УСТОЙЧИВОСТЬ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МАГНИТОВ К …jurnal.vniiem.ru › text › 139 › 35-43.pdf · магниты из сплавов КС37А и КС25

ГП Станолевич НВ Федосеев и др Устойчивость редкоземельных магнитовhellip

35

УДК6213182

УСТОЙЧИВОСТЬ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МАГНИТОВ К УДАРНОЙ НАГРУЗКЕ

Развитие областей техники определяющих

научно-технический прогресс (электротехники

приборостроения вычислительной техники авиа-

ции космической техники электромашинострое-

ния атомной техники и др) невозможно без ис-

пользования высокоэффективных постоянных маг-

нитов Потребность в них возрастает с каждым го-

дом В связи с этим в последнее время в РФ и за

рубежом резко возрос интерес к редкоземельным

элементам их соединениям и сплавам которые

обладая уникальными свойствами позволили со-

здать новые магнитные материалы по своим свой-

ствам намного превышающие свойства традиционно

используемых промышленностью сплавов (ферритов

стронция и бария алнико сплавов платина-кобальт

и др) К таким магнитным материалам в первую

очередь следует отнести сплавы на основе редко-

земельных металлов с переходными металлами

группы железа Основным результатом появления

магнитов из сплавов редкоземельных металлов

следует считать их огромный вклад в уменьшение

габаритов существующих приборов электриче-

ских машин а также создание предпосылок для

разработки технических устройств совершенно

нового типа которые можно реализовать ис-

пользуя высокие магнитные потоки создавае-

мые этими магнитами [1]

В настоящее время наибольшее распростране-

ние среди редкоземельных магнитов используемых

в промышленности получили магниты на основе

соединений Nd-Fe-B однако для работы в экстре-

мальных условиях повышенной температуры и

влажности более предпочтительными оказываются

магниты на основе соединений самария с кобаль-

том типа SmCo5 и Sm2Co17 Но дальнейшее широ-

кое их применение сдерживается низкой ударной

прочностью Sm-Co магнитов что с одной сторо-

ны приводит к невозможности применения данно-

го типа магнитов в экстремальных условиях экс-

плуатации а с другой стороны к высокой стоимо-

сти магнитов в результате низкого выхода годной

продукции в процессе их изготовления

В настоящее время научно-исследовательские

работы в области магнитных материалов в основ-

ном направлены на повышение их магнитных харак-

теристик данные же по их механической прочности

практически отсутствуют [1] В связи с этим в насто-

ящей работе исследована ударная прочность магни-

тов из сплавов SmCo и Sm2Co17 и пути её повышения

В качестве исходных материалов использовались

магниты из сплавов КС37А и КС25 по ГОСТ 21559-76

[2] в виде колец внешним диаметром 70 мм внут-

ренним 32 мм и толщиной 45 ndash 60 мм

Устойчивость редкоземельных магнитов

к действию вибрации

Исследование стойкости магнитов к воздей-

ствию вибрации проводили на вибростенде типа

stt-1000 Для этого магнит помещался в специаль-

ное приспособление (рис 1) которое закреплялось

на вибростенде так чтобы направление вибрации

было перпендикулярно плоскости магнита Вибра-

ция производилась на фиксированных частотах в

диапазоне 10 ndash 300 Гц с выдержкой на каждой ча-

стоте 213 мин при ускорении 10 g Изменение ча-

стоты производилось от меньшей к большей По

окончании процесса приспособление переворачива-

лось так чтобы направление вибрации совпадало с

плоскостью магнита а затем было ей параллельно

До и после испытаний измерялись магнитные

свойства и контролировался внешний вид магни-

тов Режим испытаний поддерживался со следую-

щими отклонениями

ndash вибрационное ускорение plusmn20 (при непосред-

ственном измерении)

ndash частота вибрации в интервале 10 ndash 50 Гц plusmn 2 Гц

в интервале 50 ndash 300 Гц plusmn 5 Гц

ndash время выдержки на фиксированных частотах plusmn10

Рассмотрены вопросы механической прочности магнитов из сплавов SmCo5 Sm2Co17 и Nd-Fe-B и сохранения их магнитных свойств после воздействия вибрации многократных и одиночных ударов Установлена зависимость прочности магнитов от технологических параметров их изготовления Ключевые слова постоянные магниты на основе редкоземельных элементов механическая прочность магнитов

