Способ термической обработки паяных магнитопроводов

 

СПОСОБ ТЕРШЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 1Ш1ИЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ, включающий нагрев в вакууме до температур пайки 1000-1250°С, охлаждение до температур отжига и ступенчатый отжиг при 950±ttf С и 850t с регламентированной скоростью охлаждения на обеих ступенях, отличающийся тем, что, с целью повьшения магнитных свойств, прочности спая и основного металла и снижения трудоемкости, охлаждение от температур пайки до первой ступени отжига осуществляют со too-150 0/мин, до втоp rfi - со скоростмо 10-20 с/мин, далее со CKOpocTiM 2-5 С/мин до с выдержкой «а первой ступени 0,5-1 ч,, на второй - 1-t,5 ч.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ССВМЛНПЮВ

РЕСПУЬЛИК

09) (И) ГОСЗЩАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТ QCCP

flO ДИММ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автаесюии саидитвастви (21) 3650969/22-02 (22) 12.08..83 (46) .23,01.85. Бюл. В 3 (У2) А.Н.Тарасов, В.M.Горбачев, Е.Б.Голубева, А.Д.Теслер, A..È.Иакаренко и А.А.Чиков (53) 621. 318. 2 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 981397, кл С 21 З 8/12, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3515932/22-02, кл. С .21 3 8/12, f983. (54) (5У) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЯ

ИАЯЙЫХ ИАГНИТОНРОБОДОВ, включающий нагрев в вакууме до температур пайки 4(51) С 21 2 1/04 С 21 2 8 !2

1000-1250оС, охлалдение до температур отжига и ступенчатый отвиг при

950+10"С и 850+10 С с регламентированной скоростью охлалдения на обеих ступенях, отличающийся тем, что, с целью повьавения магнитных свойств, прочности сная и основного металла и сиииения трудоемкости, охлаждение от температур пайки до первой ступени откига осуществляют со скоростью 100-150 С/мин, до втоо рой - со скоростью 10-20 С/мин, далее о со скоростью 2-5 С/мнн до 200 С с

0 о выдержкой иа первой ступени 0,5-1 ч, на второй - 1-1,5 ч.

1 11357

Изобретение относится к термической обработке магнитомягких материалов, в частности к отжигу специальных тонкостенных магнитопроводов, изготовляемых иэ двух материалов—

5 электротехнической стали и железокобальтовых прецизионных сплавов, соединяемых методом пайки, а также к способам термической обработки в вакууме деталей, изготовленных окончательно или с максимальным припуском на механическую обработку, прошедших в силу конструктивных особенностей вакуумную безФлюсовую пайку.

Известен способ термической обработки магнитопроводов из железокобальтовых сплавов, включающий ступенчатый нагрев до 750т20 С в о вакууме, в плотно закрытом контеииере Я .

Способ не применим к паяным магнитолровадам большого диаметра, требует значительных затрат на оснащение и не позволяет существенно повысить прочностные характеристики основного материала и спая.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, предусматривающий вакуумный двухкратный отжиг со стандартной скоростью охлаждения при втором отжиге и регламентиро.ванной повышенной скоростью охлаждения выше точки Йори на второй ступени первого отжига j2) .

Недостатком известного способа 35 применительно к магнитопроводам с. вставками из железокобальтовых сплаво является резкое снижение пластических характеристик при замедленном охлаждении в .интервале 700-500 C со ско- 4о ростями 0,5-0,7 С/мин (30-40 С/ч), как следствие снижается допустимый

Уровень знакопеременных и вибронагрузок, особенно для тонкостенных конструкций из этих сплавов. Кроме 45 того, известный способ не позволяет исключить стабилизирующий нагрев нри 520-560 С, вызывающий снижение. о прочности сная и основного материала рабочей части магнитопроводов.

Цель изобретения — повышение магнитных свойств, прочности сная и основного металла и снижение трудоемкости.

Указанная цель достигается тем, 55 что согласно способу термической обработки паяных магнитопроводов, включающему нагрев в вакууме до тем74 о ператур пайки 1000-1250 С, охлаждение до температур отжига и ступенчатый отжиг при 950+10 С и 850+10 С с регламентированной скоростью охлаждения на обеих ступенях, охлаждение от температур лайки до первой ступени отжига осуществляют со скоростью

100-150 /мин, до второй — со скоростью 10-20 C/ìèí, далее со скоростью .0

2-5 C/ìèí до 200 С с выдержкой на о о первой ступени 0,5-1 ч, на второй—

1,5 ч. Пайку и обработку паяных магнитопроводов осуществляют в вакуумных печах с предельным вакуумом

-Д

2"10 мм рт.ст. Иагнитопроводы изготовляют из сортовой электротехнической стали 10880 по ГОСТУ 11.036-,75 коакснальные вставки иэ сплава

18КХ-ВИ по ТУ 14-1-2243-73 на внутреннем и наружном цилиндре магнитопровода паяют припоями с т.пл. 9601230 С. Температура пайки l000-1250 С контролируется с помощью термопары, степень растекания припоя определяется визуально.

Скорость охлаждения изменяют путем подачи в вакуумную печь IHepT» ного газа, изменением расхода охлаждающей воды и переключением ступеней нагрева печей. Измерение магнитных свойств проводят на паяных образцахтороидах и аналогичных образцах каждого иэ паяных материалов, механические свойства определяют на образцах диаметром 5 мм, а прочность пайки — на специальных грибковых образцах.

