Контрольная работа №2

Задание: дайте правильное определение следующим понятиям

Бумага	Это листовой материал из асбеста, каучука и наполнителей
Фибра	Это листовой пористый материал из волокон шерсти
Асбест	Это листовой материал из растительных волокон и целлюлозы
Паронит	Прорезиненная изоляционная лента, хлопчатобумажная ткань пропитанная с двух сторон липкой сырой резиной
Войлок	Это липкая лента, покрытая слоем перхлорвинилового клея
Миткаль	Это материал из бумаги, пропитанной раствором хлористого цинка
Пленочный пластик	Это естественный волокнистый минерал состоящий из кремнезема, окиси Fe (железа) и Cа (кальция)

1	2	3	4	5	6	7

Разделiii материалы с особыми магнитными свойствами

Студент должен

Знать:

• Характеристики и маркировку магнитотвердых материалов;

• Классификацию материалов по магнитным характеристикам и свойствам на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики;

• Классификацию, характеристики, основные требования и маркировку магнитно-твердых материалов;

Уметь:

• Уметь подбирать материалы для обеспечения требуемого комплекса свойств изделий

Магнитные стали и сплавы характеризуются магнитной проницаемостью, коэрцитивной силой и остаточной индукцией. В зависимости от значений этих величин магнитные материалы разделяют на:

• магнитно-мягкие материалы (ферромагнетики), к которым относят электротехническое железо и сталь, железоникелевые сплавы (пермаллои);

• магнитно-твердые стали и сплавы — это высокоуглеродистые и легированные стали, специальные сплавы.

Ферриты — материалы, получаемые спеканием смеси порошков ферромагнитной окиси железа Fe203 и оксидов двухвалентных металлов (ZnO, NiO, MgO и др.). У ферритов очень высокое удельное электросопротивление, что определяет их применение в устройствах, работающих в области высоких и сверхвысоких частот.

Магнитные материалы по ГОСТ 19693—74 подразделяются: на магнитомягкие с коэрцитивной силой по индукции не более 4 кА/м и магнитотвердые с коэрцитивной силой по индукции не менее 4 кА/м. Коэрцитивная сила по индукции — величина, равная напряженности магнитного поля, необходимого для изменения магнитной индукции от остаточной индукции до нуля (до полного размагничивания).

Магнитомягкие металлические материалы (стали и сплавы) легко намагничиваются и перемагничиваются и характеризуются узкой петлей гистерезисного цикла. Наряду с малой коэрцитивной силой они должны обладать высокой магнитной проницаемостью и относительно большой индукцией насыщения.

Магнитомягкие материалы применяются для изготовления сердечников реле постоянного и переменного тока, магнитопроводов трансформаторов, электрических машин и аппаратов, магнитных экранов и др., где требуется быстрое намагничивание с малыми потерями энергии.

Сталь электротехническая кремнистая (по ГОСТ 21427.0—75*—ГОСТ '21427.4—78). Нелегированная электротехническая сталь не находит широкого применения в электротехнике из-за низкого удельного электро­сопротивления, что увеличивает потери энергии на вихревые токи. В мощных устройствах на переменном токе шире используется электротехническая кремнистая сталь. Легирование кремнием значительно повышает электросопротивление стали. При этом увеличивается магнитная проницаемость, уменьшаются коэрцитивная сила и потери на гистерезис.

Сталь электротехническая тонколистовая (ГОСТ 21427.0—75).

Марки электротехнических горячекатаных тонколистовых сталей: 1211 - 1213, 1311- 1313, 1411-1413, 1511-1572.

Марки электротехнических холоднокатаных изотропных тонколистовых сталей: 2011-2014.

Марки электротехнических холоднокатаных изотропных тонколистовых сталей: 3411-3472.

Сталь подразделяют:

а) по структурному состоянию и виду прокатки на классы:

1 — горячекатаная изотропная;

2— холоднокатаная изотропная;

3—холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой.

Номера указанных классов означают первую цифру в марках электротехнической кремнистой стали;

б) по содержанию кремния:

0 — с содержанием кремния до 0,4 %;

1 —0,4—0,8 % Si;

2 — 0,8—1,8 % Si;

3 — 1,8—2,8% Si;

4 — 2,8—3,8% Si;

5 — 3,8—4,8% Si.

