкм и регулируется за счет изменения ско­ рости движения ленты и конденсации суспензии. Следует регули­ ровать силу натяжения ленты с помощью специальных тормозных колодок, так как по мере сматывания радиус бобины 1 уменьшается, а момент М, приложенный к ленте при ее сматывании, должен оставаться постоянным: М — Рг, где Р —- сила натяжения ленты, г — радиус бобины.

Материал изоляции должен отвечать следующим требованиям: высокое удельное электрическое сопротивление, стойкость в атмос­ фере водорода (или в вакууме), при которой производится терми­ ческая обработка, и надежность изоляции витков сердечника друг от друга. Таким требованиям отвечают суспензии на основе Si02 MgO; А120 3. Чаще всего применяют магнезиальную суспензию следующего состава: окись магния 0,1 кг, олеиновая кислота 0,005 кг, четыреххлористый углерод 1 л. Эта суспензия обеспечи­ вает высокое качество изоляции, но является токсичной из-за паров растворителя. Суспензия с кремниевой кислотой свободна от этого недостатка, однако, обладает повышенной воспламеняе­ мостью".

Термическую обработку сердечников (отжиг) выполняют в ва­ кууме или в атмосфере водорода при избыточном давлении

74

1 — 1,5 кгс!мг. Режим отжига зависит от марки магнитного мате­ риала. Для сердечников из железоникелевого сплава 80 НХС при­ меняется нагрев в вакууме при 1 • 10_;i мм pm. cm. до 1000—1050° С с выдержкой при этой температуре в течение трех часов. Затем следует охлаждение в печи со скоростью 100° С в час до температуры 400" С и последующее охлаждение вместе с печью. При отжиге ми­ ниатюрных сердечников из сплава 50 НП время выдержки сокра­ щают до 1 ч. В процессе отжига витки не должны спекаться друг с другом, что может произойти при наличии заусенцев, плохом обезжиривании и плохом качестве изоляции.

Сердечники из стали Э310 пропитывают клеем БЮ-4. Это улуч­ шает изоляцию между витками и делает сердечник механически

Рис. 5-12. Схема технологического процесса изготовления штампованного магяитопровода гибкой

/ — бухта провода; 2 — ванна для очистки; 3 —- ванна для покрытия суспензией; 4 —- штампованные листы; 5 — сердечник после гибки ли­ стов: в — пропиточная ванна; 7 — станок для шлифования торцов

прочным и монолитным. С-образные магнитолроводы могут изго­ тавливаться навивкой и гибкой. Навивка, отжиг и пропитка таких сердечников производятся вышеописанным способом. Специфичной операцией является разрезание сердечников. Неправильное выпол­ нение этой операции может привести к изменению электромагнит­ ных свойств. Разрезание производят на фрезерных или шлифо­ вальных станках, а также электроискровым способом, который дает наилучшие результаты. Разрезание можно производить до отжига.

Для уменьшения зазора, который значительно увеличивает сопротивление магнитному потоку, торцы обеих половин сердечника шлифуют и притирают.

Метод гибки сердечников включает следующие основные этапы: подготовительный, гибку, термическую обработку и шлифование торцов (рис. 5-12).

Подготовительный этап заключается в резке материала на по­ лосы, обезжир1 взнии, снятии заусенцев, покрытии ленты сус­ пензией (двуокись титана и жидкое стекло). Резку заготовок разной

75

длины выполняют на приспособлениях типа ножниц. В условиях

жений производится отпуск сер­ дечника в муфельной печи с выдержкой в течение 2 ч при темпера­ туре 400° С и с последующим охлаждением сердечников в печи до температуры 20® С.