ГП Станолевич НВ Федосеев СА Тимаков СЛ Борисов

(ОАО laquoКорпорация laquoВНИИЭМraquo)

(ОАО laquoСиловые машиныraquo Филиал

laquoЭлектросилаraquo)

Вопросы электромеханики Т 139 2014

36

Рис 1 Схема установки датчиков для контроля па-

раметров вибрации 1 ndash магнит 2 ndash приспособление

для закрепления магнита на вибростенде 3 ndash крепёжные

винты 1 ndash 8 ndash места крепления датчиков

Рис 2 Внешний вид магнитов после многократных

ударов times60 а ndash магнит 300-1 б ndash магнит 300-1

(вид сверху)

Как показали наши эксперименты вибрация в

пределах вышеуказанных значений не оказывает

существенного влияния ни на внешний вид ни на

магнитные свойства магнитов В связи с этим в ра-

боте было исследовано поведение магнитов в экс-

тремальных условиях т е в условиях резонансной

частоты Измерения параметров вибрации выпол-

нялись в процессе вибрационного нагружения при-

способления с магнитом методом качающейся ча-

стоты Метод заключается в преобразовании неэлек-

трических величин (амплитуды и частоты виброуско-

рения) в электрические величины Места установки

контрольных датчиков приведены на рис 1

Параметры вибрации изменялись в интервале

частот 30 ndash 5000 Гц при начальном ускорении 10 g

Вибрация производилась в трёх взаимно перпенди-

кулярных направлениях Как и предполагалось с

увеличением частоты вибрации при частотах

1500 ndash 2500 Гц наступает резонанс и амплитуда

виброускорения достигает значений 103 g Однако

такое увеличение амплитуды не приводило к раз-

рушению магнитов и изменению их магнитных

свойств В связи с этим для сокращения времени

испытаний штатной продукции мы предложили

повысить частоту вибрации до 1000 Гц что дало

возможность сократить время испытаний в 20 раз

Исследование стойкости магнитов

к действию многократных ударов

Испытания на воздействие многократных уда-

ров проводили на ударном стенде МУС-17 Для

этого магнит после измерения магнитных свойств

помещался в специальное приспособление и за-

креплялся на ударном стенде Магнит подвергался

воздействию многократных ударов (3333 раз) с ча-

стотой 40 ndash 120 ударов в минуту с амплитудой со-

ответствующей ускорению 5 g и длительностью

2 ndash 10 мс Затем приспособление переворачивалось

так чтобы направление ударов совпадало с осью

магнита и снова подвергалось аналогичному воз-

действию и наконец приспособление устанавлива-

лось так чтобы направление ударов было перпен-

дикулярно оси магнита

Воздействие многократных ударов повторялось

По окончании процесса производился контроль

магнитных свойств и внешнего вида Полученные

результаты показали что воздействие многократ-

ных ударов не оказывает влияния на магнитные

свойства магнитов в пределах исследованных ча-

стот и амплитуды однако приводит к механиче-

ским повреждениям и изменению внешнего вида

магнитов (рис 2)