Номера (от 0 до 5) представляют вторую цифру в марках стали;

в) по основной нормируемой характеристике на группы:

0 — удельные потери при магнитной индукции 1,7Тл и частоте 50 Гц;

1 — удельные потери при магнитной индукции 1,5Тл и частоте 50 Гц;

2 — удельные потери при магнитной индукции 1,0Тл и частоте 400 Гц для горячекатаной или холоднокатаной изотропной стали и удельные потери при магнитной индукции 1,5Тл и частоте 400 Гц для холоднокатаной анизотропной стали;

6 — магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м;

7 — магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м или 5 А/м.

Пример расшифровки марки стали 1512—сталь электротехническая 1-го класса (горячекатаная изотропная) с содержанием (массовой долей) кремния 3,8—4,8 % 1-й группы (основная нормируемая характеристика — удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц ); тип стали 151, четвертая цифра 2—порядковый номер типа стали.

Сталь электротехническая холоднокатаная анизотропная плосколистовая применяется в магнитных цепях электрических машин, силовых трансформаторов и приборов.

Лента стальная электротехническая холоднокатаная анизотропная (ГОСТ 21427.4—78). Применяется эта сталь для статоров и роторов асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт, работающих при частоте тока 50Гц, якорей и полюсов машин постоянного тока, для низковольтной и высоковольтной аппаратуры.

Сталь электротехническая горячекатаная тонколистовая (ГОСТ 21427.3—75). В новых разработках использовать эту сталь не рекомендуется. Ее постепенно заменяют холоднокатаными сталями.

Сплавы прецизионные магнитомягкие (по ГОСТ 10160—75). Сплавы прецизионные (по ГОСТ 10994-74).

Прецизионные сплавы — высоколегированные сплавы со специальными физическими и физико-механическими свойствами, уровень которых определяется точным химическим составом, специальной технологией выплавки и специальной термообработкой. Магнитомягкие прецизионные сплавы применяют для получения высоких значений индукции в слабых магнитных полях.

Сплавы прецизионные магнитомягкие изготовляют в виде холоднокатаных лент, холодно- и горячекатаных листов, горячекатаных и кованых прутков и проволоки.

Из прецизионных магнитомягких сплавов наиболее широко применяются железоникелевые сплавы — пермаллои. По составу пермаллои разделяют на низконикелевые (39—65 % Ni) и высоконикелевые (75—84,5 % Ni). Низконикелевые пермаллои (45Н, 50Н, 50НХС и др.) имеют повышенную магнитную индукцию насыщения и повышенное удельное электросопротивление, поэтому их применяют в аппаратуре с небольшим подмагничиванием. Низконикелевые пермаллои с прямоугольной петлей гистерезиса (50НП, 65НП) имеют близкое к единице значение коэффициента прямоугольности К_п, представляющего отношение остаточной индукции при нулевой напряженности магнитного поля к максимальной индукции на данной симметричной петле гистерезиса.

Высоконикелевые пермаллои (79НМ, 80НХС, 81НМА, 83НФ) имеют очень высокие значения магнитной проницаемости в слабых полях.

Пермаллои очень чувствительны к деформациям (наклепу), в результате чего ухудшаются их первоначальные магнитные характеристики. Легирование сплавов молибденом уменьшает их чувствительность к деформациям. Медь стабилизирует магнитную проницаемость в определенных интервалах напряженности, а хром, кремний, марганец и молибден увеличивают удельное электрическое сопротивление, что позволяет использовать пермаллои в переменных полях. Магнитные свойства пермаллоев зависят от термической обработки, которая заключается в отжиге образцов и готовых изделий в вакууме или в чистом сухом водороде.

Магнитотвердые стали и сплавы характеризуются высокой коэрцитивной силой (Нс) и остаточной индукцией (Вr) и соответственно высокими значениями максимальной удельной магнитной энергии 1\2 (ВН)_max. Согласно ГОСТ 19693—74, магнитотвердый материал — это магнитный материал с коэрцитивной силой по индукции >4 кА/м.

