1. Кіріспе
Сұр (сұр) Шойын - бұл ферромагниттік инженерлік материал, оның магниттік мінез-құлқы темір матрица орнатылады (Феррит / Перлит / центит), Графитті морфология және өңдеу тарихы.
Бұл микротруктуралық ерекшеліктерді басқаруға рұқсат беру, Қолдануштылық, Қанықтыру және шығындар - магниттік бөлшектерді тексерудің параметрлері, Магнитті экрандау, Қозғалтқыштарға / генераторларға және Eddy-ағымдық мінез-құлқына жақындық.
Бұл нұсқаулық физиканы түсіндіреді, Тәжірибелік өлшеуге арналған нұсқаулық береді, жалпы микроқұрылымдар үшін әдеттегі сандық ауқымдар ұсынады, және магниттік өнімділікке қатысты құюды қалай жобалау және сынау керектігін көрсетеді.
2. Қара материалдардағы негізгі магнетизм
Ферромагнетизм Темірге негізделген материалдар тураланған магниттік сәттерден туындады (Қаламсыз электрондар) Fe атомдарында.
Қолданылған өріс астында, Магниттік ағынның тығыздығын шығаратын домендер. B-H Қарым-қатынас сызықты емес және гистерезис көрсетеді.
Бірнеше маңызды түсініктер:
- Б (Магниттік ағынның тығыздығы) жіне Н (Магниторлық өріс) сызықты емес б-Н қисық сызықпен байланысты.
- Салыстырмалы өткізгіштігі (мкр) Вакуумнан гөрі магниттелудің неғұрлым оңай екенін өлшейді (μr = b /(μ0h)).
- Қолдануштылық (Тәуік) магниттелгеннен кейін B-ны нөлге дейін азайту үшін кері өріс қажет (магниттелудің «қатты» екенін өлшеу).
- Естенбеу (Бөгеу) H-тің қалдық тығыздығы нөлге оралған кезде.
- Қанықша ағыны тығыздығы (BS) Максималды b материал сақтай алады (ферромагниттік көлем фракциясы шектеулі).
- Кюри температурасы (Тк) ферромагнетизм жоғалған температура (Темір фазалары үшін ~ 770 ° C, легирленген сәл модификацияланған).
Сұр шоу темір ұстады Жұмсақ ферромагнет Бөлме температурасында (Тұрақты магниттерге қатысты төмен прокционалдылық), бірақ рұқсат етілмеген және гистерезис шығындары бар, бұл микроқұрылымға байланысты.
3. Сұр шойындағы магнетизмді қандай басқарады?
Сұр шойын құрайды графит қабыршақтары темір матрицаға ендірілген (феррит және / немесе параве және кейде цементті). Әр құрылтайшы магнетизмге әсер етеді:
- Феррит (α-fe) - денеде ортақ текше темір. Жұмсақ ферромагниттік; Жоғары өткізгіштігі мен төмен мәжбүрлеуді тудырады.
- Көкжуар (Ферриттен және цементтің қоспасы Fe₃C қоспасы) - Інжу-маржандар құрамында феррит ламеласы центриттегі бар;
Бұл тиімді өткізгіштігін азайтады және таза ферритпен салыстырғанда мәжбүрлеуді азайтады, өйткені цементтік ферромагниттік емес (немесе әлсіз магниттік) және доменді қалыптастырады. - Агенттік (Fe₃c) - қатты ферромагниттік емес; Магнитті еріткіш және домендік қабырға түйреуіштері ретінде әрекет етеді.
- Графит қабыршақтары - электрлік және құрылымдық түрде бұзылған қосындылар. Графиттің өзі ферромагниттік емес; Үзіліс үлкейтуге арналған магниттік сабақтастық және жергілікті стресстік концентрациялар және ішкі демагнательдендіру өрістерін жасаңыз.
Таза нәтиже тиімді өткізгіштіктің төмендеуі және толықтай ферритикалық матрицаға қатысты гистерезис шығындарының жоғарылауы болып табылады.