Прежде чем рассмотреть вопрос образования и

появления трещин и сколов на магнитах после воз-

действия многократных ударов рассмотрим вопрос

стойкости магнитов к воздействию единичной

ударной нагрузки


ствию единичной ударной нагрузки


ствию единичной ударной нагрузки проводили на

ударном стенде типа ПУР-2 в специальном при-

способлении имитирующем условия эксплуата-

ции где магнит с усилием 15 кгсм прижимался к

1

2

3 4

3

8

2

1 5

6

7

а

б


37

телу снаряда Форму и величину ускорения реги-

стрировали датчиком ускорений АП-12 и записы-

вали на осциллограф

Типичная форма ударного импульса приведена

на рис 3

Перед испытаниями проводился визуальный

осмотр поверхности магнитов и деталей приспо-

собления на отсутствие дефектов поверхности и

посторонних включений пыли крошек частичек

ворсинок и т д которые могут привести к разру-

шению магнитов

Предварительные испытания проводили при

ударном ускорении 14 000 g Полученные результа-

ты приведены в табл 1

Как видно из полученных результатов воздей-

ствие единичной ударной нагрузки в 14 000 g не ока-

зывает влияния на магнитные свойства изделий но в

некоторых случаях приводит к разрушению магни-

тов Причём никакой закономерности в порядке раз-

рушения магнитов установить не удалось (табл 1)

Для выяснения причин вызывающих разруше-

ние магнитов под действием единичной ударной

нагрузки различными физическими и химически-

ми методами были проанализированы магниты

выдержавшие и невыдержавшие испытания

Рентгено-структурный фазовый анализ

Рентгено-структурный фазовый анализ прово-

дился на рентгеновском дифрактометре типа

ДРОН-15 в режиме напряжение 30 кВ сила анод-

ного тока 20 мА излучение ndash медь фильтр ndash ни-

кель скорость сканирования 1 градмин Найден-

ные значения межплоскостных расстояний ди-

фракционных линий при сравнении со стандарт-

ными для сплавов системы самарий ndash кобальт по-

казали что сплавы всех магнитов как выдержав-

ших так и невыдержавших испытания являются в

основном однофазными и соответствуют соедине-

нию SmCo5 (табл 2) Небольшие отличия и

противоречия находятся в пределах ошибки

эксперимента

Эмиссионно-спектральный анализ

Эмиссионно-спектральный анализ магнитов

проводился на порошках полученных растворени-

ем образцов в минеральной кислоте с последую-

щим выделением оксалатов редкоземельных эле-

ментов по ГОСТ 238621-79 [3] Полученные ре-

зультаты приведены в табл 3

Как видно из полученных данных никаких отличий

Рис 3 Форма нарастания ускорения

Таблица 1

Номер магнита

Магнитный поток Вб 10ndash3

Индукция Тл

Внешний вид До испытаний

После

испытаний До испытаний

После

испытаний

328-3 0902 0903 054 054 Без изменений

312-2 0889 ndash 054 ndash Раскололся

300-3 0884 0879 052 052 Без изменений


Таблица 2

Результаты сравнительного рентгено-структурного анализа

Номер магнита Фазовый состав

Текстура Внешний вид SmCo5 Sm2Co7

839-55 Основа Нет 076 Соответствует эталону

839-80 Основа Есть 076 Разрушился

840-90 Основа Есть 07 Соответствует эталону


Погрешность определения фазы Sm2Co7 ndash 15 текстуры ndash 10

Под текстурой понимается статистический вес направления 002


38

Таблица 3

Результаты сравнительного спектрального анализа

Номер магнита Содержание примесей мас

Внешний вид Sm Nd Eu Gd

839-55 Основа lt002 0036 lt01 Соответствует эталону

839-80 Основа lt002 0049 lt01 Разрушился

840-56 Основа lt002 0035 lt01 Разрушился 840-90 Основа lt002 0049 lt01 Соответствует эталону

