חומרים מגנטיים המשמשים לייצור מכשירים חשמליים

החומרים הפרומגנטיים הבאים משמשים לייצור ליבות מגנטיות במכשירים ובמכשור: ברזל טהור מבחינה טכנית, פלדת פחמן איכותית, ברזל יצוק אפור, פלדת סיליקון אלקטרוטכנית, סגסוגות ברזל ניקל, סגסוגות ברזל-קובלט וכו'.

בואו נסתכל בקצרה על כמה מהמאפיינים ואפשרויות היישום שלהם.

ברזל טהור מבחינה טכנית

עבור מעגלים מגנטיים של ממסרים, מונים חשמליים, מחברים אלקטרומגנטיים, מגנים מגנטיים וכו', נעשה שימוש נרחב בברזל טהור מסחרית. לחומר זה תכולת פחמן נמוכה מאוד (פחות מ-0.1%) וכמות מינימלית של מנגן, סיליקון וזיהומים אחרים.

חומרים אלו כוללים בדרך כלל: ברזל ארמקו, ברזל שוודי טהור, ברזל אלקטרוליטי וקרבוניל וכו'. איכות הברזל הטהור תלויה בפרופורציות קטנות של זיהומים.

ההשפעות המזיקות ביותר על התכונות המגנטיות של הברזל הן פחמן וחמצן.השגת ברזל טהור מבחינה כימית כרוכה בקשיים טכנולוגיים גדולים והיא תהליך מורכב ויקר. הטכנולוגיה, שפותחה במיוחד בתנאי מעבדה עם חישול כפול בטמפרטורה גבוהה במימן, אפשרה לקבל גביש בודד של ברזל טהור בעל תכונות מגנטיות גבוהות במיוחד.

מצא את זרוע הפלדה הגדולה ביותר שהושגה בשיטה פתוחה. לחומר זה יש תוכן די גבוה חדירות מגנטית, אינדוקציית רוויה משמעותית, עלות נמוכה יחסית ובמקביל בעלת תכונות מכניות וטכנולוגיות טובות.

ההתנגדות החשמלית הנמוכה של פלדת ארמקו למעבר זרמי מערבולת, מה שמגדיל את התגובה והשחרור של ממסרים ומחברים אלקטרומגנטיים, נחשבת לחיסרון גדול. יחד עם זאת, כאשר נעשה שימוש בחומר זה עבור ממסרי זמן אלקטרומגנטיים, תכונה זו, להיפך, מהווה גורם חיובי, שכן היא מאפשרת להשיג עיכובים גדולים יחסית בהפעלת הממסר באמצעים פשוטים ביותר.

התעשייה מייצרת שלושה סוגים של יריעות פלדה מסוג armco טהורות מסחריות: E, EA ו-EAA. הם שונים בערכים של חדירות מגנטית מקסימלית וכוח כפייה.

פלדות פחמן

פלדות פחמן מיוצרות בצורה של חתכים מלבניים, עגולים ואחרים, מהם יצוקים גם חלקים של פרופילים שונים.

ברזל יצוק אפור

ככלל, ברזל יצוק אפור אינו משמש למערכות מגנטיות בשל תכונותיו המגנטיות העניות. ניתן להצדיק את השימוש בו באלקטרומגנטים רבי עוצמה על רקע כלכלי. זה חל גם על יסודות, לוחות, עמודים וחלקים אחרים.

ברזל יצוק יצוק היטב וקל לעבוד איתו.ברזל יצוק שניתן לעיבוד, מחושל במיוחד, כמו גם כמה דרגות של ברזל יצוק מסגסוגת אפורה, הם בעלי תכונות מגנטיות משביעות רצון.

פלדות סיליקון אלקטרוטכניות

פלדה חשמלית דקה נמצאת בשימוש נרחב בהנדסת חשמל וחומרה ומשמשת לכל מיני מכשירי מדידה חשמליים, מנגנונים, ממסרים, משנקים, מייצבי ברזוננטים והתקנים אחרים הפועלים על זרם חילופין בתדר רגיל ומוגבר. בהתאם לדרישות הטכניות לפלדה הפסדים, מאפיינים מגנטיים והתדירות המופעלת של זרם חילופין, מיוצרים 28 סוגים של גיליון דק בעובי של 0.1 עד 1 מ"מ.

על מנת להגביר את ההתנגדות החשמלית של זרמי מערבולת, מוסיפים להרכב הפלדה כמות שונה של סיליקון, ובהתאם לתכולתה מתקבלות פלדות סגסוגת נמוכה, בינונית, סגסוגת גבוהה וסגסוגת גבוהה.

