Введение к работе
-3-
Актуальность работы. Современный уровень научно-технического прогресса характерен высокоэффективными технологическими процессами, разработка которых находится на грани научных знаний и новых технологических возможностей. Анализ существующих технологий изготовления магнитопроводов из низкоуглеродистых сталей и создание на основе этого анализа более перспективных и экономически выгодных для мелкосерийного производства методов в настоящее время является перспективным направлением.
Большие потенциальные возможности скрыты в малоизученных способах термической обработки , в изучении изменения физико-механических свойств магнитомягких материалов как на этапе изготовления, так и в процессе эксплуатации. Медь и углерод, существенно увеличивая прочность порошковых материалов, от-эицательно влияют на магнитные свойства и в производстве магнитопроводов не применяются. Однако влияние небольшого количества этих элементов на физико-механические свойства магнитомягких материалов не изучено.
Актуальность проблемы подчеркивается рядом государст-зенных постановлений, в частности, целевой комплексной научно-технической программой "Создание и освоение в промышленных условиях высокопроизводительных процессов, порошковых спла-зов и на их основе — новых материалов, покрытий и изделий" Программа 30.Ц.0.11.ГУ от 10.03.91).
Производственная потребность в дешевых магнитомягких латериалах и изделиях на их основе предопределили необходи-лость включения темы "Исследование микролегирования, прессо-іания, спекания и разработка технологии изготовления магнито-іроводов на основе железа методом порошковой металлургии" в іеречень тем, имеющих практическое значение для производства і рекомендованных аспирантам и соискателям в качестве тем іиссертационньїх работ (вх. N А6614-89 от 30.10.89).
Цель работы - создание научно-обоснованной экономичной ехнологии изготовления магнито-мягких материалов с оптималь-ыми магнитными свойствами и повышенной механической проч-остью и внедрение ее в производство. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ существующих традиционных методов
-4-изготовления магнитопроводов с исследованием влияния технологических факторов и магнитного старения на коэрцитивную силу магнитопроводов из низкоуглеродистой электротехнической стали;
- разработать экономичные способы отжига магнитопрово
дов, обеспечивающие сокращение длительности процесса
термообработки с одновременным улучшением магнитных свойств;
исследовать влияние углерода, вводимого в виде графита, ка физико-механические свойства магнитопроводов из порошка железа;
исследовать влияние параметров прессования и спекания на физико-механические свойства магнитопроводов;
исследовать влияние небольших количеств меди, а так же совместного введения в порошок железа графита и меди, на физико-механические свойства магнитопроводов;
- разработать технологию изготовления магнитопроводов
сложной формы с оптимальными физико-механическими свойства
ми методом порошковой металлургии с легированием углеродом
и медью.
Научная новизна работы. Впервые разработаны режимы термической обработки изделий из магнитомягких материалов с использованием эффекта фазового наклепа, обеспечивающие повышение их магнитных свойств с одновременным снижением времени термической обработки.
Установлено оптимальное количество добавок графита и меди в шихту, обеспечивающее повышение механических и магнитных свойств изделий. Выявлено, что при введении графита от 0,1 до 0,36% в шихту содержание углерода в изделии не превышает критических значений, ухудшающих магнитные свойства, и не зависит от содержания кислорода в железных порошках, применяемых в исследованиях. Введение указанного количества графита в значительной степени активирует процесс спекания.
Исследовано совместное введение в шихту графита и меди, обеспечивающее равномерное распределение меди в объеме материала и, в связи с этим, изотропность магнитных свойств.Найден оптимальный вариант концентрации меди (0,7 -1,3%),
прм котором одновременно увеличиваются магнитная проницаемость и предел прочности материала, а коэрцитивная сила не увеличивается.
Выявлены возможности управления структурой и свойствами изделий химическим составом и технологическими параметра&ди изготовления (удельным давлением прессования, температурой, вреиенем термической обработки и условиями охлаждения),что позволяет получить заданный уровень физико-механических свойств изделий.
Практическая ценность. Разработаны на уровне изобретений ( а.с. N 825656, N 1076469) и внедрены в производство режимы вакуумной термической обработки магнитопроводов^в основе которых лежит эффе«.<т фазового наклепа, что позволяет сократить продолжительность процесса отжига с одновременным улучшением магнитных свойств и сокращением количества повторных операций.
Разработана технология изготовления магнитопроводов сложной формы из порошка железа с добавками графита и меди, обеспечивающая оптимальный уровень физико-механических свойств.
Разработаны на уровне изобретений ( а.с. N 1480249, N 1584883) и выпускаются серийно магнитоуправляемые паяльники, в основе конструкции которых предусмотрены магнитопроводы с добавками графита и меди. Принцип совместного введения графита и меди обеспечивает точный химический состав, равномерность и стабильность распределения магнитного потока.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях и семинарах в Пензенском государственном университете (1989-1997); зональном семинаре "Методы получения новых порошковых материалов и изделий", 4-5 февраля 1988, г.Пенза; научно-техническом семинаре "Технология, свойства порошковых и композиционных материалов, 5-9 февраля 1987, г.Пенза; Всесоюзной конференции "Порошковые магнитные материалы", 6 февраля 1991, г.Пенза; научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении и приборостроении",
24-25 сентября 1998, г.Пенза; научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении и приборостроении", 20 сентября 1987, г.Пенза.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ и получено 4 авторских свидетельства на изобретения.
Объем работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 108 наименований, приложений на 12 страницах. Основная часть работы содержит 83 страницы машинописного текста, 33 рисунка, 11 таблиц. В приложении приведень! акты о внедрении результатов диссертации, вспомогательное оборудование, разработанное аепгороад, описание мап-штоуправляеАюго паяльника.