Сондықтан: Толығырақ феррит → жоғары мкр, Төмен прокционалдылық; Көбінесе бұл жер учаскесі / центит → төменгі мкр, Жоғары үлкейту және гистерезис жоғалту.
Графитті морфология (мөлшер, бағдар, Көлемдік бөлшек) Магниттік ағынның анизотропты және шашырауын бақылайды.
4. Негізгі магниттік параметрлер және олардың қалай өлшенетіні
- B-H қисығы / гистерезис циклі - Перметрмен немесе Эпштейн жақтауымен өлшенеді (Ламинациялық болаттар үшін) және мкр береді(Н), Тәуік, Бөгеу, және bs.
- Салыстырмалы өткізгіштігі, мкр (Бастапқы және максимум) - кішкентай сағтағы алғашқы мкр (Шағын сигналға жауап беруді талап етеді) және орташа өрістердегі максималды мкр.
- Комплаенсивті HC (A / M немесе OE) жіне Flux тығыздығы бар (Т) - «жұмсақ» немесе «қатты» магниттік мінез-құлық екенін көрсетіңіз.
Сұр темір - жұмсақ ферромагнет (Төмен HC) Тұрақты-магниттік материалдарға қатысты, бірақ егер маржан / цементтің мазмұны жоғары болса, төмен көміртекті болаттардан гөрі қиынырақ. - Қанықтылыққа арналған флюкс тығыздығы BS (Т) - жоғары H; Сұр темірдің бгтері таза темірден төмен, өйткені магниттік емес фазалар мен кеуектілікке байланысты.
- Кюри температурасы TC - темір фазалар үшін ~ 770 ° C; қорытпалар мен микроқұрылымның ауысымы аздап; Термомагниттік талдаумен өлшенеді.
Әдеттегі өлшеу құралдары:
- Портативті Өткізгіштік есептегіштер Жылдам дүкенді тексеру үшін.
- Дірілген үлгідегі магнитометр (Vsm) жіне гистерсиграфия В-Н ілмектері үшін.
- Эдди-ағымдағы зондтар жіне Кедергілік анализаторлар Жиілікке тәуелді болу және шығындар үшін.
5. Типтік сұр шойындардың магниттік қасиеттері
Төменде ықшам бар, Инженерлік-бағытталған мәліметтер кестесі өкіл Жалпы сұр-үштік микроқұрылымдар үшін магниттік мүліктер және үш рет көрсетілген бағалар үшін.
Себебі шойын магниттері қатты әсер етеді, өйткені бұл көрсеткіштер алдын-ала дизайнға арналған - магниттік сыни бөлімдер үшін B-H сыни бөлімдер үшін Өкілдік купондардағы B-H ілмектерін сұрайды.