5-5. Изготовление ферритовых магнитных элементов

Магнитные свойства ферритовых элементов в основном опре­ деляются их химическим составом. Однако, применяя различные методы изготовления при неизменном химическом составе, можно получать ферриты с различными магнитными свойствами. Техноло­ гический процесс изготовления магнитных элементов из ферри­ тов состоит из следующих основных операций: а) подготовка и помол исходных материалов; б) смешивание составных частей; в) прессование или литье деталей (в зависимости от конфигурации детали); г) обжиг; д) обработка после обжига.

Подготовка исходных материалов состоит в их сушке до со­ держания влаги менее 0,3% при температуре около 200° С. Затем взвешенные и проверенные в лаборатории сырьевые материалы загружают в мельницу для помола. Проверяют исходные материалы из каждой партии используемого сырья.

Помол производят в шаровых мельницах или в вибромельни­ цах, в которых барабан вибрирует с частотой 1450 колебаний в минуту, с амплитудой 2,38 мм. Отношение веса обрабатываемой массы к весу шаров 1: 5 . Шары используются стальные, двух диа­ метров: 12 ± 1 и 16 ± 2 мм. Время помола — от 40 до 60 мин. После помола порошок просеивают через сита с металлическими и шелко­

76

выми решетками. Самый маленький размер частиц 30 мкм. Для

чего капсели вынимают из печи. Для предотвращения спекания по­ рошка при отжиге в его состав вводят связку, которая при темпера­ туре отжига выгорает, но на поверхности каждой частицы остается тончайшая пленка, затрудняющая спекание частиц. После отжига производят вторичный помол.

Приготовленный порошок засыпают в жидкий раствор пласти­ фикатора (раствор поливинилового спирта) и тщательно перемеши­ вают. Затем производят помол в течение 10—20 мин на бегунах и протирку через металлическое сито № 06 или № 07. Приготовлен­ ная таким образом масса используется для прессования магнитных элементов.

Прессованием изготавливаются детали, имеющие формы ча­ шек, колец, тороидальных сердечников, а также многоотверстные ферритовые платы в тех случаях, когда толщина этих плат не пре­ вышает 1,0 мм и требуется высокая точность размеров детали. Прессованием изготавливают также двух- и трехотверстные трансфлюкторы. После обжига в них, так же как и в многоотверстных пластинах, изготавливают методами механической и ультразвуковой обработки отверстия.

Прессование производится на гидравлических или механиче­ ских прессах в стальных пресс-формах. Основными частями прессформы являются матрица, пуансон и выталкиватель. Внутренняя полость матрицы выполняется по форме прессуемой детали и может быть как разъемной, так и неразъемной. Для удобства выпреесовки деталей внутренние стенки матрицы выполняются с конус­ ностью в 0,5—1° к оси прессования. Давление на порошок осуще­ ствляется с помощью подвижного пуансона. Между пуансоном и матрицей предусматривается зазор по легкоходовой посадке для свободного выхода воздуха.

Размеры пуансона и матрицы должны учитывать величину усадки ферритов, которая достигает 15—20%. Одной из особен­ ностей прессования ферритов является плохая текучесть исходных порошков. Поэтому для получения деталей с однородной плот­ ностью предусматривается двустороннее прессование, которое осуществляется сверху основным пуансоном и снизу выталки­ вателем, являющимся одновременно нижним дополнительным пуан­ соном.

Тороидальные ферритовые сердечники прессуют в магнитном поле. Матрица помещена в катушку, через которую в момент прес­ сования пропускается постоянный ток. Верхний и нижний пуансоны являются полюсами электромагнита и выполняются из магнито­ проводящей стали. В начале прессования включается электромаг­ нит пресс-формы и при медленной подаче давления одновременно вакуумным насосом откачивается вода. Нижний пуансон, плата и

77

плита изготавливаются с отверстиями, соединенными со штуцером, который соединяется с вакуумным насосом.

