CN201154973Y - 磁滞合金应力热处理专用工装 - Google Patents
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Abstract
磁滞合金应力热处理专用工装，其具有一芯轴和可套于芯轴上的调整套筒，套筒的径向宽度大于所处理零件的径向宽度，在芯轴上旋接有给被零件施加轴向紧固力的紧固螺母。本实用新型在磁滞合金热处理回火过程中利用工装的热膨胀系数大于零件的膨胀系数的特性，通过工装对磁滞合金零件施加周向拉应力，形成对实际有利的磁各向异性，材料热处理后磁性能得到大幅提高。经该方法处理后的零件磁性能，在Hm＝5173A/m时，Bm可达到1.65～1.75T，Br可达到1.55～1.65T，Hc可达到4000～4300A/m。
Description
技术领域
本实用新型涉及精密合金的热处理技术领域，特别是涉及磁滞合金的热处理技术领域。
背景技术
磁滞合金材料由于具有优良的磁滞性能，非常适合用于磁滞同步电机，采用该材料制作的微特电机广泛应用于机电式陀螺仪、陀螺加表、速率陀螺仪等惯性仪表中。
热处理是提高合金磁滞性能的必要途经。常规热处理方法为采用真空炉或电炉加热到600～660℃，保温30～90min后快速冷却至室温，处理后磁性能满足GJB1958-1994。但处理后Bm、Br、Hc一般只能达到标准规定的指标，很难再有提高，对于一些设计要求较高的电机零件，便很难达到其理想数值。
通过加应力方法对磁滞合金进行热处理，在材料成分不变，工艺参数不变的情况下，各项磁性能指标均可提高，大大挖掘了材料的磁性能潜力，节约了材料成本，提高了材料的应用范围。在各类技术资料仅仅介绍拉应力能够提高磁滞合金的磁性能，但是尚未查到介绍如何施加应力的工艺方法和采用什么结构的工装。
应力热处理的工艺难点有以下几点：
1、施加的应力沿零件圆周方向要均匀；
2、施加的应力大小要合适；
3、零件必须在热处理温度下(600℃左右)有足够的应力；
4、低成本，操作简单，适于普及推广。
发明内容
本实用新型目的是提出一种磁滞合金应力热处理专用工装，其基本原理是利用压磁效应，在加应力状态下经过热处理大大提高磁滞合金磁性能。
具体地说，磁滞合金应力热处理专用工装，具有一芯轴(3)和可套于芯轴(3)上的调整套筒(2)，紧固螺母(1)旋接在芯轴(3)一头；套筒的径向宽度大于所处理零件的径向宽度。
本实用新型通过对磁滞合金应力热处理的分析研究，选用膨胀系数高的材料制作芯轴，常温下零件和芯轴之间有间隙，很容易将零件套入芯轴，由于芯轴的膨胀系数大于磁滞合金，在热处理温度下将使零件受到沿圆周方向均匀的拉应力，磁滞合金的磁畴方向在此应力的作用下沿圆周均匀排列，快速冷却到室温将磁畴方向固定在需要的方向上，从而大大提高零件的磁性能，实现应力热处理的目的。经该方法处理后的零件磁性能，在Hm＝5173A/m时，Bm可达到1.65～1.75T，Br可达到1.55～1.65T，Hc可达到4000～4300A/m。其中Br×Hc可高出材料标准磁性能约20％。
此实用新型正是巧妙采用不同材料之间热膨胀系数的差异，圆满解决了在热处理过程中有效、均匀地施加应力的工艺要求。
附图说明
图1为常规热处理后的零件磁各向异性示意图。
图2为采用本实用新型热处理后的零件磁各向异性示意图。
图3为专用工装结构示意图。
具体实施方式：
由于磁滞合金材料为冷轧带材，在常规热处理后，其磁各向异性不会发生明显变化。常规热处理后的磁各向异性示意见图1所示。由于零件通常为均为环状零件，多片叠压后使用，其材料原始的磁各向异性对实际使用有一定的消弱。若热处理后磁畴方向沿着零件的圆周方向排列，将会大幅度提高零件的磁性能，见附图2.
