WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ЕГОРОВА Светлана Ивановна

                                               

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ, ОСНОВАННЫХ
НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ МАГНИТОВИБРИРУЮЩЕГО СЛОЯ

Специальность 05.16.06 – Порошковая металлургия и композиционные материалы

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук

Ростов-на-Дону – 2009

       Работа выполнена на кафедре «Физика» Донского государственного технического университета.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Юрий Михайлович Вернигоров.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бадрудин Гасанович Гасанов;

доктор технических наук, профессор

Владимир Сергеевич Панов;

доктор технических наук, профессор

Андрей Евгеньевич Розен.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ростовский государственный университет путей сообщения».

Защита диссертации состоится 24 декабря 2009 года в 10 часов на заседании совета Д212.304.09 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в Южно-Российском государственном тех­ническом универ­ситете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: ул. Просвещения, 132, г. Новочеркасск, Ростовская область, 346428.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан  " "

Ученый секретарь
специализированного совета,
к.т.н., доцент                                                               Устименко В. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей задачей порошковой металлургии (ПМ) является осуществление научно обоснованного подхода к конструированию порошковых материалов и изделий из них, а также разработка рациональных ресурсосберегающих технологий.

Дисперсное состояние веществ является основным во многих технологических процессах ПМ. Дисперсные материалы и их смеси подвергаются различным воздействиям с целью изменения их физико-технологических характеристик. К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал о влиянии силовых полей различной физической природы на дисперсные системы. Наиболее существенное влияние на реологические свойства системы оказывает взаимодействие частиц. Образование агрегатов препятствует свободному движению частиц. Изменение реологических свойств дисперсной системы путем образования псевдоожиженного слоя представляет собой эффективное средство для интенсификации различных технологических процессов: помол, диспергирование, восстановление и окисление диспергированной твердой фазы, внесение легирующих примесей на частицы, обжиг, сушка, формирование требуемой ориентации магнитных моментов частиц порошка и др.

Для получения псевдоожиженного состояния дисперсных систем используют вибрационные, гидро- и аэрационные, акустические, электро­динамические и электромагнитные способы воздействия. Особое место в ряду структурных изменений дисперсных систем занимает структуро­образование под влиянием сил диполь-дипольного взаимодействия частиц. Структура дисперсной системы, у которой частицы анизотропны по магнитным свойствам, зависит не только от взаимного расположения частиц, но и от ориентации их магнитных моментов. Для таких дисперсных сред известны способы использования энергии электромагнитного поля для получения псевдоожиженного состояния: однородное переменное магнитное поле, вращающееся магнитное поле, неоднородное переменное магнитное поле, скрещенные магнитные поля. Движение частиц в псевдоожиженном слое происходит под действием сил, возникающих при взаимодействии частиц порошков магнитных материалов и магнитного поля.

Только в неоднородном магнитном поле энергия передается частицам непосредственно на их поступательные степени свободы. Во взаимно перпендикулярных переменном неоднородном и постоянном магнитных полях образуется динамически устойчивое взвешенное состояние из порошков магнитных материалов - магнитовибрирующий слой (МВС). Использование МВС позволяет существенно повысить реологические свойства порошков ферромагнитных материалов и совершенствовать технологию их получения, эффективно решать ряд практических задач.

Имеющиеся литературные данные освещают вопросы исследования отдельных реологических состояний дисперсной системы под действием переменного магнитного поля. Остаются неизученными задачи изменения реологических свойств дисперсных систем магнитотвердых материалов за счет создания условий для кажущегося перехода сухого трения в вязкое и превращения дисперсной среды из вязкотекучего в упругое состояние.

В этой связи особую актуальность приобретают работы по созданию, исследованию и использованию в промышленности специальных технологических процессов ПМ, обеспечивающих возможность управления состоянием тонкодисперсных порошков магнитотвердых материалов и позволяющих повысить эксплуатационные характеристики магнитов. Указанные тенденции обуславливают актуальность темы работы, посвященной решению задачи формирования заданных реологических свойств МВС, его использования при разработке новых технологий и методик управления процессом кажущегося изменения трения.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью работы является повышение эксплуатационных характеристик порошков ферромагнитных материалов за счет создания контролируемых состояний порошков, управления их реологическими свойствами в магнитовибрирующем слое на этапах помола, сепарации, дозирования и текстурирования на базе теоретических и практических разработок специальных методов ПМ.