Марки магнитотвердых литых материалов:

ЮНД4

ЮНД8

ЮНТС

ЮНДК18С

ЮН13ДК24С

ЮН13ДК24

ЮН15ДК24

ЮН13ДК25А

ЮН14ДК25А

ЮН13ДК25БА

ЮН15ДК25БА

ЮНДК34Т5

ЮНДК35Т5Б

ЮНДК35Т5БА

ЮНДК35Т5АА

ЮНДК38Т7

ЮНДК40Т8АА

Магнитотвердые материалы в основном используются для изготовления постоянных магнитов, которые являются важнейшими элементами многих устройств почти во всех областях техники (электронике, приборостроении, автоматических устройствах и т. д.). Они используются также для гистерезисных двигателей и магнитной записи. Повышение качества магнитотвердых материалов содействует прогрессу во многих отраслях техники.

Металлические материалы для постоянных магнитов по технологии производства классифицируют на:

• литые;

• спеченные;

• деформируемые.

Материалы магнитотвердые литые (ГОСТ 17809— на основе системы Fe — Ni — Аl, предназначенные для изготовления постоянных магнитов.

Алюминий и никель увеличивают коэрцитивную силу сплавов. Для повышения остаточной индукции в состав сплавов на основе системы Fe — Ni — А1 вводится кобальт. После термомагнитной обработки сплавы, содер­жащие свыше 18 % кобальта, приобретают особенно высокие магнитные свойства. Медь стабилизирует магнитные свойства, уменьшая их зависимость от технологии изготовления сплавов и нарушений режима термообработки.

Присадка титана повышает коэрцитивную силу, одновременно повышая хрупкость отливки, поэтому содержание титана в сплаве ограничивают 0,3—9 %.

Введение кремния и ниобия в некоторые сплавы также способствует улучшению магнитных свойств. Вредной примесью в сплавах на основе системы Fe — Ni — Al является углерод, который даже в малых количествах (0,1 %) значительно снижает коэрцитивную силу и остаточную индукцию.

Высокие магнитные свойства сплавы получают после термической обработки — закалки и высокотемпературного ступенчатого отпуска.

Дальнейшее повышение магнитных свойств достигается созданием в сплавах магнитной и кристаллографических текстур.

Недостаток литых сплавов для постоянных магнитов — их низкая технологичность. Из-за высокой твердости и хрупкости сплавы склонны к трещино- и сколообразованию, очень плохо обрабатываются резанием.

Основное назначение рассмотренных сплавов — магниты для измерительных приборов, автоматических и акустических устройств, электрических машин, магнитных муфт, поляризованных реле и т. д.

Спеченные (металлокерамические) магнитотвердые материалы (ММК) - изготовляются методом порошковой металлургии, ис пользуются порошки сплавов на основе систем:

• Fe — Ni — А1;

• Сu — Ni — Со;

• Fe — Со — Mo;

• Со — Pt и др.

Деформируемые магнитотвердые сплавы и стали. Основным преимуществом деформируемых магнитотвердых металлических материалов является возможность получать их в виде тонких сечений — листа, ленты, проволоки.

Сплавы прецизионные магнитотвердые по ГОСТ 10994—74 на основе системы Fe — Со — V получают высокие магнитные свойства после холодной пластической деформации с высокой степенью обжатия (70—90 %). Сплавы анизотропны. Проволока из сплава марки 52К13Ф после термомеханической обработки обладает высокой коэрцитивной силой 32—40 кА/м при индукции 0,80— 1,0Тл. Применяются сплавы для малогабаритных постоянных магнитов.

Сплавы марок 52К10Ф и 52К11Ф применяются также для активной части гистерезисных двигателей. Сплавы на основе систем Fe — Се — Ni — V (25КФ14Н, 35КФ10Н) и Fe — Со — Сr — V (35КХ4Ф, 35КХ6Ф и 35КХ8Ф) предназначаются для активной части гистерезисных двигателей.

Прутки из легированной магнитотвердой стали (ГОСТ 6862—71 ). Марки: ЕХЗ, ЕВ6, ЕХ5К5,ЕХ9К15М2 - легирующие элементы повышают коэрцитивную силу и магнитную энергию стали.

Применяют в виде горячекатаных или кованых прутков (круглых, квадратных, прямоугольных) для изготовления постоянных магнитов неответственного назначения.