航空用交流伺服測(cè)速機(jī)組中,伺服電動(dòng)機(jī)采用鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),交流測(cè)速發(fā)電機(jī)采用空心杯轉(zhuǎn)子。整個(gè)機(jī)組兩個(gè)定子、一個(gè)轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁材料采用鐵鎳軟磁合金或鐵鋁軟磁合金。我廠的交流伺服測(cè)速機(jī)組鐵心均采用鐵鋁軟磁合金。其工藝過程是將鋼片沖制成沖片,熱處理.疊壓成定子、轉(zhuǎn)子鐵心(見圖1)。本文介紹鐵鋁軟磁合金IJ6的熱處理方法。
a.機(jī)組主要是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為積分和反饋元件使用,電機(jī)的線性度高,零位電勢(shì)小,要求導(dǎo)磁材料有較高的導(dǎo)磁率。
b.電機(jī)靈敏度高、反應(yīng)快、不自轉(zhuǎn)。要求導(dǎo)磁材料有較小的矯頑力H.和各向?qū)Т啪鶆颉?/DIV>
c.為了提高電機(jī)的效率,要求導(dǎo)磁材料的鐵損小。
d.要求電機(jī)導(dǎo)磁材料的磁性對(duì)機(jī)械應(yīng)力不敏感。
在磁化曲線中(見圖2),電機(jī)鐵心用的合金是熱處理。熱處理的目的是提高弱磁場(chǎng)下的磁感應(yīng)強(qiáng)度,也就是使基本磁化曲線C點(diǎn)以前的斜率大。
3符合磁性能要求的熱處理工藝
在GB。203-88標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)0.1~0. 5mm厙的冷軋帶材規(guī)定的磁性能為Bsoo、Biooo、B2500和Hc,推薦的試樣熱處理工藝,也是為了保證上述性能要求的。
微電機(jī)鐵心要求的磁性能為B23. 57、B31。 79、B55.7、B79.58、B119.37、Bl39.1 5等。按照推薦的熱處理工藝,很難使熱處理磁性合格。
針對(duì)微電機(jī)對(duì)鐵心磁性能的要求,摸索出一套滿足磁性能要求的熱處理工藝。采用了如圖3所示的熱處理工藝,得到了符合要求的磁性能。
熱處理時(shí),采用真空電阻爐,真空度為1. 33~0. 133Pa (N/m2)。1J6合金真空熱處理的效果取決于真空度。在真空條件下溶解在材料中的氣體原子在高溫下很容易從材料表面溢出,溢出的氣體和金屬離子形成化合物,該化合物在高溫、高真空下容易分解而揮發(fā)。這是升溫時(shí)真空度下降的原因,所以真空熱處理對(duì)去除雜質(zhì)有顯著的效果,能改善磁性能。真空度越高,清除雜質(zhì)的效果就越好。
為了使?fàn)t內(nèi)的溫度均勻.采用幾組熱電偶,定時(shí)用校溫儀器進(jìn)行校正,以調(diào)節(jié)爐內(nèi)各部分的溫度。
熱處理前,零件要仔細(xì)清洗,清洗零件表面的油污或其它有機(jī)物,防止碳在真空退火時(shí)滲入零件、降低磁性能。用干凈汽油將零件浸泡一段時(shí)間后,用刷子清洗,在空氣中靜置,待汽油完全揮發(fā)后,再放入烘箱,升溫到120+C左右進(jìn)行烘干。
經(jīng)清洗烘干的
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器零件裝入用不銹鋼制造的料盤中,送入真空爐進(jìn)行熱處理。零件裝入料盤時(shí),防止零件之間的粘結(jié),真空加熱,零件之間產(chǎn)生粘結(jié),用力撕開之后,零件被拉變形。為了防止粘結(jié),用氧化鋁粉將零件之間隔開.或者將氧化鋁粉用酒精調(diào)成漿糊狀,涂敷在零件上。在裝箱時(shí),每一個(gè)零件都應(yīng)擺平整.不能懸空或斜置.景好采用夾具固走。變形還與加熱溫度、冷卻速度有關(guān)。還應(yīng)保證爐內(nèi)零件一致的冷卻速度。裝爐量不要太多,如果過多,冷卻時(shí),儀表的指示溫度與零件溫度不一致,零件實(shí)際冷卻慢。撒氧化鋁粉不要太多,只要起到不粘結(jié)就行,更不要把零件用氧化鋁粉埋起來,因?yàn)槁衿饋,零件?shí)際冷卻速度低。
氧化鋁粉(A1203)是最常用的一種防粘結(jié)劑。市售的瓶裝氧化鋁粉在使用前應(yīng)經(jīng)1000℃焙燒,以去除結(jié)晶水。氧化鋁粉可以反復(fù)使用,但應(yīng)定期的篩選、除去雜質(zhì)。
高溫退火的目的是為了消除內(nèi)應(yīng)力,實(shí)踐證明,IJ6合金退火溫度采用1150±10℃。
一般,升溫速度的快慢對(duì)磁性影響不大,所以多為隨爐升溫。但在再結(jié)晶溫度750℃附近,以50℃/h升溫,能提高弱磁場(chǎng)下的磁感應(yīng)值。
保溫的目的是使零件充分加熱,其作用與退火溫度差不多,通常取4~5h,有時(shí)采用6. 5h。如果退火溫度低時(shí),可適當(dāng)延長保溫時(shí)間。但實(shí)踐證明,退火溫度高一些,保溫時(shí)間長一些,可以提高導(dǎo)磁率,降低矯頑力。
快速冷卻比慢速冷卻好,能提高弱磁場(chǎng)下的磁性能。在實(shí)際選擇冷卻速度時(shí),只要不產(chǎn)生大的熱應(yīng)力,就可大些,IJ6合金冷卻速度選160℃/h,甚至選用了200℃/h冷卻,但受到爐子的制約.不能進(jìn)一步提高。
出爐溫度過高,如500℃、600℃會(huì)產(chǎn)生大量氧化與變形。出爐溫度低,可以提高導(dǎo)磁率,降低矯頑力,采用了小于200℃出爐。
4結(jié)語
合金作為微電機(jī)鐵心.其熱處理的目的不是提高機(jī)械性能,而是提高磁性能。針對(duì)我廠的產(chǎn)品,主要是提高弱磁場(chǎng)的磁性能。為此,探索了一套熱處理工藝.實(shí)踐證明,效果良好。