       Для достижения поставленной цели решались следующие научно-технические задачи:

  1. Провести анализ технологических процессов связанных с созданием определенных форм относительного движения фаз многофазных сред как одного из аспектов научной проблемы формирования функциональных свойств порошковых материалов в МВС.
  2. Разработать научную концепцию влияния параметров электромагнитного поля на реологические свойства дисперсных ферромагнетиков в МВС.
  3. Изучить динамику агрегированного состояния дисперсных сред в электромагнитном поле и на основе установленных закономерностей разработать специальные методы контроля реологических особен­ностей дисперсных ферромагнитных материалов в состоянии МВС.
  4. Определить зависимость сил внутреннего трения дисперсных систем в МВС от параметров электромагнитного поля.
  5. Разработать математические модели движения ферромагнитных частиц в МВС при его наиболее характерных реологических состояниях.
  6. Разработать математические модели дезагрегации и вторичного агрегирования дисперсных систем в МВС в зависимости от параметров электромагнитных полей, размеров частиц и состояния их поверхностей.
  7. На базе предложенных моделей и результатов экспериментальных исследований разработать эффективные методики выбора параметров магнитных полей при формировании текстуры постоянных магнитов и установить корреляцию между свойствами МВС и изделия.
  8. На основе изменения реологических особенностей МВС разработать способы интенсификации технологических процессов помола, дозирования, сепарации и устройств для их реализации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА        

  1. Впервые разработаны теоретические положения и принципы управления реологическим состоянием дисперсной системы, отличающиеся от известных тем, что они основаны  на создании условий, обеспечивающих разрушение естественных и формирование вторичных агрегатов ферромагнитного упорядочения магнитных моментов частиц порошков магнитотвердых материалов в МВС путем изменения параметров магнитных полей на этапах диагностики, помола, дозирования и формирования магнитной текстуры.
  2. Разработан метод расчета значений индукции магнитного поля, при которых происходит кажущееся изменение вида трения в дисперсных средах и их переход из вязкотекучего состояния в псевдотвердое в постоянном и переменном неоднородном магнитных полях, отличающийся от известных учетом баланса энергий поступательного и вращательного движений частиц и энергии взаимодействия диполя с магнитным полем, а также учетом условий перестройки агрегатов из состояния макровихревого упорядочения магнитных моментов отдельных частиц в ферромагнитное.
  3. Установлено, что при помоле магнитных материалов в бильной мельнице, в отличие от известных способов, воздействие на материал, кроме ударных поверхностей вращающихся бил, осуществляется взаимно перпендикулярными переменным неоднородным и постоянным магнитными полями, обеспечивающих создание в зоне бил мельницы МВС в состоянии с наибольшей интенсивностью движения частиц, что повышает эффективность помола за счет принудительного перемешивания, удержания материала в зоне бил и самоизмельчения.
  4. Предложена феноменологическая модель распределения порошка по крупности от времени помола в бильной мельнице с использованием МВС, отличающаяся от известных учетом влияния градиента индукции переменного магнитного поля, исходного гранулометрического состава, вклада действия бил и самоизмельчения в процесс помола.
  5. Разработан способ магнитной сепарации, отличающийся от известных воздействием на материал неоднородным переменным и постоянным магнитными полями, режимы которых обеспечивают состояние МВС с максимальным разрушением агрегатов, удерживающих немагнитные частицы, и последующее формирование магнитных цепочек, совершающих вынужденные колебания в переменном магнитном поле для повышения эффективности и качества разделения металлосодержащих отходов на магнитную и немагнитную составляющие.
  6. Разработан алгоритм оптимизации параметров полей, обеспечивающих повышение анизотропии магнитной текстуры при сухом прессовании постоянных магнитов, отличающийся от известных тем, что определение режимов максимального разрушения естественных и формирования вторичных агрегатов ферромагнитного упорядочения магнитных моментов частиц осуществляется с учетом межчастичного взаимодействия по корреляции результатов измерения оптической плотности МВС и относительного сигнала э.д.с. индукции, наведенного порошком в индуктивном датчике.

Практическая ценность работы связана с разработкой рекомендаций по усовершенствованию технологии помола, сепарации, дозирования и формирования текстуры:

  1. На основе выявленных закономерностей влияния параметров постоянного и переменного магнитных полей на формирование магнитной текстуры порошковых изделий разработана методика определения оптимальных режимов и последовательность операций для создания магнитной текстуры изделий, полученных сухим прессованием (а.с. СССР 997107, 1380054).
  2. Разработаны конструкция мельницы и способ помола магнитных материалов, заключающийся в воздействии на их частицы ударными поверхностями бил с одновременным принудительным перемеши­ванием их в зоне измельчения, отличающийся тем, что принудительное перемешивание осуществляют воздействием в зоне бил взаимно перпендикулярными однородным постоянным и неоднородным переменным магнитными полями. Величины индукции постоянного однородного поля и градиента индукции неоднородного переменного поля выбирают из условия обеспечения удерживаемого в зоне бил устойчивого магнитовибрирующего слоя из частиц измельчаемого материала с максимальной интенсивностью их движения (патент РФ 2306180).
  3. Разработано устройство для заполнения пресс-форм порошком магнитотвердого материала, в котором в области выходного отверстия бункера за счет электромагнитного воздействия обеспечивается изменение реологического состояния дисперсной системы, при котором происходит кажущийся переход от сухого трения к вязкому, в результате чего возникает и сохраняется устойчивая контролируемая текучесть порошка, не имеющего естественной текучести (а.с. РФ 1801784).
  4. Разработан способ магнитной сепарации, осуществляющий разделение металлосодержащих отходов на магнитную и немагнитную состав­ляющие из МВС, реологическое состояние которого обеспечивает интенсификацию процесса и повышение чистоты материала за счет разрушения агрегатов, удерживающих частицы немагнитной компоненты (а.с. СССР 1359728, 1680331, патент РФ № 2059442).
  5. Разработан способ разделения порошков высококоэрцитивных магнитных материалов по размерам, заключающийся в просеивании порошка через сита с заданным размером отверстий под действием постоянного и переменного неоднородного магнитных полей, исключающий забивание сит, а также обеспечивающий повышение качества разделения за счет изменения реологических свойств дисперсной системы путем предварительного разрыхления порошка и его дезагрегирования (а.с. СССР 1432398, 1454505).

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Результаты, полученные в работе, нашли применение при разработке магнитовибрационной технологии измельчения ферромагнитных материалов и получения шихты заданного гранулометрического состава для изготовления ферритбариевых магнитов сухим прессованием, что позволило повысить качество магнитных элементов измерительных приборов и аналоговых устройств, используемых в условиях предприятия ОАО “Роствертол”, и сократить время их изготовления при неизменных  энергетических затратах.

На ОАО «Научно-производственном предприятии космической промышленности «Квант»» апробирована методика, позволяющая опреде­лить режимы электромагнитного воздействия на порошок феррита бария в бункере с целью установления устойчивой текучести через отверстие диаметром 3 мм и управления процессом истечения порошка. Применение магнитовибрационной технологии позволило осуществить дозирование с погрешностью не более 5% (масс.) при изготовлении порошковых магнитных элементов аналоговых датчиков. Повышение точности дозирования порошка позволило повысить коэффициент использования порошковых материалов на ОАО НПП КП «Квант».

На предприятии «Россервис-Дон» применение опытно-промышленной установки мельницы и использование магнитовибрационной технологии  позволили сократить время получения порошка ферромагнит­ного материала для изготовления магнитов электромагнитных измери­тельных устройств.

Применение на ОАО ЭП «Синтез-91» вместо электрокорунда (стоимость электрокорунда 14А F60 15500 руб./тонна) абразива, полученного по технологии магнитовибрационной сепарации шлифовального шлама подшипникового производства ГПЗ-10, в качестве огнеупорной основы формовочной смеси при изготовлении отливок обеспечивает хорошие антипригарные характеристики заливаемых форм, позволяет получать отливки с шероховатостью поверхности, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 2789-73.

