Постоянные магниты (ПМ) используются в поляризованных исполнениях пускозащитной аппаратуры. В основном применяют ПМ, изготовленные на основе железоникельалюминиевых сплавов с различными добавками (кобальт, медь, титан, кремний и др.) методами литья и порошковой металлургии.
Материал литых магнитов указанного сплава отличается большой твердостью и хрупкостью и поддается обработке только шлифованием корундовыми и алмазными кругами. Порошковые же магниты, несколько уступая литым магнитам по магнитным характеристикам, поддаются всем видам механической обработки с применением нормального режущего инструмента.
При процессе отливки ПМ небольших размеров и массы (до 0,1—0,2 кг) использование общего объема расплавленного сплава, непосредственно идущего па изготовление изделий, не превосходит 10—20%, остальной объем металла расходуется па литники, прибыли, тогда как использование материала при порошковой металлургии достигает 95—98%.
Находит применение магнитный сплав марки ЮНДЧ (АНЗ), простой по составу (25 Ni — 25,5 А1 — 4 Си — 45,5 Fe) и с удовлетворительными магнитными свойствами (Вr = 0,5T; Нс= 40 кА/м; (ВН)макс/(8π) =3600 Дж/м3). Изготовляют НМ методом литья в земляные формы и по выплавляемым моделям.
Шихтовые материалы применяют с обработкой их пескоструйным способом. Огневая резка при разделке шихтовых материалов недопустима.
Плавку материала обычно производят в открытых высокочастотных индукционных печах в тиглях с кислой футеровкой. Масса шихтовых материалов составляется с расчетом использования 50% переплава. Соблюдается порядок загрузки в тигель и соответственно поочередное расплавление входящих в сплав компонентов: железо, 50% переплава, никель, медь. Перед введением в сплав меди, подогретой до 150° С, температуру содержимого расплава в тигле доводят до 1520—1550° С; алюминий в подогретом состоянии вводят в расплав при температуре 1550—1570° С и, поддерживая эту температуру, снимают шлак и выдают расплав в различные ковши с кислой футеровкой. Контроль температуры расплава осуществляют термопарой с керамическим наконечником.
Заливку форм производят короткой непрерывной струей. Через несколько минут после заливки изделия выколачивают из опок и оставляют их остывать на поверхности выбитой из опок формовочной земли.
В литейном цехе отливки подвергаются предварительной обработке: их освобождают от литников, отверстия очищают от песка, производится зачистка заусенцев и незначительных выступов, остатков от литников и пр.
Каждая плавка подвергается контролю: проверяются химический состав сплава, магнитные свойства материала (Вr, Нс, поле насыщения Hмакс >5Нс), геометрические размеры изделий, состояние поверхности, а также выявляются недопустимые поверхностные дефекты — одиночные раковины, в том числе усадочные, холодные трещины, утяжины, сколы и др.
С целью придания материалу отливок из сплава ЮНДЧ оптимальных магнитных свойств отливки подвергаются нормализации при температуре 1100± 10° С.
Намагничивание заготовок постоянных магнитов производят на специальных намагничивающих устройствах с электромагнитами, питаемыми постоянным током или импульсами постоянного или переменного тока с обеспечением поля насыщения образцов не ниже 5 Нс.
При изготовлении постоянных магнитов точным литьем по выплавляемым моделям технологический процесс распадается па изготовление оболочковых форм и заделку их в опоки, плавку сплава, заливку форм, отделку литых изделий, термическую обработку, намагничивание.
Процесс изготовления оболочковых форм при точном литье аналогичен рассмотренному в § 3-8.
При отливке достаточно малых по габаритам и массе ПМ опоки с оболочковыми формами, заделанными в песчаный сухой наполнитель, за несколько часов до заливки (от 1,5 до 5 ч) прокаливают в электропечи при температуре 600° С с последующим повышением температуры до 850—900° С. Заливку форм производят без промедления в горячие формы.
Термическая обработка и намагничивание заготовок идентичны изготовлению ПМ из сплава ЮНДЧ.
Контроль качества изготовления ПМ точным литьем производится непрерывно на всех этапах технологического процесса с участием лабораторий по химическому анализу сплава и магнитным измерениям.
Изготовление постоянных магнитов методов порошковой металлургии.