| Дәреже / Микроқұрылым | Кәдімгі микроқұрылым (графигі : матрикс) | Бастапқы мкр (Шамамен.) | Максималды мкр (Шамамен.) | Комплаенсивті HC (Шамамен.) | Қанықша bs (Шамамен.) | Электрлік кедергісі (туыс) | Типтік салдар |
| Ферритті сұр темір (жоғары феррит) | Графит (~ 2-4% том) негізінен феррити матрикс | 200 - 1 000 | 1 000 - 2 500 | 50 - 200 A / M (≈0.6-2.5 OE) | 1.30 - 1.70 Т | ~ 2 - 4 × жұмсақ болат | Ең жоғары өткізгіштігі / Сұр үтіктердің ең төменгі гистерисінің жоғалуы; MPI сезімталдығы мен жоғалған статикалық ағындар үшін ең жақсы |
| En-gjl-200 (жұмсақ, көбірек феррит) | Графит, Феррит-бай матрица | 150 - 600 | 600 - 1 500 | 80 - 300 A / M (≈1.0-3.8 OE) | 1.20 - 1.60 Т | ~ 2 - 4 × жұмсақ болат | Магнитпен жасау оңай; Кейбір магниттік жолдар немесе MPI қажет жерде үйлерге сәйкес келеді |
| En-gjl-250 (Типтік коммерциялық қоспасы) | Графит, Аралас феррит / Жембеніт матрикс | 50 - 300 | 300 - 1 000 | 200 - 800 A / M (≈2.5-10 OE) | 1.00 - 1.50 Т | ~ 2 - 5 × жұмсақ болат | Орташа өткізгіштілік; Перлит фракциясы мен графиттік морфологияға сезімтал сипаттар (Жалпы инженерлік баға) |
| En-gjl-300 (Жоғары күш; Көбею) | Графит, Перлит-бай матрикс | 20 - 150 | 150 - 600 | 400 - 1 500 A / M (≈5.0-19 OE) | 0.80 - 1.30 Т | ~ 3 - 6 × жұмсақ болат | Төменгі мкр және жоғары гистерезис жоғалту; MPI үшін үлкен магниттелуі керек MPI немесе флюс |
| Салқындатылған / ауыр інжу / цементита | Жұқа графит / ақ темір салқындайтын аймақтар, Жоғары центрит | 10 - 80 | 80 - 300 | 800 - 3 000 A / M (≈10-38 oe) | 0.7 - 1.2 Т | ~ 3 - 8 × жұмсақ болат | Ең төменгі өткізгіштігі, Ең көп мәжбүрлеушілік / гистерезис; Магниттік тізбектер үшін нашар, магниттелуден кейінгі көбінесе ең жоғары есек |
Бұл кестені қалай оқып, қолдануға болады (Тәжірибелік нұсқаулық)
- Бастапқы мкр Шағын сигналдың өткізгіштігі - сенсорларға қатысты, Шағын тұрақты ток өрістері және NDT-тегі алғашқы магниттелу қадамы.
- Максималды мкр Материал ағып кетуге дейін ағынды, ағып кету жолдарын немесе маневрлеуді болжай болғанда, флюкс қалай шоғырланатындығын көрсетеді.
- Қолдануштылық (Тәуік) Магниттелгеннен кейін материалдың Demagnet-тің қаншалықты «қатты» екенін көрсетеді (Жоғары деңгейдегі HC → MPI-ден кейінгі қосымша өріс). →79.577 арқылы бөлу арқылы A / M → OE түрлендіру (E.Г., 800 A / M ≈ 10.05 Йе).
- Қанықша bs бұл ағынның тығыздығы үшін практикалық жоғарғы шек; Сұр темірдің BS таза темірден және көптеген болаттардан төмен, өйткені магнитті емес графит пен цементті ферромагниттік көлем фракциясын азайтады.
- Салыстырмалы төзімділік жұмсақ болаттан жасалған бұйымдар ретінде беріледі (сапалық).
Жоғары кедергісі айнымалы ток жиіліктеріндегі EDY токтарын азайтады - машиналар корпустарының айналмалы корпустары үшін немесе EDY шығындары проблема туындаған кезде артықшылық.
6. Химия қалай, Микротрукта және өңдеу Магниттік қасиеттерді өзгерту
Легирлеу:
- Көміртекті & графиттеу: Бос көміртек → Қосымша графит → →R және BS қысқарған.
- Кремний графиттеуге ықпал етеді және төзімділікті арттырады; Орташа SI VS Pure Toot vs өткізгішті азайтуға тырысады.
- Күкірт, Фосфор және басқа микроэлементтер графитті морфологияға және осылайша магниттік сабақтастыққа әсер етеді.
- Ни сияқты легирлеу элементтері, Кр, М.на Магниттік биржалық өзара әрекеттесуді өзгертіңіз және керуен температурасын төмендетуге немесе мәжбүрлеуді өзгертуге болады.
Термиялық өңдеу:
- Ақша салу (феррритизация) Феррит фракциясын арттырады, мкрді арттырады және мәжбүрлеуді азайтады (Магниттік жауап жұмсартады).
