Суть доменного процесса. Устройство доменной печи доменный процесс
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Магнитомягкие материалы: магнитная характеристика, марки, свойства, применение Некоторые свойства магнитомягких ферромагнитных материалов. Технически чистое железообычно содержит небольшое количество примесей углерода, серы, марганца, кремния и других элементов, ухудшающих его магнитные свойства. Вследствие сравнительно низкого удельного сопротивления технически чистое железо используют довольно редко, в основном для изготовления магнитопроводов постоянного магнитного потока. Обычное техническичистое железо изготавливают рафинированием чугуна в мартеновских печах или в конверторах; оно имеет суммарное содержание примесей 0, 08-0, 1% Кремнистая электротехническая сталь(по ГОСТу электротехническая тонколистовая) является основным магнитомягким материалом массового потребления. Введением в состав этой стали кремния достигается повышение удельного сопротивления, что вызывает снижение потерь на вихревые токи. Кроме того, наличие в стали кремния способствует выделению углерода в виде графита, а также почти полному раскислению стали за счет химического связывания кислорода в SiO2. Последний в виде шлака выделяется из расплава. В результате легирование кремнием приводит к увеличению магнитной проницаемости, уменьшению коэрцитивной силы и снижению потерь на гистерезис. Положительное влияние кремния на магнитную проницаемость стали обусловлено также уменьшением констант магнитной анизотропии и магнитострикции. У стали с содержанием кремния 6, 8% константа магнитной анизотропии в три раза меньше, чем у чистого железа, а значение магнитострикции практически равно нулю. При таком содержании кремния сталь обладает наибольшей магнитной проницаемостью. Однако промышленные марки электротехнической стали содержат не более 5% кремния. Это объясняется тем, что кремний ухудшает механические свойсва стали, придает ей хрупкость и ломкость. Такая сталь непрригодна для штамповки. Кроме того, при введении кремния несколько уменьшается индукция насыщения (примерно 0, 05 Тл на 1% Si), так как кремний является немагнитным компонентом. Вместе с тем легирование кремнием повышает стабильность магнитных свойств стали во времени. Свойства стали значительно улучшаются за счет образования магнитной текстуры при холодной прокатке и последующего отжига в водороде. При холодной прокатке происходит сильное обжатие материала; возникающие деформации вызывают преимущественную переориентацию кристаллических зерен. Отжиг при температуре 900-1000°С не только снимает внутренние механические напряжения, но и сопровождается интенсивной рекристаллизацией (укрупнением зерен). Получается так называемая ребровая текстура. Текстурованная стальанизотропна по свойствам: вдоль напрвления прокатки наблюдается существенно более высокая магнитная проницаемость и меньшие потери на гистерезис. Сталь выпускается в виде рулонов, листов и резаной ленты. Она может быть без электроизоляционного покрытия или иметь его. Сталь различных классов предназначается для изготовления магнитных цепей аппаратов, трансформаторов, электричекских машин. Применение ленточных сердечников из текстурованной стали в силовых трансформаторах позволяет уменьшить их массу и габаритные размеры на 20-25%, а в радиотрансформаторах - на 40%. Листы тонкого проката предназначены в основном для использования в полях повышенной частоты (до 1 кГц). Использование листовых и ленточных сердечников на частотах выше 1 кГц возможно лишь при существенном ограничении магнитной индукции, так , чтобы суммарные потери не превышали допустимого предела. По условиям нагрева и теплоотвода предельно допустимыми принято считать удельные потери 20 Вт/кг. Низкокоэрцитивные сплавы. Пермаллои- железоникелевые сплавы, обладающие весьма большой магнитной проницаемостью в области слабых полей и очень маленькой коэрцитивной силой. Пермаллои подразделяют на высоко- и низконикелевые. Высоконикелевые пермаллои содержат 72-80% никеля, а низконикелевые - 40-50% никеля. Магнитные свойства пермаллоев очень чувствительны к внешним механическим напряжениям, зависят от химического состава и наличия инородных примесей в сплаве, а также очень резко изменяются в зависимости от режимов термообработки материала (температуры, скорости нагрева и охлаждения, окружающей среды и т. д. ). Термическая обработка высоконикелевых пермаллоев сложнее, чем низконикелевых. Удельное сопротивление высоконикелевых пермаллоев почти в три раза меньше, чем у низконикелевых, поэтому при повышенных частотах