应力热处理的原理如下：磁性材料进行磁化，会导致宏观上材料的尺寸发生微小膨胀或缩小，这种现象称为磁性材料的磁致伸缩现象。反之，若给磁性材料施加应力或应变，也会给材料的磁特性产生影响，使材料的易磁化方向发生变化。这种效应被称为压磁效应或压致各向异性。磁滞合金具有比较明显的压磁效应。
下式表达了外加应力对立方晶体的磁弹性能的影响：
Eσ＝3/2λsσsin2θ
式中：Eσ为立方晶体的磁弹性能；
λs为饱和磁致伸缩系数；
σ为外加机械应力；
θ为外加应力的方向和立方晶体中的易磁化方向之间的夹角。
由上式可见当材料的饱和磁致伸缩系数为正值时，若施加拉应力，易磁化轴与应力方向一致时，就可以使磁弹性能Eσ最低。
在高温下磁畴的转动阻力会大幅度降低，如果在热处理过程中给零件施加沿周向的拉力载荷，根据压磁效应就可使磁畴的易磁化方向很容易的沿着零件周向排列。随后快速冷却至室温，可使拉应力能够一直保持到磁畴的方向不易再转动的温度以下，使合金的易磁化轴方向沿周向排列并固化下来，导致合金磁性能不可逆改善，达到应力热处理提高磁性能的目的。
选用热膨胀系数比所处理零件热膨胀系数高的材料制作芯轴，常温下零件和芯轴之间有0.03-0.08mm的间隙，很容易将零件套入芯轴；由于芯轴的热膨胀系数大于磁滞合金，在热处理温度下将使零件受到沿圆周方向均匀的拉应力，磁滞合金的磁畴方向在此应力的作用下沿圆周均匀排列，快速冷却到室温将磁畴方向固定在需要的方向上，从而大大提高零件的磁性能。
实施情况：
根据以上原理，采用热膨胀系数比2J4材料高近一倍的奥氏体不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)制作热处理工装，包括芯轴、套筒及紧固螺母。其结构是具有具有一芯轴3和可套于芯轴3上的调整套筒2，套筒的径向宽度大于所处理零件的径向宽度，在芯轴3上旋接有给被零件施加轴向紧固力的紧固螺母1。加应力工装的示意图见图3。其中芯轴直径＝零件内径-(0.03～0.08mm)，套筒长度可根据零件的数量厚度来选择，以保证螺母能够通过套筒或直接加力于零件上即可。
以下为试验过程及性能参数。
试验条件：材料2J04YB组，规格δ0.4，试环尺寸Φ40×Φ32。工艺参数：随炉升温至620±5℃保温60min，充入氮气快速冷却。设备：真空炉。
常规热处理性能结果
加应力热处理结果
实施方式：
加应力热处理时，零件逐片套人工装上，加上套筒后用螺母进行固定，固定时以先手工拧紧，然后用扳手在旋转半圈即可，连同工装随炉一同热处理。
工艺参数：随炉升温至600～660℃，保温30～90min，快速冷却
设备：真空炉，电阻加热炉，气氛保护炉。
Claims (1)
1、磁滞合金应力热处理专用工装，其特征是具有具有一芯轴(3)和可套于芯轴(3)上的调整套筒(2)，套筒的径向宽度大于所处理零件的径向宽度，在芯轴(3)上旋接有给被零件施加轴向紧固力的紧固螺母(1)。
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| CN201154973Y true CN201154973Y (zh) | 2008-11-26 |
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2008
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Baoji Huake Aerospace Electro-Mechanical Industryl Co., Ltd. Assignor: China Aerospace Times Electronics Corporation 7107 Factory Contract fulfillment period: 2009.6.1 to 2015.5.30 Contract record no.: 2009610000138 Denomination of utility model: Frock special for stress heat treatment for magnetic hysteresis alloy Granted publication date: 20081126 License type: Exclusive license Record date: 20091208 |
|
| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.6.1 TO 2015.5.30; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: BAOJI HANGTIAN HUAKE ELECTRICAL AND MECHANICAL IND Effective date: 20091208 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081126 Termination date: 20150121 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |