UNIVERSITATEA ”LUCIAN BLAGA” din SIBIU FACULTATEA DE INGINERIE ”Hermann Oberth” REFERAT Tehnologia Echipamentelor Electrice Procesul Tehnologic de Fabricare a Miezurilor de Ferită Dure COORDONATOR: CONF.DR.ING. POPESCU LIZETA STUDENT: TATU IOAN- AURELIAN Grupa 341/2 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERSITATEA ”LUCIAN BLAGA” din SIBIUFACULTATEA DE INGINERIE ”Hermann Oberth”
REFERAT
Tehnologia Echipamentelor Electrice
Procesul Tehnologic de Fabricare a Miezurilor de Ferită Dure
COORDONATOR: CONF.DR.ING. POPESCU LIZETA
STUDENT: TATU IOAN-AURELIAN
Grupa 341/2
20111
Cuprins
1. Compoziţia chimică a feritelor..........................................................................................pag 32. Magneţi din ferite dure......................................................................................................pag 43. Tehnologia miezurilor din ferite dure...............................................................................pag 5
Puterea de saturaţie a câmpului, kOe (kA/m) 10 (800)Coeficientul de temperatură al Br (% / ˚C) -0,2Coeficientul de temperatură al iHc (% / ˚C) 0,3Rezistenţa la rupere (N/mm) <100Rezistenţa de rupere transversală (N/mm) 300
5
Tab.1 Proprietăţile fizice ale magneţilor din ferite dure.
3.Tehnologia miezurilor din ferite dure
Daca metalul bivalent care intră în constituţia feritei (în afară de fier) este bariu, ferita este
magnetic dură. Structura sa este hexagonală şi formula chimică BaO(Fe2O3)6.Feritele dure sunt în
opoziţie cu feritele moi , după încetarea acţiunii câmpului magnetic îşi păstrează proprietăţile
magnetice.
Fig 4. Magneţi din ferite dure
Feritele dure, dintre care cele mai răspândite sunt feritele de bariu, utilizate ca atare sau asociate
ca magneţi permanenţi, precum şi materiale magneto-electrice.
Prin tehnologia de fabricaţie se pot varia următoarele proprietăţi:
magnetizarea;
energia cristalină;
anizotropiile;
magnetostricţiunea;
textura, forma si mărimile particulelor.
6
Fig 5. Reprezentare în schema bloc producerea de pulberii.
Principalele operaţii ale procesului tehnologic de confecţionare a miezurilor magnetice din
materiale metalo-ceramice presate din pulberi sunt:
– densitatea de curent: 4...5 A/dm2; tensiunea: 4,5...4,7 V;
– temperatura: 40-54˚C.
8
Fig 7. Pulbere de ferită de bariu,stronţiu şi compus magnetic.
b.Dozarea amestecului de pulberi în proporţia necesară (volumetric, gravimetric sau prin
reglarea timpului de umplere), adică amestecul trebuie să fie corect dozat din punct de vedere al
naturii si granulatiei.
c.Presinterizarea amesteclui, adică formarea soluţiilor solide si a reacţiei între oxizi. Operaţia
de presinterizare se execută în cuptoare, la temperaturi între 900 şi 1000 °C şi are loc în soluţie apoasă
d.Formarea miezurilor, prin presarea în matriţă. Se pot astfel realiza forme de circuite
magnetice din cele mai diferite. Tehnica cea mai des folosită este uscarea prin apăsarea pulberi în
configuraţia miezului. Alte tehnici sunt extrudarea şi presarea izo-statică.
Presarea se face într-o matriţă din material nemagnetic aplicându-se un câmp magnetic exterior.
Prezenţa acestui câmp face ca particulele să capete o orientare preferenţială, după direcţia câmpului.
Materialul rezultat are proprietăţi superioare pe această direcţie (pe direcţia perpendiculară inducţia
remanentă este de 2-10 ori mai mică) anizotropia fiind cu atât mai pronunţată cu cât temperatura de
sinterizare este mai ridicată.
9
Fig 8. Presă hidraulică pentru formarea feritei dure anizotrope.
Uscarea prin presare sau compactare se face utilizând o acţiune combinată de lovituri de sus şi
de jos într-o cavitate, astfel încât o densitate uniformă este formată. Astăzi presele şi sculele
tehnologice permit presarea din mai multe părţi astfel obţinându-se forme de miezuri destul de
complexe.
Pentru a se asigura o densitate uniformă în direcţia presării, construcţia sculei trebuie să
permită presarea simultană, bilaterală, a miezului. Aceasta se realizează cu prese de construcţie
specială.
În toate metodele dimensiunile instrumentului de formare trebuie să fie mai mari decât
dimensiunile produsului final cu un factor care permite contracţia în timpul sinterizări.
e.Sinterizarea
Acesta este pasul cel mai critic în procesul de fabricaţie a feritei. În timpul acestei faze a
procesului produsul atinge caracteristicile magnetice şi mecanice finale.
10
Fig 9. Schimbarea volumului miezului în procesul de sinterizare
Sinterizarea are loc la temperaturi cuprinse între 1050-1320 ˚C, după care se rectifică
suprafeţele. Procesul de sinterizare al pulberilor se bazează pe cele trei fenomene:
difuzia atomilor ce conduce la creşterea şi consolidarea suprafeţelor de contact şi
crearea unor punţi de legătură între granule;
recristalizarea şi creşterea granulelor;
curgerea plastică a materialului care are drept efect creşterea suprafeţelor de
contact, reducerea porozităţii şi eliminarea tensiunilor interne.
Fig 10. Ciclul de sinterizare
Sinterizarea reprezintă o operaţie de încălzire în cursul căreia se produce consolidarea completa
a pulberilor prin procese de sudare prin difuzie. Încălzirea pentru sinterizare se executa la temperatura
de 2/3 ... 4/5 din temperatura de topire a componentului cel mai greu fuzibil din amestecul de pulberi.