Основным требованием к прессам является достаточно высо­ кая величина удельного давления — в пределах 1,5—3 тс1см2. Недостаточное давление не обеспечивает хорошего коэффициента заполнения и необходимой твердости феррита. Слишком большое давление может привести к неоднородности магнитных свойств, возникновению поперечных расслоений и трещин в деталях. Для определения оптимального давления пользуются формулой:

мощностью до 80—200 тс, наиболее плавное давление обеспечи­ вают гидравлические прессы. Продолжительность выдержки под нагрузкой не влияет на плотность прессовки. Поэтому давление при прессовании снимается сразу после достижения заданной ве­ личины. Применение автоматических прессов позволяет достигать высокой производительности при прессовании миниатюрных торои­ дальных сердечников — до 2000 шт. в час.

Литьем под давлением изготавливаются менее точные магнит­ ные ферритовые элементы. Для литья используется так называе­ мый шликер — сметанообразная масса с повышенным содержанием связующих веществ. Шликер для литья многоотверстной пластины может состоять, например, из смеси MnC03, Fe20 3, MgO, ZnO с добавлением дистиллированной воды. Из этой массы прессуются брикеты, которые подвергаются обжигу в муфельной печи при температуре 900° С в течение 6 ч. Затем брикеты дробятся и порошок смешивается со связующим веществом — парафином или пчелиным воском до получения однородной массы. Расплавленный и непре­ рывно перемешиваемый шликер под давлением сжатого воздуха подается в предварительно подогретые металлические формы.

Технологические операции, связанные с изготовлением сырых магнитных элементов, определяют степень однородности магнитных характеристик на пластине. К образованию неоднородности могут привести немагнитные включения в исходных материалах, недо­ статочное перемешивание исходных материалов, образование воз­ душных пузырей при литье пластины или, наконец, неодинаковая пористость в разных частях пластины. В результате в готовой пластине может оказаться большой разброс магнитных характе­ ристик.

Заключительным и одним из наиболее ответственных этапов производства ферритовых элементов является обжиг, в процессе которого происходит образование взаимных твердых растворов. Режим обжига (температура и время) зависит от марки феррита и определяет магнитные, электрические и' механические свойства готовых изделий. Пластины из феррита марки 1,3 ВТ обжигаются

78

при плавном повышении температуры в течение 7 ч до 1350® С. Далее следует выдержка при этой температуре в течение 2 V2 ч и охлаждение при выключенной печи в условиях вакуума. Точность температурного режима ±2® С.

При анализе исходных материалов устанавливают точное зна­ чение температуры обжига. В серийном производстве применяются туннельные печи с электрическим обогревом. Температура в печах устанавливается и поддерживается при помощи терморегуляторов. Конвейер, на который укладывают обрабатываемые детали, перио­ дически продвигается через печь каждые 30 мин на расстояние

205 мм.

5-6. Обработка ферритовых магнитных элементов после обжига

После обжига ферритовые магнитные элементы подвергают снятию облоя, шлифованию и ультразвуковой обработке отверстий. На этих операциях обнаруживается скрытый брак, который был заложен на предыдущих операциях. Другой особенностью обработки ферритов является взаимосвязь размеров элементов и допусков на них с размерами инструмента, который определяет точность полу­ чаемых при ультразвуковой обработке отверстий и межцентровых расстояний.

Сложность механической обработки ферритов определяется их механическими свойствами: высокой твердостью и хрупкостью. Ферриты не поддаются обработке точением, фрезерованием и дру­ гими обычными методами обработки. Механические свойства ферри­ тов зависят от их марки и от способа производства (табл. 5-1).

Микротвердость ферритов определяется различными способами. Один из них основан на принципе царапания: царапающее тело должно быть более твердым, а царапаемое более мягким. Более точно установить твердость можно методом вдавливания в феррит алмазной пирамиды с углом 130°. В этом случае микротвердость определяется на приборах ПМТ-2 или ПМТ-3.

Применяемые при шлифовании инструменты должны быть изго­ товлены из абразивных материалов, имеющих большую твердость, чем твердость обрабатываемого материала. Для обработки ферри­

79