עם הכנסת הסיליקון, ההפסדים בפלדה יורדים, החדירות המגנטית בשדות חלשים ובינוניים עולה, וכוח הכפייה יורד. לזיהומים (במיוחד פחמן) במקרה זה יש השפעה חלשה יותר, התיישנות הפלדה מופחתת (ההפסדים בפלדה משתנים מעט עם הזמן).

השימוש בפלדת סיליקון משפר את יציבות פעולתם של מנגנונים אלקטרומגנטיים, מגדיל את זמן התגובה להפעלה ושחרור ומפחית את האפשרות להידבקות אבזור. במקביל, עם כניסת הסיליקון, התכונות המכניות של הפלדה מתדרדרות.

עם תכולת סיליקון משמעותית (יותר מ-4.5%), הפלדה הופכת שבירה, קשה וקשה לעיבוד. הטבעה קטנה גורמת לדחיות משמעותיות ובלאי מהיר.הגדלת תכולת הסיליקון מפחיתה גם את השראת הרוויה. פלדות סיליקון מיוצרות בשני סוגים: בגלגול חם ובגלגול קר.

לפלדות מגולגלות קרה יש תכונות מגנטיות שונות בהתאם לכיוונים הקריסטלוגרפיים. הם מחולקים למרקמים ולבעלי מרקם נמוך. לפלדות עם מרקם יש תכונות מגנטיות מעט טובות יותר. בהשוואה לפלדה בגלגול חם, לפלדה בגלגול קר יש חדירות מגנטית גבוהה יותר והפסדים נמוכים, אך בתנאי שהשטף המגנטי עולה בקנה אחד עם כיוון הגלגול של הפלדה. אחרת, התכונות המגנטיות של הפלדה מופחתות באופן משמעותי.

השימוש בפלדה מגולגלת קרה לאלקטרומגנטים מתיחה והתקנים אלקטרומגנטיים אחרים הפועלים בשראות גבוהות יחסית נותן חיסכון ניכר ב-n. עמ' והפסדים בפלדה, מה שמאפשר להפחית את הממדים והמשקל הכוללים של המעגל המגנטי.

על פי GOST, האותיות והמספרים של מותגים בודדים של פלדה מתכוונים: 3 - פלדה חשמלית, המספר הראשון 1, 2, 3 ו-4 אחרי האות מציין את מידת הסגסוגת של פלדה עם סיליקון, כלומר: (1 - סגסוגת נמוכה , 2 - סגסוגת בינונית, 3 - סגסוגת גבוהה ו-4 - סגסוגת כבדה.

המספר השני 1, 2 ו-3 אחרי האות מציין את ערך ההפסדים בפלדה ל-1 ק"ג משקל בתדירות של 50 הרץ ואינדוקציה מגנטית B בשדות חזקים, ומספר 1 מאפיין הפסדים ספציפיים נורמליים, מספר 2 - נמוך ו 3 - נמוך.המספר השני 4, 5, 6, 7 ו-8 אחרי האות E מציין: 4 - פלדה עם הפסדים ספציפיים בתדר של 400 הרץ ואינדוקציה מגנטית בשדות בינוניים, 5 ו-6 - פלדה עם חדירות מגנטית בשדות חלשים מ-0.002 עד 0.008 א/ס"מ (5 - עם חדירות מגנטית רגילה, 6 - עם מוגברת), 7 ו-8 - פלדה עם חדירות מגנטית במדיום (שדות מ-0.03 עד 10 א'/ס"מ (7 - עם חדירות מגנטית רגילה, 8 - עם מוּגדָל).

הספרה השלישית 0 אחרי האות E מציינת שהפלדה מגולגלת קר, הספרה השלישית והרביעית 00 מציינת שהפלדה מגולגלת קרה עם מרקם נמוך.

לדוגמה, פלדת E3100 היא פלדה בעלת סגסוגת גבוהה בגלגול קר במרקם נמוך עם הפסדים ספציפיים נורמליים בתדר של 50 הרץ.

האות A המוצבת אחרי כל המספרים הללו מציינת הפסדים ספציפיים נמוכים במיוחד בפלדה.

עבור שנאי זרם וסוגים מסוימים של התקני תקשורת שהמעגלים המגנטיים שלהם פועלים בהשראות נמוכות מאוד.