Таблица 4

Содержание газовых примесей и самария в постоянных магнитах

Номер магнита Содержание мас

Внешний вид Sm O2 C N2 H2

839-55 3620 0197 ndash 0306 00376 0173 ndash 0320 0011 Соответствует эталону


840-56 3580 0342 ndash 0169 00425 0326 ndash 0169 0007 Разрушился


Таблица 5

Магнитные и физические свойства магнитов

Номер магнита Магнитный поток Вб∙10

-3 Индукция Тл

Br Тл Плотность гсм3 Масса г

N S N S

839-55 0840 0840 046 045 082 823 9085

840-90 080 0790 045 044 083 816 9012

840-56 0840 0840 046 046 083 823 9090

839-80 0805 0790 045 045 084 823 9091

в содержании примесей редкоземельных элементов

в магнитах выдержавших и невыдержавших испы-

тания не обнаружено

Анализ газовых примесей и содержание самария

Одной из причин вызывающих повышен-

ную хрупкость магнитов может быть повы-

шенное содержание в них оксидных и карбид-

ных фаз поэтому в работе было проанализиро-

вано содержание газовых примесей в составе

магнитов

Как видно из полученных данных (табл 4) со-

держание газовых примесей находится в пределах

нормы и не может быть причиной вызывающей

повышенную хрупкость магнитов

Физические и магнитные свойства

Магнитные свойства магнитов выдержавших и

невыдержавших испытания на ударную прочность

проверялись двумя методами

ndash измерением индукции В на поверхности дат-

чиком Холла и магнитного потока в катушках

Гельмгольца

ndash измерением магнитных параметров материала

на установке laquoВибромагнитометрraquo

Плотность определяли гидростатическим взве-

шиванием образцов Массу определяли на техни-

ческих весах типа ВЛТ-200

Как видно из полученных данных (табл 5)

магниты невыдержавшие действие ударной

нагрузки имеют как правило повышенную плот-

ность и магнитные свойства

Исследование характера излома

образцов магнитов

Для исследования структуры и характера раз-

рушений магнитов при действии ударной нагрузки

на электронном микроскопе фирмы laquoJEOLSraquo при

увеличении 1000 был изучен характер излома маг-

нитов выдержавших и невыдержавших испытания

Полученные результаты представлены на рис 4

здесь же приведена фотография шлифа магнита не-

выдержавшего действие ударной нагрузки (рис 4 в)

Из полученных данных видно что отличий в

характере излома у магнитов выдержавших и не-

выдержавших испытания на удар нет Характер

разрушений у магнитов обычный наблюдаемый

для хрупких тел

Металлографические исследования

Шлифы для микроструктурного анализа изго-

тавливались из образцов магнитов размагниченных


39

Рис 4 Характер излома образцов магнитов а ndash вы-державших испытание times1000 б ndash невыдержавших испытания times1000 в ndash фотография шлифа магнита

840-56 times2000 Глубина и вид пор показаны сканирующим лучом

термоударом Микроструктуры магнитов выдер-

жавших и невыдержавших испытания на ударную

прочность представлены на рис 5

Данные микроструктурного анализа подтверди-

ли данные рентгено-фазового анализа о наличии в

магнитах в основном однофазной структуры

SmCo5 Во всех магнитах выдержавших и невы-

державших испытания на удар обнаружено не-

большое количество как оксидных так и карбид-

ных фаз (рис 6) Так как эти фазы находятся при-

близительно в одинаковом количестве во всех маг-

нитах следовательно их наличие не может служить

причиной вызывающей разрушение магнитов в

результате действия ударной нагрузки

В магнитах невыдержавших испытания на удар

обнаружены микротрещины (рис 7) характерные

для laquoпереспечённыхraquo магнитов (рис 8 а) или магни-

тов спечённых в низком вакууме (рис 8 б)

Рис 5 Микроструктуры магнитов а ndash выдержавших

(магнит 840-90 times315) б ndash невыдержавших

(магнит 839-80 times315) испытания на

ударную прочность

а

б

а

б

в


40

Рис 6 Наличие карбидных фаз в магнитах а ndash вы-

державших (магнит 840-90 times315) б ndash невыдержав-

ших (магнит 839-80 times1000) испытания на удар

Рис 7 Микротрещины в магнитах невыдержавших

испытания а ndash магнит 839-80 б ndash магнит 840-56

Замечено что аналогичные микротрещины мо-

гут возникать у магнитов обработанных при высо-

ких скоростях шлифовки Для проверки этого

предположения были приготовлены образцы маг-

нитов обработанные при различной глубине и ско-

рости подачи шлифовального камня (рис 9)