Научные положения диссертационной работы используются в учебном процессе ДГТУ в лекциях по спецкурсу, в лабораторном практикуме, при выполнении исследовательских курсовых и дипломных проектов на факультетах «Нанотехнологии и композиционные материалы», «Технология машиностроения» и «Машиностроительные технологии и оборудование».

Работа является результатом теоретических и экспериментальных исследований автора в области порошковых технологий, выполнена на кафедре “Физика” ДГТУ в соответствии с планом работы кафедры по теме: “Применение магнитовибрационной технологии в порош­ковой металлургии”; комплексной научной программой “Вибротех­нология”; научно-технической программой “Научные исследо­вания высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники” по разделу 05 “Функциональные порошковые материалы” (№202.05.01.026); научно-исследовательской работой на тему: “Исследование механики взаимо­действия твердых тел, подвергнутых вибрационному воздействию” (ГАСНТИ: 30.03.15), в рамках научно-технической программы Федерального агентства по образованию РФ «Исследования закономерностей кластери­за­ции компонентов гетерогенных сыпучих сред под воздействием механичес­кой и электромагнитной энергии» (№ госрегистрации 01200805691).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и научно-технических семинарах разного уровня: VI,  VIII,  IX и X Всесоюзные конференции по постоянным магнитам (Владимир, 1982 г.,  Москва, 1985 г., Суздаль, 1988 г., 1991 г.), зональный семинар «Технология получения  композиционных  материалов» (Пенза, 1987 г.), VIII Всесоюзная конференция «Состояние и перспективы развития методов получения и анализа ферритовых материалов и сырья для них» (Донецк, 1987), зональный семинар «Методы получения и исследования новых порошковых материалов и изделий» (Пенза, 1988 г.), региональная конференция «Современные материалы в машиностроении» (Пермь, 1990 г.), зональный семинар «Порошковая металлургия и области ее применения» (Пенза, 1990 г.), зональные семинары «Порошковые магнитные материалы» (Пенза, 1991 г., 1992 г.),  Международный симпозиум «Исследование проблем создания магнитных систем новых электрических машин и применение в них высокоэнергетических магнитотвердых материалов с целью совершен­ствования параметров и конструкций» (Суздаль, 1991 г.), VI научно-технический семинар «Электрофизические технологии в порошковой металлургии» (Киев, 1992 г.), Euro PM’95: European Conference on Advanced PM Materials (Birmingham, 1995),  Международная научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии машиностроения и современ­ность» (Донецк, 1997 г.), научно-практическая конференция «Промышленная экология – 97» (Санкт Петербург, 1997 г.), Международная конференция «Новейшие процессы и материалы в порошковой металлургии» (Киев, 1997 г.), ХIII Международная конференция по постоянным магнитам (Суздаль, 2000 г.), научно-техническая конференция «Технология получения и применения порошковых и композиционных функциональных материалов» (Ростов н/Д, 2003 г.),  JEMS’04 Joint European Magnetic Symposia (Dresden, Germany, 2004), XVII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях» (Кострома, 2004 г.), научно-техническая конференция «Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности и образовании» (Ростов н/Д, 2005 г.), Euro PM2005 Powder Metallurgy Congress and Exhibition (Prague, Czech Republic, 2005), Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы машиноведения и высоких технологий» (Ростов н/Д, 2005  г.), 2nd International Work­shop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields (CNRS Grenoble, France, 2006), Вторая и Пятая Между­народные научно-практические конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследо­ва­ния, образование» (Санкт Петербург, 2006 г., 2008 г.), Международная научно-техническая конфе­ренция «Проблемы трибоэлектро­химии» (Новочеркасск, 2006 г.), научно-технический семинар «Применение низкочастотных колебаний в технологических целях» (Дивноморск, 2006 г.), Международная научно-техническая конференция «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки» (Ростов н/Д, 2008 г.).

По теме диссертации опубликовано 106 работ, в том числе монография, 7 авторских свидетельств СССР на изобретения и 2 патента РФ (29 работ опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, изложена на 388 страницах машинописного текста, включая 192 рисунка, 16 таблиц, список литературы 367 наименований, приложения на 6 стр.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена оценка состояния решаемой проблемы, обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели, задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен анализ современного состояния исследований в области разработки технологий ПМ, использующих применение псевдоожиженного слоя. Из анализа используемых силовых воздействий следует, что для разрушения агрегатов порошков магнитотвердых материалов наиболее эффективным является применение переменного неоднородного магнитного поля. Показано, что имеющиеся литературные данные лишь частично освещают процессы дезагрегирования и формирования структуры ферромагнитного упорядочения магнитных моментов частиц в порошках магнитотвердых материалов. В этой связи задача по прогнозированию и управлению процессами агрегированного состояния порошковой системы становится весьма актуальной.