סגסוגות ברזל ניקל

סגסוגות אלו, הידועות גם בשם פרמלואיד, משמשות בעיקר לייצור מכשירי תקשורת ואוטומציה. המאפיינים האופייניים של פרמלוי הם: חדירות מגנטית גבוהה, כוח כפייה נמוך, הפסדים נמוכים בפלדה, ולמספר מותגים - נוכחות, בנוסף, של צורה מלבנית לולאות היסטרזיס.

בהתאם ליחס בין ברזל וניקל, כמו גם לתוכן של רכיבים אחרים, סגסוגות ברזל-ניקל מיוצרות במספר דרגות ובעלות מאפיינים שונים.

סגסוגות ברזל ניקל מיוצרות בצורת רצועות מגולגלות קר, לא מטופלות בחום ורצועות בעובי של 0.02-2.5 מ"מ ברוחבים ובאורכים שונים.מיוצרים גם רצועות מגולגלות חם, מוט וחוט, אך אלה אינם סטנדרטיים.

מכל דרגות הפרמלואיד, לסגסוגות עם תכולת ניקל של 45-50% יש את השראת הרוויה הגבוהה ביותר והתנגדות חשמלית גבוהה יחסית. לכן, סגסוגות אלו מאפשרות עם מרווחי אוויר קטנים להשיג את כוח המשיכה הנדרש של אלקטרומגנט או ממסר עם הפסדים נמוכים. עמ' על פלדה ובמקביל לספק ביצועים מספקים.

עבור מנגנונים אלקטרומגנטיים, כוח המתיחה השיורי המתקבל עקב כוח הכפייה של החומר המגנטי חשוב מאוד. שימוש בפרמלואיד מפחית את החוזק הזה.

סגסוגות בדרגות 79НМ, 80НХС ו-79НМА, בעלות כוח כפייה נמוך מאוד, חדירות מגנטית גבוהה מאוד והתנגדות חשמלית, יכולות לשמש עבור מעגלים מגנטיים של ממסרים אלקטרומגנטיים, מקוטבים ואחרים רגישים במיוחד.

השימוש בסגסוגות פרמלואידיות 80HX ו-79HMA למשנקי כוח קטנים עם מרווח אוויר קטן מאפשר להשיג השראות גדולות מאוד עם מעגלים מגנטיים עם נפח ומשקל קטן.

עבור אלקטרומגנטים חזקים יותר, ממסרים והתקנים אלקטרומגנטיים אחרים הפועלים ב-N.c גבוה יחסית, לפרמלואיד אין יתרונות מיוחדים על פני פלדות פחמן וסיליקון, שכן השראת הרוויה נמוכה בהרבה ועלות החומר גבוהה יותר.

סגסוגות ברזל-קובלט

סגסוגת המורכבת מ-50% קובלט, 48.2% ברזל ו-1.8% ונדיום (המכונה פרמנדור) זכתה ליישום תעשייתי. עם n קטן יחסית. ג הוא נותן את האינדוקציה הגבוהה ביותר של כל החומרים המגנטיים הידועים.

בשדות חלשים (עד 1 A / ס"מ) השראת הפרמנדור נמוכה מהאינדוקציה של פלדות חשמליות מגולגלות חם E41, E48 ובמיוחד פלדות חשמליות מגולגלות קר, ברזל אלקטרוליטי ופרמלואיד. ההיסטרזיס וזרמי המערבולת של הפרמנדור גדולים יחסית, וההתנגדות החשמלית קטנה יחסית. לכן, סגסוגת זו מעניינת לייצור ציוד חשמלי הפועל באינדוקציה מגנטית גבוהה (אלקטרומגנטים, רמקולים דינמיים, ממברנות טלפון וכו').

לדוגמה, עבור אלקטרומגנטים מתיחה וממסרים אלקטרומגנטיים, השימוש בו עם פערי אוויר קטנים נותן אפקט מסוים. ניתן להשיג כוח משיכה נתון עם מעגל מגנטי קטן יותר.

חומר זה מיוצר בצורה של יריעות מגולגלות קר בעובי של 0.2 - 2 מ"מ ומוטות בקוטר של 8 - 30 מ"מ. חסרון משמעותי של סגסוגות ברזל-קובלט הוא העלות הגבוהה שלהן, בשל מורכבות התהליך הטכנולוגי והעלות המשמעותית של הקובלט. בנוסף לחומרים המפורטים, נעשה שימוש בחומרים נוספים במכשירים חשמליים, למשל סגסוגות ברזל-ניקל-קובלט, בעלות חדירות מגנטית קבועה ואיבודי היסטרזיס נמוכים מאוד בשדות חלשים.