Как видно из полученных данных с увеличени-

ем скорости шлифовки количество и глубина де-

фектов на поверхности магнитов (в виде выкраши-

ваний) увеличивается Однако микротрещин на ме-

стах дефектов нами не обнаружено Они очевидно

возникают уже в процессе испытаний магнитов на

Рис 8 Микроструктура laquoпереспечённогоraquo магнита

(а ndash times315) и магнита спечённого в низком

вакууме (б ndash times625)

Рис 9 Фотографии магнитов шлифованных при раз-

личной скорости обработки times50 а ndash подача 0005 мм

б ndash подача 001 мм в ndash подача 002 мм г ndash подача

0043 мм д ndash подача 0053 мм е ndash подача 0053 мм

а б в

г д е

а б

а б

а

б


41

вибрацию и многократный удар Для проверки это-

го предположения магниты обработанные при раз-

личной скорости шлифовки были подвергнуты

вибрации и многократному удару Как и предпола-

галось в местах дефектов обработки образовались

микротрещины (рис 10) Эти микротрещины если они направлены поперёк магнита приводят к его

разрушению Если микротрещина направлена

вдоль магнита т е перпендикулярно направлению

ударной нагрузки магнит остаётся целым (рис 11)

Изучение крупности зерна спечённых магнитов

Изучение крупности и границ зёрен прово-

дилось на тех же образцах что и изучение фа-

зового состава но применялся другой состав

травителя Полученные результаты приведены

на рис 12

Магниты невыдержавшие испытания на удар

имеют несколько более крупные зёрна что оче-

видно связано с повышенной температурой и про-

должительностью спекания Однако такое различие

вряд ли будет сказываться на прочности магнитно-

го материала

Изучение твёрдости микротвёрдости и предела

прочности на сжатие магнитов

Для определения механических свойств маг-

нитов определяли предел их прочности на сжа-

тие σсж Испытания проводились на 10 образцах

диаметром 6 мм и высотой 45 мм изготовлен-

ных по laquoтвёрдофазнойraquo и laquoжидкофазнойraquo техно-

логиям спекания на испытательной машине Р ndash 4

по ГОСТ 27208-87 [4]

Результаты испытаний вычисленные как среднее

арифметическое годных значений параллельных

определений с вероятностью 95 показали что пре-

дел прочности на сжатие у магнитов невыдержав-

ших испытания лежит в пределах 45 ndash 76 кгсмм2 у

магнитов изготовленных методом жидкофазного

спекания в пределах 39 ndash 45 кгсмм2

Из анализа диаграмм сжатия установлено что

все образцы разрушались без пластической дефор-

мации т е ещё в зоне упругого взаимодействия

На некоторых образцах были обнаружены всплес-

ки которые очевидно являются следствием тре-

щинообразования в этих образцах

Изучение микротвёрдости проводилось на тех

же шлифах что и изучение фазового состава на

микротвердомере ПМТ-3 при нагрузке 100 г

Изучение твёрдости проводилось на шлифо-

ванных образцах методом Роквелла по стан-

дартной методике Полученные результаты

приведены в табл 6

Рис 10 Микротрещины образовавшиеся в местах

дефектов обработки times315

Рис 11 Образование (а ndash times315) и расширение

(б ndash times625) микротрещины в результате

действия ударной нагрузки

а

б


42

Рис 12 Микроструктуры магнитов выдержавших

(а) и невыдержавших (б) испытаний на удар times315

Полученные результаты показали что твёрдость

и микротвёрдость магнитов разрушившихся в ре-

зультате действия единичной ударной нагрузки

несколько выше чем у магнитов выдержавших ис-

пытания что может быть объяснено повышенным

содержанием в магнитах невыдержавших испыта-

ний фазы SmCo5 (табл 7) как более твёрдой Однако к полученным данным надо подходить

