Вибір схеми технологічного процесу - Аналіз сучасного стану виробництва постійних магнітів

В даний час розроблено декілька технологій отримання магнітних матеріалів зі сплавів Fe-Ni-Al-Со: 1) метод порошкової металургії з подальшим пресуванням і спіканням і 2) ливарний метод.

При ливарному методi сплав розплавляють і виливають у форму. Після твердіння матеріалу виробляється груба шліфовка матеріалу, після чого термообробка і охолоджування, інколи з магнітним полем. При обробці з магнітним полем, получений магніт називається анізотропним. Анізотропні властивості забезпечують максимальну намагніченість і вищий рівень Гауса. Литі магніти, без термообробки в магнітному полі називаються ізотропними. Після термічної обробки і охолоджування матеріал шліфується відповідно до конкретних допусків і намагнічення.

Основним методом отримання магнітів із сплавів Fe-Al-Ni-Co є порошковий. Найбільш широко для виготовлення постійних магнітів застосовують сплави на основі заліза з вмістом 20-33% Ni і 11 - 17% А1, які додатково можуть легованих і іншими елементами, такими як Со, Сі, Ti і ін. Змінюючи склад сплавів і кількісне співвідношення елементів, що входять до їх складу, можна в широких межах регулювати магнітні властивості сплавів. Так, наприклад, збільшення в межах зазначених концентрацій вмісту Ni і А1 призводить до підвищення коерцитивної сили і зниження залишкової індукції. При цьому вплив Ni більш істотно, ніж Аl.

Легування сплавів, що містять близько 23% Ni і 10-15% А1, міддю також сприяє підвищенню коерцитивної сили та залишкової індукції. При більшому вмісті нікелю вплив міді дещо інше. У цьому випадку при підвищенні коерцитивної сили залишкова індукція зменшується.

Коерцитивної сила також підвищується при легуванні сплавів кремнієм і титаном при введенні їх до 1%. Подальше збільшення вмісту титану приводить до зменшення опуклості кривої намагнічування. Позитивний вплив проявляється також у зв'язування вуглецю в стійкі карбіди. Домішка вільного вуглецю навіть в кількостях, що не перевищують 0,1%, значно знижує коерцитивної силу і магнітну індукцію.

Найбільш сприятливий вплив на магнітні властивості залізонікельалюмініевих сплавів надає кобальт. При цьому вплив кобальту на магнітні властивості сплаву також суттєво залежить від вмісту нікелю та алюмінію. Так, при вмісті в сплаві 15 - 19% Ni і 13% А1 кобальт викликає підвищення коерцитивної сили та зменшення залишкової індукції, а при вмісті 21% Ni обидві ці характеристики значно зростають.

Для отримання максимальних магнітних властивостей розглянутих сплавів обов'язковим є їх термічна або термомагнітного обробка, що складається в гартуваннi і відпустці. Загартування повинна забезпечувати велику швидкість охолодження, ніж це потрібно для фазових перетворень, а відпустка - випадання дисперсної фази.

У якості вихідних компонентів для виготовлення магнітів на основі залізонікельалюмініевих сплавів застосовують порошки чистих металів або сплавів, отриманих карбонільні або електролітичним методом, спільним відновленням оксидів, розпиленням рідких металів і сплавів, а також порошки феросплавів, отримані методом подрібнення.

При виготовленні постійних магнітів із сплавів Fe-Ni-Al-Со принципово можливі три варіанти технологічної схеми:

    1) змішування порошкоподібних складових сплаву у вигляді порошків чистих металів, пресування суміші та спікання виробів; 2) змішування порошків заліза, нікелю, кобальту, міді з порошками лігатури Al-Ni і Al-Fe, пресування і спікання; 3) подрібнення відходів литого сплаву необхідного складу з наступним пресуванням і спіканням.

Недоліком першого варіанту є наявність на частинках порошку алюмінію тонкої плівки оксиду алюмінію, що перешкоджає нормальному спікання. Внаслідок низької температури плавлення алюмінію (~ 660 ° С) і більш високої температури спікання, що забезпечує дифузію між всіма компонентами сплаву, алюміній довгий час перебуває в перегрітому стані, що призводить до його окислювання і азотування газами, що містяться в захисному середовищі спікання. Останні процеси (окрім освіти немагнітних фаз) викликають втрати алюмінію, порушують хімічний склад, що негативно позначається на магнітних властивостях сплавів.

Другий варіант дозволяє усунути недоліки першого - окислюваність і низьку температуру плавлення порошку алюмінію. Це досягається введенням алюмінію у вигляді лігатур.

технологiчна схема отримання лігатури al-fe

Рисунок 1.1 Технологiчна схема отримання лігатури Al-Fe

технологічна схема виробництва магнітів із сплавів типу алніко

Рисунок 1.2 Технологічна схема виробництва магнітів із сплавів типу Алніко

Найбільш часто для виробництва магнітно-твердих матеріалів використовують карбонільні порошки заліза і нікелю. Застосування порошків зазначених металів, отриманих іншими методами, зумовлює зниження магнітних властивостей одержуваних матеріалів.

За третього варіанту в якості вихідних матеріалів використовують відходи традиційних методів виробництва магнітів литтям з наступною механічною обробкою - ливарні відходи та стружку. У цьому випадку із зазначених відходів шляхом плавлення з наступним розпиленням отримують порошок магнітного сплаву, який і є вихідною сировиною для отримання магнітів методами порошкової металургії.

технологічна схема виробництва магнітів методом подрібнення відходів литого сплаву

Рисунок 1.3 Технологічна схема виробництва магнітів методом подрібнення відходів литого сплаву

Отриманий таким чином порошок має високу твердість, тому пресування заготовок із нього методами прямого пресування при кімнатній температурі утруднено. Більш доцільно застосовувати гаряче пресування в сталевих прес-формах при температурі 1100-1200 ° С в захисному середовищі. Отримані при цьому магнітно-тверді матеріали за властивостями значно поступаються матеріалами, отриманими по другому варіанту. Це обумовлено тим, що в процесі отримання вихідного порошку розпиленням розплаву, а також при гарячому пресуванні матеріал частково окислюється і, як було зазначено вище, його магнітні властивості погіршуються.

У зв'язку з викладеним третій варіант виготовлення магнітів не знаходить широкого застосування. Початкове ж сировина, яка використовується в цьому випадку, доцільно застосовувати після відповідного очищення і подрібнення як лігатури, вводячи її до складу шихти при виробництві магнітів по другому варіанту.

Для отримання високо щільних магнітів із сплавів альніко можна застосовувати також метод динамічного гарячого пресування (ДГП). Так, наприклад, при виробництві, магнітів із сплавів ЮНДК 24 вихідну шихту пресують при кімнатній температурі у брикети, які потім нагрівають до температури 1200 ° С і ущільнюють з високою швидкістю у відповідності із застосовуваним методом.

Застосування методів порошкової металургії у виробництві постійних магнітів з залізонікельалюмініевих сплавів дозволяє вдосконалювати процес з'єднання магніту з полюсним наконечником за рахунок їх спільного пресування і спікання. Для цього при пресуванні порожнину матриці поділяють спеціальною вставкою на окремі сектори, заповнюють їх відповідними порошками, витягають вставку і після цього здійснюють процес пресування. Під час подальшого спікання відбувається дифузійне взаємодію матеріалу магніту і залізного наконечника з утворенням якісного контакту.

Похожие статьи




Вибір схеми технологічного процесу - Аналіз сучасного стану виробництва постійних магнітів

Предыдущая | Следующая