Pentru împiedicarea oxidării interne a comprimatului operaţia de sinterizare se execută în atmosferă
controlată (reducătoare sau neutră) sau în vid. În mod curent sinterizarea se execută în atmosferă de
hidrogen, care prezintă avantajul că produce reducerea peliculelor de oxizi de la suprafaţa particulelor
comprimatului, asigurându-se astfel suprafeţe curate pentru difuzie.
Într-o anumită măsură contribuie şi procesele de curgere plastică produse de tensiunile care nu
s-au relaxat prin efect post - elastic precum şi fenomenele de evaporare - condensare de la suprafaţa
particulelor.
Tratamentul termic la sinterizare se alege astfel încât să se obţină un material cu o energie
magnetică maximă. În figura de mai jos este prezentată caracteristica B-H pentru ferită dură după
sinterizarea la diverse temperaturi. Se observă că varianta optimă este sinterizarea are loc la 1100˚C.
11
Procesul tehnologic de sinterizare este foarte productiv, putându-se aplica în producţia de serie
mare. În acelaşi timp trebuie relevat faptul că regimurile de temperatură si duratele precum şi
compoziţia chimică trebuie respectate cu stricteţe, în caz contrar obţinându-se procente foarte ridicate
de rebuturi.
Produsele sinterizate se deosebesc de produsele obţinute prin tehnologiile clasice (turnare,
deformare plastica) prin porozitatea reziduală şi prin fineţea granulaţiei. Aceste deosebiri structurale
provoacă şi deosebirile de proprietăţi între un material produs prin presare şi sinterizare din pulberi
şi acelaşi material obţinut prin tehnologii clasice.
Figura 11. Caracteristici B-H pentru ferite dure după sinterizarea la diferite temperaturi.
f. Rectificarea pieselor sinterizate
După sinterizare cele mai multe ferite necesită o operaţie de finisare pentru a satisface
cerinţele clienţilor. Deşi proprietăţile magnetice intrinseci au fost stabilite în timpul sinterizări şi nu pot
fi modificate, tehnicile corespunzătoare de finisare pot optimiza performanţele magnetice ale
miezurilor de ferită. Cum ar fi : decalarea, polizarea, coacerea etc.
g. Decalarea
Există două metode acceptate pentru a specifica un decalaj. Unul este de a specifica o valoare
Al, al doilea este de a specifica o lungime mecanică de decalaj. Utilizatorul trebuie să precizeze una
dintre cele două metode, nu ambele.
h. Polizarea
Polizarea este un proces de producţie adiţional folosit pentru a scădea efectele golului de aer
asupra miezurilor împerecheate, de obicei apărând la miezurile împerecheate cu permeabilitatea
12
materialului peste 5000 în vederea atingeri maximului lui A, valoare pentru un material dat. Procesul
implică polizarea suprafeţei de îmbinare a miezului, după măcinare.
i. Asamblarea circuitelor magnetice ale miezurilor sinterizate.
Este ultima operaţie în tehnologia miezurilor de ferite dure.
j. Miezurile magneto-dielectrice din aliaje cu forţă coercitivă mare de tipul: alni, alnico, alnisi, se
folosesc miezuri magnetice dure.
Procesul tehnologic cuprinde operaţiile:
prepararea amestecului de pulberi;
formarea miezului prin presare;
tratament termic şi impregnare.
La prepararea masei cu lac are loc înglobarea pulberilor magnetice într-un liant dielectric sau
organic termoreactiv (lacul bachelitic) sau termoplast (polistirenul).
Formarea miezului se face prin presare în matriţe montate pe prese de construcţie specială,
care să permită o presare simultană, bilaterală a miezului pentru uniformizarea densităţii. Tratamentul
termic urmăreşte, după caz, polimerizarea liantului, stabilizarea proprietăţilor electromagnetice şi
înlăturarea efectului ecruisării amestecului în urma presării.
Sinterizarea oferă posibilitatea obţinerii unor miezuri magnetice cu forme complicate, cu o
tehnologie specifică şi economică.
Fig 12. Fazele formării miezurilor din pulberi în matriţe, prin presarea bilaterală.
13
4. Utilizarea miezurilor de ferite dure
Motivele pentru care utilizarea feritelor dure se face pe scară din ce în ce mai largă sunt : se obţin din materii prime ieftine, în timp ce unele materiale magnetice dure, metalice
(de tip AlNiCo) se obţin din materiale scumpe; au o temperatură stabilă : magneţii din ferită pot fi folosiţi între -40˚C şi 200˚C; sunt tari şi fragile : pot fi tăiate folosindu-se scule diamantate; au rezistenţă bună la demagnetizare; au proprietăţi superioare în ceea ce priveşte inducţia remanentă; previn foarte bine coroziunea.
Au dezavantaje : au caracteristici energetice mai scăzute decât alte materiale magnetice, densitate scăzută a fluxului de saturaţie, conductivitate termică redusă, sunt materiale fragile de unde rezultă rezistenţă scăzută la rupere.
Din feritele dure se pot obţine : magneţi cilindrici şi inelari anizotropi, segmenţi pentru motoare electrice, plastoferite şi magnetoplaste, magneţi anizotropi paralelipipedici, ferite izotrope, benzi magnetice etc.
Fig 13. Magnet din ferită dură.
Se folosesc foarte mult în electronică de putere de înaltă frecvenţă, la transformatoare de diferite tipuri, la electromagneţi, motoare, magneţi de radio, difuzoare, telecomunicaţii, industria auto etc.
14
5.Producători
1.Ferite Urziceni (singurul producător din România)http://www.rofep.ro/