Технология изготовления ПМ методом порошковой металлургии отличается рядом специфических особенностей, связанных с этим видом производства. Используемые металлические порошки в виде сырого материала отличаются высокой химической чистотой исходного материала (98—99%), но более дорогие по сравнению с литым металлом.
По размерам порошковые частицы классифицируются по следующей шкале: ультратонкие — менее 0,5 мкм; весьма тонкие— от 0,5 до <10 мкм; тонкие — от 10 до <40 мкм; средней тонкости — от 40 до <150 мкм; крупные — от 150 до 500 мкм. Технологические свойства металлических порошков в сильной степени зависят от формы частиц. Так, например, частицы дендритной (губчатой) структуры придают порошкам хорошую прессуемость, прессовки обладают высокой механической прочностью, но насыпная плотность (плотность свободно насыпанного порошка) порошков минимальная. Материал же с частицами сферической формы обладает максимальной насыпной плотностью, но плохо прессуется, и прессовки обладают низкой механической прочностью; чешуйчатая форма частиц придает порошкам малую насыпную плотность, плохую прессуемость со склонностью получаемых прессовок к расслоению.
Поступающий на производство порошковый материал характеризуется зернистостью, под которой понимают процентное содержание частиц разных размеров в определенном объеме порошка. Этот показатель влияет на удельное давление прессования, усадку и температуру запечки, а также на механические свойства прессовок. Важен и показатель текучести порошка, характеризуемый коэффициентом К, который равен: K = rnt/m,
где r — радиус отверстия носика воронки нормированного размера, мм; п — коэффициент, равный 2,58; t — время вытекания порошка через отверстие носика воронки, с; т — масса порошка, г. Значение К для различных порошков лежит в пределах от 1,2 до 6,4. Большим значениям соответствует худшая текучесть порошкового материала.
Металлические порошковые материалы характеризуются способностью к сжатию и уплотнению при прессовании с сохранением заданной формы прессовок при извлечении последних из пресс-форм. С этой целью вводят показатель формуемости Ф, определяемый из соотношения: Ф= σсж/р, где σсж— прочность материала прессовок на сжатие, 107 Па; р — удельное давление прессования, · 107 Па.
При использовании металлических порошков в процессе подготовки к прессованию возможна их очистка, отжиг, рассев по фракциям крупности, развеска, смешивание (шихтование), введение смазки.
Очистка порошкового материала применяется при наличии загрязнений продуктами износа дробящих устройств. Отжиг в восстановительной среде необходим при частичном окислении материала. Пробный рассев по фракциям крупности производят с целью определения набора зернистости используемого порошкового материала. Развеску производят при изготовлении шихты сложного состава, состоящей из порошков нескольких металлов. Смешивание порошкового материала является ответственной операцией в процессе приготовления шихты; от нее зависит однородность исходного материала, определяющего качество готовых изделий, поэтому этот процесс наиболее тщательно контролируется. Из оборудования используются шаровые и вибрационные мельницы, конусные смесители и смесители типа «пьяная бочка». Смешивание может быть сухое и мокрое (спирт, бензин, глицерин, дистиллированная вода). Мокрое смешивание дает более однородную шихту.
Загрузку пресс-форм производят дозированным количеством порошковой шихты. Дозировку осуществляют весовым или объемным способом.
Прессование порошкового материала в зависимости от высоты прессовок применяют одно- и двустороннее. При двустороннем прессовании (встречное движение пуансонов) обеспечивается более однородная плотность прессовок по высоте.
При выпрессовке изделий из пресс-форм наблюдается упругое последствие материала, приводящее к увеличению линейных размеров прессовок, в ряде случаев доходящее по высоте до 5-6%.
Из прессового оборудования применяют гидравлические и механические (эксцентриковые, кривошипные, фрикционные и др.) прессы и прессы-автоматы с одно- и двусторонним давлением.
Пресс-формы применяют съемные и стационарные, одно- и многогнездовые, одно- и двустороннего прессования, прессовые и калибровочные.
Наивысшей производительностью обладают автоматические прессы до 12 000 мелких прессовок в час; у немеханизированных механических прессов производительность до 500 прессовок в час и у гидравлических прессов — до 100 прессовок в час.