- Қалыпқа келтіру / Жылдам салқындату Перлит / цементті көбейту → мкрді азайтады және HC жоғарылайды.
- Жергілікті жылыту немесе дәнекерлеу магниттік емес, қалдық стрессті тудыруы мүмкін, бұл жергілікті өткізгіштігін өзгертеді және оларды бұзуға болады.
Механикалық деформация:
- Суық жұмыс дислокацияны және қалдық стрессті ұсынады → Домен қабырғалы түйіндемесі мәжбүрлеуді және өткізгіштігін төмендетеді. Стрессті жеңілдету бұл әсерлерді азайтады.
Кеуелік & қосындылар:
- Тері тесігі және магниттік емес қосылымдар ағындық жолдарды және төменгі тиімді мкр мен BS. Олар сонымен қатар гистерезис пен шығындарды ұлғайта алады.
7. Анизотропты және графитті эффектілер - неге кастингке бағдарлау маңызды
Графит қабықтары бейім Реттеу кезінде ыстық перпендикулярлық ағынға ағып кету, көбінесе ағаш беттеріне параллель туралайды. Қабыршақтар шығарады магниттік анизотропия:
- FLUX саяхаты қабыршақтарға параллель Түрлі демагниторлық өрістерге түседі перпендикуляр олардың ұшаққа.
- Солай өлшенген мкр жіне өткізгіштіктің спектрлері бағытқа тәуелді бола алады; Іс жүзінде бұл құйма көмегімен магниттік тізбектерді білдіреді, бағдарлау керек - E.G., Мүмкіндігінше өткізгіш бағытқа өту үшін ағынды жолдарды туралау.
Графит қабықтары жергілікті штамм өрістерін де жасайды, бұл домен қабырғаға және сол арқылы гистерезис мінезіне әсер етеді.
8. Электрлік кедергісі, сұр темірдегі eddy токтары мен магниттік шығындар
- Төзімділік: Сұр шойын әдетте бар Жоғары электрлік кедергісі Төмен көміртекті болаттан гөрі, графиттік қабыршақтар мен қоспалар электронды жолдарды бұзады.
Сапалық: сұр темірдің кедергісі бірнеше × әдеттегі төмен көміртекті болат. Жоғары кедергісі, белгілі бір ауыспалы магнит өрісіне арналған EDDY-ді төмендетеді. - Ағымдағы шығындар: Айнымалы магнит үшін, шығын = гистерезис жоғалту + Ағымдағы шығындар.
Жоғары төзімділік пен қабыршақтың құрылымына байланысты, сұр темірдегі EDDY шығындары көбінесе ұқсас өткізгіштіктің тығыз болатымен салыстырғанда төмен, Сұр темірді салыстырмалы түрде тартымды етіп, төмен жиіліктегі магнит өрістері бар және Eddy шығындары маңызды.
Дегенмен, Графит қабыршақтары шығындарды болжауды қиындататын микро-тізбектер жасай алады. - Гистриездің жоғалуы: Перлит / цементтің және доменді қабырғаға бекіту көбейді; Ірігерлік фракциясы бар сұр темір, әдетте, ферритикалық шойыннан гөрі гистерезис жоғалтуы жоғары.
Дизайнның әсері: Төмен жиілікті магниттік тізбектер үшін (DC немесе статикалық), Сұр темір ағындарды тасымалдай алады, бірақ жоғары тиімділігі жоғары ток магниттік тізбектері үшін электр болат ядросына сәйкес келмейді.
Магниттік шығын қайталағыші үшін компоненттер үшін (қозғалтқыштардың жанындағы қозғалтқыштар, Магниттік монтаж беттері), сұр үтіктің орташа өткізгіштігінің және қайта шығынның төмендеуі қолайлы болуы мүмкін.
9. Практикалық қосымшалар және салдар
Магниттік бөлшектерді тексеру (М.ғ.д.)