предпочтительнее использовать низконикелевые пермаллои. Кроме того, магнитная проницаемость пермаллоев сильно снижается с увеличением частоты. Это объясняется возникновением в материале заметных вихревых токов из-за небольшого удельного сопротивления. Диапазон изменения магнитных свойств и удельного сопротивления промышленных марок пермаллоев указан в табл. 1. Вследствие различия свойств низконикелевые и высоконикелевые пермаллои имеют несколько различные применения. Низконикелевые сплавы 45Н и 50Н применяют для изготовления сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих при повышенных индукциях без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием. Высоконикелевые сплавы 79НМ, 80НХС, 76НХД используют для изготовления сердечников малогабаритных трансформаторов, реле и магнитных экранов. Сильная зависимость магнитных свойств пермаллоя от механических напряжений вынуждает принимать специальные меры защиты сердечников, поскольку механические нагрузки неизбежно возникают даже при наложении токовых обмоток. Обычно кольцеобразные ленточные сердечники из пермаллоя помещают в немагнитные защитные каркасы из пластмассы или алюминия. В целях амортизации динамических нагрузок свободное пространство между каркасом и сердечником заполняют каким-либо эластичным веществом. 2. 2. Магнитомягкие высокочастотные материалы Под высокочастотными магнитомягкими материалами понимают вещества, которые должны выполнять функции магнетиков при частотах свыше нескольких сотен или тысяч герц. По частотному диапазону применения их в свою очередь можно подразделить на материалы для звуковых, ультразвуковых и низких радиочастот, для высоких радиочастот и для СВЧ. По физической природе и строению высокочастотные магнитомягкие материалы подразделяют на магнитоэлектрики и ферриты. Кроме того, при звуковых, ультразвуковых и низких радиочастотах можно использовать тонколистовые рулонные холоднокатанные электротехнические стали и пермаллои. Толщина сталей достигает 30-25 мкм, а пермаллой, как мееханически более мягкий сплав, может быть получен толщиной до 2-3 мкм. Основные магнитные свойства таких тонких магнитных материалов близки к свойствам материалов больших толщин, однако они имеют несколько повышенную коэрцитивную силу и высокую стоимость, а технология сборки магнитных цепей из них весьма сложна. Билет 24 Контактная сварка: стыковая, точечная, шовная. Суть, технология, применение Стыковую сварку осуществляют сопротивлением и оплавлением. В первом случае детали сводят до соприкосновения и включают трансформатор 4, в результате по свариваемым деталям проходит ток большой силы. Этим током металл в зоне контакта нагревается до тем- пературе 1200-1300 оС, после чего детали сжимают усилием Р2 . При пластической деформации нагретого металла окисные пленки разрушаются и образуются участки чистого металла, по которым происходит сваривание деталей. Оставшиеся в металле окисные пленки снижают механические свойства металла сварного соединения. Этот способ применяют при изготовлении неответственных изделий. Для осуществления стыковой сварки вплавлением сначала включают трансформатор, затем детали, находящиеся под напряжением, сводят до соприкосновения. Через возникающие контакты проходит ток, который нагревает металл в зоне контактов до плавления и частичного испарения. Процесс оплавления свариваемых поверхностей заканчивают, когда вся площадь их будет покрыта тонким слоем металла. Жидкий металл и окислы выдавливаются за пределы сварного соединения. Этим достигается высокое качество сварки. Стыковой сваркой оплавлением сваривает режущий инструмент (сверла» зенкеры, развертки), трубы любого диаметра, рельсы, ободья автомобильных колес и другие изделия ответственного назначения. КОНТАКТНАЯ ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА Сварка осуществляется следующим образом: тщательно зачищенные детали собирают внахлестку и помещает между электродами точечной машины. Затем детали сжимают электродами с усилием и по вторичной цепи пропускают электрический ток с помощью контактного трансформатора. При этом в деталях и в контакте между ними выделяется большое количество тепла, достаточное для расплавления части металла и образования сварной точки (ядра) 4 при последующем охлаждении. Тепло, выделяющееся в контактах между деталями и электродами, влияния на образование литого ядра не оказывает, поскольку оно быстро отводится в медные электроды, охлаждаемые проточной водой. Количество тепла, выделяющееся на любом участке сварочной цепи, определяется по формуле: Q=I2·R·t, где I - сила тока, А; Q - количество тепла, Дж; R - сопротивление участка цепи, Ом; t - время прохождения тона, с. Формула показывает, что параметрами режима сварки являются сила тока, время импульса тока, давление, определяющее сопротивление контакта между деталями. ШОВНАЯ СВАРКА Физическая сущность процесса образования сварной точки при сварке деталей этим способом аналогична точечной сварке. Отличие состоит в том, что применяют роликовые вращающиеся электроды между которыми непрерывно с постоянной скоростью движутся свариваемые детали Режим сварки (I, P, Vсв , время импульса тока tu и время паузы tп ) устанавливают так, чтобы обеспечивалось перекрытие сварных точек. При этом создается прочноплотное сварное соединение. Максимальная толщина свариваемых деталей составляет 3,0 мм. Скорость сварки достигает 100 м/м и более. Шовную сварку применяют главным образом при изготовлении сосудов для хранения жидкостей и для сварки тонких листов из углеродистых легированных сталей и алюминия. . Электротехническая сталь. Марки, свойства, технология получения Электротехническая сталь - тонколистовая сталь, используемая при изготовлении шихтованных магнитопроводов электротехнического оборудования - электромагнитов, трансформаторов, генераторов, электродвигателей и так далее. Свойства В зависимости от требуемых свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. В зависимости от технологии производства электротехнические стали разделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; количество кремния до 3,3% ) и горячекатаные (изотропные; количество кремния до 4,5% ). Нередко в качестве легирующей добавки в электротехнической стали может содержаться алюминий (до 0,5%). Иногда электротехнические стали условно разделяют на динамную (0,8-2,5% кремния) и трансформаторную (3-4,5% кремния). Производство Электротехническая сталь выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05-1 мм. Качество электротехнической стали характеризуется электромагнитными свойствами (удельными потерями, коэрцитивной силой и индукцией), изотропностью свойств (разницей в значениях свойств металла вдоль и поперёк направления прокатки), геометрическими размерами и качеством листов и полос, механическими свойствами, а также параметрами электроизоляционного покрытия. Снижение удельных потерь в стали обеспечивает уменьшение потерь энергии, а повышение максимальной индукции стали позволяет уменьшить габариты, снижение анизотропии свойств улучшает характеристики устройств с вращающимися Электротехническая сталь обычно поставляется в отожжённом состоянии. Для снятия механических напряжений, возникающих при изготовлении деталей проводят дополнительный кратковременный отжиг при 800-850°С. Некоторые электротехнические стали поставляются в неотожжённом виде; в этом случае для обеспечения заданного уровня свойств после механической обработки необходимо проводить термическую обработку деталей. Для изотропной тонколистовой электротехнической стали в различных странах приняты следующие стандарты: ГОСТ 21427.2-83, ASTM A677/A677M-89, EN 10106-96. Маркировка Обозначения марок сталей электротехнических осуществляется в соответствии с их классификацией. В обозначении марки цифры означают: первая - класс по структурному состоянию и виду прокатки (I - горячекатаная изотропная, 2 - холоднокатаная изотропная, 3 - холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой); вторая - содержание кремния: 0 - с массовой долей кремния до 0.4 % включительно, 1 - с массовой долей кремния св. 0,4 до 0,8 % включительно, 2-е массовой долей кремния св. 0,8 до 1,8 % включительно, 3-е массовой долей кремния св. 1,8 до 2,8 % включительно, 4-е массовой долей кремния св. 2,8 до 3,8 % включительно, 5-е массовой долей кремния св. 3,8 до 4,8 % включительно; третья - группа по основной нормируемой характеристике: 0 - удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц (P1,7/50), 1 - удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц (P1,5/50), 2 - удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц (P1/400)для горячекатаной или холоднокатаной изотропной стали и удельные потери при магнитной индукции 1.5 Тл и частоте 400 Гц (P1,5/400), для холоднокатаной анизотропной стали, 6 - магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (B0,4), 7 - магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м (B10) или 5 А/м (B5), 8 - коэрцитивная сила Вместе первые три цифры в обозначении марки стали означают тип стали, четвертая и пятая- количественное значение основной нормируемой характеристики; Билет 25 Холодная сварка. Суть, технология, применение |