осторожно так как они не совсем корректны Дело в том что для хрупких материалов и материалов с вы-

сокой анизотропией как у редкоземельных магнитов при измерении твёрдости и микротвёрдости в резуль-

тате надавливания концентрированной нагрузкой про-

исходит частичное растрескивание образца (рис 13) что искажает истинную величину твёрдости

При измерении микротвёрдости кристаллов

имеющих анизотропию в процессе измерений труд-

но определить на какой из граней определяется

микротвёрдость что также приводит к искажению

результатов Но для сравнительных испытаний та-

кая методика может быть применена так как общая

тенденция что магниты выдержавшие испытания

имеют меньшую твёрдость сохраняется

Анализируя полученные данные можно заме-

тить что магниты невыдержавшие испытания на

воздействие единичной ударной нагрузки имеют

ndash повышенную твёрдость и микротвёрдость

ndash состав близкий к стехиометрическому

ndash высокие магнитные свойства и твёрдость

ndash более крупный размер зерна

Очевидно наиболее вероятный механизм

разрушения магнитов заключается в следую-

щем Известно что laquoмеханические свойства

магнитов в значительной степени зависят от

конкретных условий производства от размеров

и формы магнита а также фирмы производя-

щей магниты если даже материал остаётся тем

же самым Магниты как и все хрупкие матери-

алы характеризуются широким разбросом зна-

чений напряжений при разрушении Анизотро-

пия и магнитострикционные напряжения также

способствуют разрушению магнитовraquo [1]

С другой стороны стремление к повышению маг-

нитных свойств за счёт улучшения состава сплава

(уменьшение содержания самария) и повышение ин-

дукции за счёт повышения плотности приводит к

снижению в структуре сплава связующих добавок из

соединений Sm2Co7 имеющих меньшую твёрдость

(табл 7) а следовательно и хрупкость Для проверки

этого предположения были взяты 10 магнитов SmCo5

(КС 37) которые после измерения на них твёрдости

были подвергнуты испытаниям на ударную проч-

ность Результаты экспериментов показали что маг-

ниты имеющие НRc gt 58 разрушаются под воздей-

ствием единичной ударной нагрузки менее 14 000 g

Кроме того повышение твёрдости и хрупкости мо-

жет приводить к выкрашиванию и даже вырыву

макрочастиц из поверхности магнита во время его

механической обработки особенно при повышен-

ных (более 005 мм) скоростях подачи или биении

шлифовального круга

На местах выкрашиваний остаются вырывы

Таблица 6

Результаты измерения твёрдости и микротвёрдости магнитов Номер магнита Микротвёрдость Нмм