Пример 1. Тонкостенный магнитопровод диаметром 80 мм изготавливают иэ сортовой электротехнической стали 10880 и оснащают по внутреннему диаметру путем вакуумной пайки кольцами иэ желеэокобальтового сплава 18КХ. После пайки в вакууме

-4

10 мм рт.ст. при 1250 С припоем

ВПР-7 с выдержкой в течение 10 мин проводят подстуживание до 950 10 С со скоростью 150 С/мин. От первой о ступени отжига после выдержки в течение 1,0 ч охлаждение ведут со скоростью 20оС/мин. до 850+10 С.

Выдерживают садку в течение 1,5 ч и охлаждают до 200 С со скоростью

5 С/мин.

При уменьшении продолжительности термообработки с 34 ч по способу j2) до 11 ч по предлагаемому способу коэрцитивная сила не уменьшается с

3 1

70 до 65 А/м для стали 10880 и с 79 до 72 А/м для сплава 18КХ. Причем прочность сплава увеличивается по сравнению с известным способом (á = 430 МПа) и составляет 490 МПа, а прочность шва возрастает в 1 4 раза и составляет 400-410 MIIa, Пример 2. Магнитопров оды с коаксиальными вставками по наружному и внутреннему диаметру паяют в вакууме при 100 С в течение о

20 мин. Термическую обработку проводят подстуживая магнитопроводы до температуры первой ступени отжига

950+10 С со скоростью 100 С/мин.

После окончания выдержки в течение

0,5 ч при 950 10 С охлаждение ведут до 850+10 С со скоростью 10 С/мин с выдержкой 1 ч, а затем:их охлаждают до 200 С со скоростью 2 С/мин. о а

При этом магнитная индукция В о для сплава 18КХ-ВИ, из которого изготовлены вставки, составляет 1,8 Т против 1,6 Т при обработке по способу (2 . Для стали 10880 индукция

В>о составляет 1 ° 6.Т против 1,4 Т . по способу (2) . Прочностные характеристики 4 составляют для сплава

, 18КХ-ВИ 480 МПа, для стали 10880

340 ИЛа, а прочность паяного соеди;нения G> составляет 360 МПа, что выше в 1,2 раза, чем по способу (2) .

Трудоемкость операций отжига по срав нению со способом f2) сокращается в 2,6 раза и составляет 14 ч. Увеличение скорости охлаждения при подстуживании до 200 С/мин и на первой стадии вьнпе ЗО С/мин обеспечивает высокий уровень магнитных и механических свойств, но увеличивает до 120-150 мкм поводку и эллипс135774 4 ность тонкостенных магнитопроводов в зоне пайки. уменьшение скорости охлаждения на

4 первой и второй ступенях отжига ниже

t0 С/мин и 2 С/мин соответственно приводит к снижению пластичности сплава 18КХ-ВИ на 257, относительное удлинение снижается с 38 до 27Х.

Пример 3. Паяют и термообра10 батывают в вакуумной печи магнитопроводы с толщиной стенки 2,5 мм из стали 10880 и сплава 18КХ. Подстуживание от температур пайки, составлявших 1260-1270 С, ведут со скоростью

125ОС/мин, а после выдержки при

950 10 С в течение 0,7 ч — со скоростью 15 С/мин до 8504 10 С. Затеи, после выдержки 1.,2 ч охлаждение до

200 С проводят со скоростью 3 С/мин.

20 Свойства полученные после обработки по предлагаемому способу, составляют: Н = 75 А/и; В = 1,8 Т, после обработки по способу j2) Н = 80 А/м;

В 0 = 1,5 Т.

25 Магнитопроводы имеют незначительную (70-80 мкм) поводку, а механические свойства паяного соединения в 1,4 раза выше, чем после двухкратного отжига по стандартному для сплава 18КХ режим му. Трудоемкость составляет 19 ч.

Сравнение свойств, полученных после термообработкн по одному из вариантов предлагаемого способа,. с известньв4и представлено в таблице.

Сопоставление данных показывает, что предлагаемы способ позволяет за один вакуумный нагрев провести пайку и отжиг на заданные магнитные свойства при улучшении магнитных свойств, уве40 личении прочности основного материала и сцая по более простой технологии с уменьшением трудоемкости. б

I б

3(МЪ

С

СЧ

МЪ О

СЧ

ССЪ л

СЧ

С Ъ

О

«

D л

Ф

ССЪ л

СЧ ф "о а 00

00 оо ю

3 а о

МЪ

СЧ о

СЧ

C уо

Ф IW ссъ1о

00Р

1О .2

8 3 л о

О сч1О

00«)Ф сО ссЪ с Ъ (О л

g 3

«1 л в»1ч» iD

Ч л

О 100

CV ЬО м 1 о в сСЪ 1оъ 1

Ю

), ц -u

ЭУСЪ

g «

СЧ оо о. о Г

«о

+C Э

ОО 3«СЪ ф

00 ф

l

31)М! ф(1 е

l 3

Ю323 р4 01 1 л о а ф о

Ж Э ф о Я а о1135774

eok

Й o

Й ° 6

О 10О

3 О О ж «цоо

O g ° лЯЪ Э

eàо о а фо вмоаф

Ж СЧ 3» Ь

Э м

Ж 3

ОжЭОЭ эофо е

g О; - С0 Й

О 10 ч 1 Ж ж ««0ID -Х Ь

3 ф Е Ь Э

O 30 «ф» аО

etc:u v oo

С0 фо Мо 30О

m 30о ао оо

Ж сЧ 30сЪ."

I

1

t ю

Э

3 ф

Э

I X

I ф

3 Ж

I 3Ъ

С0 ф

6

1 f

I и

1 Ф

1 и

I Ь

I

I

I