- Сұр темір магнитель және беттік және беттік ақаулар үшін MPI көмегімен кеңінен тексерілді.
Магниттік жауап (Магниттелудің қарапайымдылығы және ток) Өткізгіштік-ферритикалық құюға байланысты, жер учаскелерінен гөрі магниттелуі оңай. Графит қабаттарына қатысты өрістің бағыты сезімталдықтың маңызды.
Қөзғалтқыш & Генераторлы үйлер, Жақтау және қоршаулар
- Сұр темір корпусы көбінесе магнит машиналарында механикалық қолдау үшін қолданылады. Олардың магниттік өткізгіштігі магниттік маневрлік немесе стрес-өріс үлгілерін тудыруы мүмкін.
Дизайнерлер магниттік муфталарды есептеуі керек (E.Г., Инкумцияланған токтар, магниттік ағып кету) Қоршау белсенді катушкаларға немесе тұрақты магниттерге жақын болған кезде.
Emi / Магнитті экрандау
- Сұр темір магниттік жол ретінде әрекет ете алады, себебі оның өткізгіштігіне байланысты төмен жиілікті өрістер үшін, бірақ Мамандандырылған жұмсақ магниттік қорытпалар немесе ламинатталған электрлік болаттар жоғары қорғаныс тиімділігі мен төмен шығын қажет болған жағдайда.
Сұр темірдің жоғары төзімділігі аралық жиіліктерге көмектеседі, Бірақ бақыланатын өткізгіштік пен анизотропты шектеудің болмауы.
Эдди-ағымдағы тестілеу және EMI байланысы
- Қозғалыстық токтардағы EDDY токтарын азайтуға төзімділіктің жоғарылауы тиімді; дегенмен, Графит қабыршақтары мен кеуектілік терінің әсерін егжей-тегжейлі болжау және EDDY тарату кешенін.
Магниттік сенсордың орналасуы және қаңғыбас өрістері
- Fluxgate көмегімен инженерлер, Зал немесе индуктивті датчиктер Құюға жақын жерде жергілікті магниттік аномалияларды иномотандық шойын микроқұрылымдары мен қалдық кернеулерден қарастыру керек.
10. Өлшеу жақсы тәжірибесі және NDT пікірлері
- Қашан өлшеу керек: Магнитикалық критикалық құймалар үшін өткізгіштігін немесе B-H қисығын көрсетіңіз (Электромагниттік акуаторлардағы подшипниктер, Магниттік тізбектің бір бөлігін құрайтын кадрлар).
- Қалай өлшеуге болады: Шағын купондар (Өкілдің орналасуы және бағыты) зертханада Marameameter немесе VSM-мен өлшенеді;
Дүкен қабылдау үшін, Портативті өткізгіштік есептегіштер немесе сақина / колонкалар сынақтары қолданылады.
Екеуі де есеп беру бастапқы мкр жіне μr Тиісті өріс (E.Г., 0.5-1,0 Т) Егер айнымалы ток жоғалған болса, гистерезис циклі. - MPI үшін: Магниттелу тоғысын қажетсіз қайта қаражатсыз, ақауларды анықтауға қажетті ең төменгі деңгейге дейін калибрлеу;
Мүддилімділік айырмашылықтары магниттелудің сақталуын өзгерте алатындығын ұмытпаңыз (тестілеуден кейін демагнитизацияға әсер етеді). - Жазба бағыты: Әрқашан тестке бағдарлау (Параллель / құймалы бетіне перпендикуляр) өйткені анизотропия бар.
11. Жалпы дұрыс емес түсініктер & Түсінсіздік
Барлық сұр шойын өте магнитті
Жалған. Магнит күші матрицалық фазаға байланысты: Ferritic en-GJL-200 қатты магнитті (мкβ = 380 Сағ / м), інжу-інжу-г.Н.-300 орташа магнитті (мкβ = 220 Сағ / м). Графитке бай бағалар (Б >3.5%) әлсіз магниттік жауап бар.