2 НRc Внешний вид

839-55 420 44 Не изменился




Таблица 7

Микротвёрдость интерметаллидов в системе Sm-Co

Sm2Co17 SmCo5 Sm2Co7 SmCo2 Sm9Co4 Эвтектика

600plusmn50 840plusmn50 530plusmn50 450plusmn20 520plusmn20 320plusmn20

а б


43

являющиеся предпосылкой образования микро-

трещин во время климатических и механиче-

ских испытаний которые затем расширяются

во время одиночного удара и приводят к раз-

рушению магнитов

Об этом же свидетельствуют полученные нами

данные по ударной прочности магнитов изготов-

ленных по технологии жидкофазного спекания В

данном случае благодаря наличию жидкой фазы и

более низкой температуре спекания формирующей

крупность зёрен магниты имеют более высокую


Учитывая полученные данные нами был модер-

низирован технологический процесс изготовления

Sm-Co постоянных магнитов заключающийся в

снижении температуры спекания и скорости шлифо-

вания увеличении содержания в составе сплава фазы

Sm2Co7 до 3 ndash 5 мас и применения в особых слу-

чаях жидкофазного спекания Использование в тех-

нологическом процессе данных мероприятий позво-

ляет увеличить выход годной продукции на 7 ndash 10

В работе также были проведены испытания на

предельные ударные нагрузки магнитов изготов-

ленных из различных магнитных материалов и по

различным технологическим схемам

Как и предполагалось наибольшей ударной

прочностью обладают магниты из соединений

Nd-Fe-B которые выдерживают удар более 42 000 g

(1750 Джсм2) Наименьшей ударной прочностью

обладают магниты Sm-Co изготовленные линейным

Рис 13 Образование микротрещин на поверхности

образца в результате надавливания алмазной

пирамидой times50 Снято методом

цветной дефектоскопии

прессованием в металлической пресс-форме по

твёрдофазной технологии 2200 g (917 Джсм2)

Литература 1 Стрнат К Д Ж Магниты из сплавов редкоземельных металлов с кобальтом К Д Ж Стрнат ndash М Металур-гия 1978 ndash С 11 ndash 33 2 ГОСТ 21559-76 Материалы магнитотвёрдые спечён-ные Марки ndash Введ 1977 ndash 07 ndash 01 ndash М Издательство стандартов 1976 ndash 36 с 3 ГОСТ 238621-79 Лантан неодим гадолиний диспро-зий иттрий и их окиси Метод определения примесей окисей празеодима неодима самария европия гадоли-ния тербия диспрозия 4 ГОСТ 27208-87 Отливки из чугуна Методы механи-ческих испытаний

Поступила в редакцию 04042014

Геннадий Петрович Станолевич д-р техн наук начальник лаборатории т (495) 366-32-11

Николай Владимирович Федосеев начальник группы контроля т (495) 366-01-44

Сергей Александрович Тимаков инженер-технолог т (495) 366-32-22

Сергей Леонидович Борисов инженер-технолог т (495) 366-32-22

E-mail vniiemstomailru


36

Рис 1 Схема установки датчиков для контроля па-

раметров вибрации 1 ndash магнит 2 ndash приспособление

для закрепления магнита на вибростенде 3 ndash крепёжные

винты 1 ndash 8 ndash места крепления датчиков

Рис 2 Внешний вид магнитов после многократных

ударов times60 а ndash магнит 300-1 б ndash магнит 300-1

(вид сверху)

