Изготовление магнитопроводов из ферритов

 

Технологический процесс изготовления ферритов состоит из четырех основных этапов: приготовление шихты для прессования или шликера для литья, формование, спекание и механическая обработка.

Приготовление шихты. Для приготовления шихты необходимо выполнить следующие операции: приготовление окислов, измельчение и смешение их, предварительно спекание, введение связующего вещества.

Приготовление окислов. В качестве исходного сырья для изготовления ферритов используются непосредственно окислы металлов или их соли.

При термическом разложении солей исходные материалы-карбонаты, нитраты или сульфаты-смешивают в определенных пропорциях, измельчают и нагревают до температуры разложения. Так, для приготовления магниевого феррита используют смесь окиси железа карбоната магния, которые прокаливают при температуре 550° С в течение 6 ч.

Измельчение и смешение окислов. Поскольку ферриты состоят из массы спрессованных и спеченных частиц, основные процессы, протекающие при образование ферритов, являются процессами взаимодействия этих частиц, т. е. процессами образование контакта, прочность которого зависит от многих факторов, в первую очередь - от I величины соприкасающихся поверхностей частиц.

Измельчение и смешение исходных материалов производят в шаровой или вибрационной мельницах.

Оптимальная степень заполнения барабана шаровой мельницы
шарами и окислами (шихтой) составляет 0,4-0,6 его объема.

Тонкость помола в шаровой мельнице доводится только до 50-60 мк;| при более тонком помоле экономичность и производительность шаровых мельниц резко снижается. Помол осуществляется стальными закаленными шарами диаметром 20-40 мм. Оптимальное весовое соотношение обрабатываемого материала к шарам составляет 1:3, степень заполнения рабочего пространства камеры — до 60% ее объема. Амплитуда колебаний равна 2-2,5 мм, частота 25-30 Гц. Помол порошка в течение 40 мин дает зерна размером 5-10 мк.

Предварительное спекание. После измельчения, смешения и сушки смесь окислов подвергают предварительному спеканию при температуре несколько ниже, чем температура окончательного спекания.

Введение связующего вещества. Связующее вещество должно обладать хорошей текучестью, инертностью по отношению к компонентам смеси и хорошими клеящими свойствами. Для прессования в качестве связующего применяют парафин или 10-12%-ный водный раствор поливинилового спирта. Парафин добавляют в количестве 5-8% от общего веса смеси, поливиниловый спирт — 10%.После засыпки размельченного парафина смесь подогревают в термостате до температуры 110-120° С в течение 15-20 мин, тщательно перемешивают и протирают через сита.

Для улучшения текучести шликера к нему добавляют в небольшом количестве олеиновую кислоту или натуральный пчелиный воск

Формование деталей. Наиболее широкое распространение получили два способа формование ферритовых деталей — прессование и литье под давлением.

Прессование смеси ферритовых порошков (шихты) производятся на гидравлических или механических прессах в стальных пресс-формах. Лучше применять гидравлические прессы усилием до 100 - 200 m. Для удобства съема отпрессованных деталей внутренние стенки матрицы должны иметь конусность 0,5 - 1 по отношению, к оси прессования. Детали из ферритов после окончательного спекания дают усадку 15 - 20%, это необходимо учитывать при конструировании пресс-формы.

Продолжительность выдержки под давлением не влияет на плотность деталей, поэтому при прессовании давление снимают немедленно после достижения заданной его величины.

Горячее литье под давлением. Одним из основных вопросов конструирования форм для литья является выбор расположения и размеров литниковой системы для подачи шликера во внутреннюю полость формы. Для свободного выхода воздуха из формы в местах разъема и сочленения деталей формы делают воздушные в виде мелких лысок и проточек.

Литье под давлением позволяет изготовлять детали сложной конфигурации, например резьбовые ферритовые сердечники с наружной резьбой М4х0,7 и М3х0,5.

Спекание ферритов. Спрессованные ферритовые детали перед окончательным спеканием помещают в термостат или муфельную печь для удаления связующего вещества, Температура в печи и время выдержки деталей при этой температуре определяются видом связующего, его количеством и размерами деталей Чтобы предотвратить растрескивание деталей из-за быстрого испарения оставшейся воды и связующего вещества, скорость подъема температуры поддерживают в пределах 200 - 300º С в час. Температуру и продолжительность спекания назначают в соответствии с требуемыми магнитными характеристиками ферритов. Обычно спекание ферритов производится при температуре 1100 -1350° С в течение 2 - 10 ч.

Механическая обработка ферритов. В процессе спекания происходит значительная усадка (до 20%) ферритов, неравномерная для деталей даже одной партии. Поэтому при прессование оставляют припуск на механическую обработку.

Шлифование ферритов ведут с обильным охлаждением эмульсией. После обработки эмульсию удаляют из пор феррита промывкой деталей в мыльной теплой воде и кипячением в течение часа с двукратной сменой воды. После этого детали сушат при температуре 150° С в течение 2 ч.

 

Контроль

Все этапы технологического процесса изготовления магнитопроводов тщательно контролируют, чтобы получить заданные выходные параметры изделий, в которых используются магнитопроводы.

Качество термообработки, навивки и межвитковой изоляции ленточного сердечника выявляют проверкой его магнитных и электрических параметров. Изготовленные и термически обработаны магнитопроводы должны соответствовать техническим условиям по допустимым потерям мощности (на гистерезис и вихревые токи), по величине заданной индукции В_макс и магнитной проницаемости μ_макс

Для контроля магнитопровода по току холостого хода служит прибор ИПГ-1, с помощью которого производят разбраковку методом сравнения с образцовым магнитопроводом (эталоном). Прибор позволяет производить контроль ленточных магнитопроводов, имеющих внутренний диаметр от 20 до 40 мм, внешний диаметр от 30 до 80 мм и высоту 6,5 мм. Погрешность разбраковки не более 1,5%.