Көміртекті құрам магнит әсеріне әсер етпейді
Жалған. Көміртекті формалар 3.0% қарай 3.8% Өткізгіштігін 30-40% төмендетеді (Жоғары магниттік қосымшалар үшін сыни).
Сұр шойын кремний болатты жоғары қуатты қозғалтқыштарға ауыстыра алады
Жалған. Силикон болатында мкβ = 5000-8000 сағ / м бар (2-4x сұр шойыннан жоғары) және төменгі гистерезис жоғалту-сұр шойын аз-орташа қуатпен шектеледі (≤5 кВт) қолданбалар.
Термиялық өңдеу магниттік қасиеттерге әсер етпейді
Жалған. Қытырлақ қаражат жұмбақты ферритке айналдырады, постконнан кейінгі компоненттердегі магниттік өнімділікті оңтайландыру үшін мкβ 30-35% -ға дейін.
12. Қорытынды
Сұр шойын - бұл магниттік, Бірақ микроқұрылым - сезімтал материал.
Ферритикалық микроқұрылымдар ең жақсы өткізгіштік және гистерездің ең төменгі жоғалуын береді, Жембенің / салқындатылған микроқұрылымдар өткізгіштігін азайтып, мәжбүрлеуді және гистерезизді арттырады.
Графит қабықтары анизотропты енгізеді және жергілікті магниттік үздіксіздікті азайтады, бірақ электрлік кедергіні жоғарылату (Eddy токтарын шектеу үшін пайдалы).
Кез-келген магниттік маңызды кастинг (М.ғ.д., Электромагниттік құрылғыларға жақындық, Ішінара қалқан) Көрсету және өлшеу Магниттік параметрлер (бастапқы мкр, Б-Н циклі, Қолдануштылық, бағдар) Өкілдік купондарда.
Күмәнданған кезде, Кіріс инспекциясы кезінде B-H деректерін құюдан сұраңыз немесе қарапайым өткізгіштік тесттер өткізіңіз.
ЖҚС
Сұр шоу темір магниттік?
Иә. Бұл бөлме температурасында ферромагниттік; дегенмен, оның өткізгіштігі мен гистерезисі матрицаға қатты байланысты (Ферритті vs jearlite), Графит мазмұны және өңдеу.
Мен сұр темірді магниттік негізгі материал ретінде пайдалана аламын ба??
Жоғары сапалы айнымалы токтар үшін емес. Сұр темір ағындарды тасымалдай алады және төменгі жиіліктерде жартылай қорғауды қамтамасыз ете алады, Бірақ электрлік болаттар немесе жұмсақ магниттік қорытпалар әлдеқайда жақсы, Төмен шығындармен болжамды өнімділік.
Графит MPI нәтижелеріне қалай әсер етеді?
Графит жергілікті өткізгіштігін азайтады және анизотропияны тудырады.
Феррриттік аймақтар оңай және жоғары MPI сезімталдығын көрсетеді; Інжу / салқындатылған жерлер күшті магниттелуді қажет етеді және тесуі мүмкін.
Жеткізушіден қандай магниттік деректерді сұрауым керек?
Өтініш: өкіл B-H ілмектері (мүмкін болса, екі бағдар), Бастапқы және максималды мкр, Қолдануштылық (Тәуік), Вс қанықтыру және өлшенген бағдар / термиялық өңдеудің сипаттамасы. Сонымен қатар графиттік морфологияны көрсететін металлография фотосуреттерін сұраңыз.
MPI-ден кейін қалпына келтіруді қалай азайтуға болады?
Бақыланатын айнымалы ток-демагнияны қолданыңыз (біртіндеп ауыспалы өрісті азайтады) немесе DC кері өрісін қайта өңдеу өрісінен сәл жоғары жағыңыз, NDT стандартты тәжірибесіне. Қалдық өрісті Гауссметрмен тексеріңіз.