Как показали наши эксперименты вибрация в

пределах вышеуказанных значений не оказывает

существенного влияния ни на внешний вид ни на

магнитные свойства магнитов В связи с этим в ра-

боте было исследовано поведение магнитов в экс-

тремальных условиях т е в условиях резонансной

частоты Измерения параметров вибрации выпол-

нялись в процессе вибрационного нагружения при-

способления с магнитом методом качающейся ча-

стоты Метод заключается в преобразовании неэлек-

трических величин (амплитуды и частоты виброуско-

рения) в электрические величины Места установки

контрольных датчиков приведены на рис 1

Параметры вибрации изменялись в интервале

частот 30 ndash 5000 Гц при начальном ускорении 10 g

Вибрация производилась в трёх взаимно перпенди-

кулярных направлениях Как и предполагалось с

увеличением частоты вибрации при частотах

1500 ndash 2500 Гц наступает резонанс и амплитуда

виброускорения достигает значений 103 g Однако

такое увеличение амплитуды не приводило к раз-

рушению магнитов и изменению их магнитных

свойств В связи с этим для сокращения времени

испытаний штатной продукции мы предложили

повысить частоту вибрации до 1000 Гц что дало

возможность сократить время испытаний в 20 раз

Исследование стойкости магнитов

к действию многократных ударов

Испытания на воздействие многократных уда-

ров проводили на ударном стенде МУС-17 Для

этого магнит после измерения магнитных свойств

помещался в специальное приспособление и за-

креплялся на ударном стенде Магнит подвергался

воздействию многократных ударов (3333 раз) с ча-

стотой 40 ndash 120 ударов в минуту с амплитудой со-

ответствующей ускорению 5 g и длительностью

2 ndash 10 мс Затем приспособление переворачивалось

так чтобы направление ударов совпадало с осью

магнита и снова подвергалось аналогичному воз-

действию и наконец приспособление устанавлива-

лось так чтобы направление ударов было перпен-

дикулярно оси магнита

Воздействие многократных ударов повторялось

По окончании процесса производился контроль

магнитных свойств и внешнего вида Полученные

результаты показали что воздействие многократ-

ных ударов не оказывает влияния на магнитные

свойства магнитов в пределах исследованных ча-

стот и амплитуды однако приводит к механиче-

ским повреждениям и изменению внешнего вида

магнитов (рис 2)

Прежде чем рассмотреть вопрос образования и

появления трещин и сколов на магнитах после воз-

действия многократных ударов рассмотрим вопрос

стойкости магнитов к воздействию единичной

ударной нагрузки


ствию единичной ударной нагрузки


ствию единичной ударной нагрузки проводили на

ударном стенде типа ПУР-2 в специальном при-

способлении имитирующем условия эксплуата-

ции где магнит с усилием 15 кгсм прижимался к

1

2

3 4

3

8

2

1 5

6

7

а

б


37





на рис 3













































Таблица 1





После


После

испытаний

328-3 0902 0903 054 054 Без изменений


300-3 0884 0879 052 052 Без изменений


Таблица 2











38

Таблица 3







Таблица 4








Таблица 5





N S N S

839-55 0840 0840 046 045 082 823 9085

840-90 080 0790 045 044 083 816 9012

840-56 0840 0840 046 046 083 823 9090

839-80 0805 0790 045 045 084 823 9091










магнитов








































39

























а

б

а

б

в


40

























а б в

г д е

а б

а б

а

б


41















на рис 12















по ГОСТ 27208-87 [4]


























а

б


42





























































Таблица 6







Таблица 7




а б


43













































37





на рис 3













































Таблица 1





После


После

испытаний

328-3 0902 0903 054 054 Без изменений


300-3 0884 0879 052 052 Без изменений


Таблица 2











38

Таблица 3







Таблица 4








Таблица 5





N S N S

839-55 0840 0840 046 045 082 823 9085

840-90 080 0790 045 044 083 816 9012

840-56 0840 0840 046 046 083 823 9090

839-80 0805 0790 045 045 084 823 9091










магнитов








































39

























а

б

а

б

в


40

























а б в

г д е

а б

а б

а

б


41















на рис 12















по ГОСТ 27208-87 [4]


























а

б


42





























































Таблица 6







Таблица 7




а б


43













































38

Таблица 3







Таблица 4








Таблица 5





N S N S

839-55 0840 0840 046 045 082 823 9085

840-90 080 0790 045 044 083 816 9012

840-56 0840 0840 046 046 083 823 9090

839-80 0805 0790 045 045 084 823 9091










магнитов








































39

























а

б

а

б

в


40

























а б в

г д е

а б

а б

а

б


41















на рис 12















по ГОСТ 27208-87 [4]


























а

б


42





























































Таблица 6







Таблица 7




а б


43













































39

























а

б

а

б

в


40

























а б в

г д е

а б

а б

а

б


41















на рис 12















по ГОСТ 27208-87 [4]


























а

б


42





























































Таблица 6







Таблица 7




а б


43













































40

























а б в

г д е

а б

а б

а

б


41















на рис 12















по ГОСТ 27208-87 [4]


























а

б


42





























































Таблица 6







Таблица 7




а б


43













































41















на рис 12















по ГОСТ 27208-87 [4]


























а

б


42





























































Таблица 6







Таблица 7




а б


43













































42





























































Таблица 6







Таблица 7




а б


43













































43












































Documents

УСТОЙЧИВОСТЬ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МАГНИТОВ К …jurnal.vniiem.ru › text › 139 › 35-43.pdf · магниты из сплавов КС37А и КС25