Во второй главе приведены модельные представления - поведения частицы в переменном однородном и неоднородном магнитных полях; разрушения агрегатов; перехода дисперсной системы из вязкотекучего в псевдотвердое состояние; колебаний магнитных цепочек под действием сил электромагнитного поля. Приняты следующие допущения: частицы и агрегаты дисперсной среды есть сферы с вмороженными магнитными моментами, ориентация которых в магнитном поле приводит к повороту частицы, вязкое сопротивление среды предполагается линейным.

В однородном переменном магнитном поле энергия передается на вращательные степени свободы частицы, возникают параметрические колебания. Особый интерес представляет случай параметрического резонанса. С учетом допущений уравнение вращательного движения частицы с магнитным моментом , массой в постоянном с индукцией и переменном однородном магнитном поле с частотой , меняющемся по гармоническому закону с индукцией , причем имеет вид:

, (1)

где - угол между векторами и , - момент инерции частицы, – коэффициент сопротивления среды вращательному движению частицы.

Решения уравнения (1) носят колебательный характер и главным образом зависят от значений , , . Для малых колебаний границы основной и следующей за ней областей неустойчивости решения уравнения (1) имеют вид: ;

.

С учетом затухания основная и следующая за ней области парамет­рического резонанса возникают при и если частота внешнего воздействия и , соответственно. Таким образом, с учетом размера частиц системы R, магнитного момента и плотности порошковой системы ρ можно определить необходимую частоту внешнего воздействия и величину индукции постоянного и переменного магнитных полей, при которых будет иметь место параметрический резонанс и, как следствие, максимальная хаотизация МВС. Например, в основной области неустойчивости при и для частиц размером 100 мкм пара­метрический резонанс будет наступать, если имеет значения от до . Недостатком является то, что в областях неустойчи­вости величина магнитного момента частиц лежит в узком интервале значений.

При воздействии на дисперсный магнитный материал переменного неоднородного и постоянного магнитных полей дисперсная система приобретает подвижность, образуется МВС. Агрегаты или частицы совершают поступательное и колебательно-вращательное движения. Пространственная устойчивость МВС обеспечивается в основном за счет закачки энергии на поступательные степени свободы частиц и агрегатов. Уравнение поступательного движения частицы, движущейся в переменном магнитном поле с индукцией , с преимущественным градиентом индукции вдоль оси ОY имеет вид:

,                                         (2)

где  - коэффициент сопротивления поступательному движению.

       Решение уравнения (2) позволяет получить зависимости амплитуды и скорости колебания частицы в МВС от режимов электромагнитного воздействия и индивидуальных параметров частицы:

;                        Из анализа протабулированных зависимостей амплитуды колебания и максимальной скорости частиц в МВС при различных значениях частоты переменного магнитного поля для частиц размером = 10 мкм с магнитным моментом = 10-7 А⋅м2, движущихся в воздушной среде с коэффициентом сопротивления следует, что для промышленной частоты 50 Гц амплитуда колебания частиц при значении градиента индукции 75 мТл/м равна 12 мм, а максимальная скорость - 3,6 м/с. Увеличение градиента индукции до 90 мТл/м приводит к возрастанию амплитуды колебания и максимальной скорости в 1,2 раза. Наличие такой зависимости позволяет выбрать параметры полей, обеспечивающие заданную интенсивность движения частиц в МВС.

Если в поле поместить большое количество частиц, то их движение будет отличаться от рассмотренного выше, так как на каждую частицу действуют силы, обусловленные магнитными полями других ферромагнит­ных частиц, находящихся в непосредственной близости от рассматриваемой, а также силы, возникающие во время их соударения между собой и стенками камеры.

Интегрированную характеристику поведения ансамбля частиц в МВС регистрирует э.д.с. индукции, наводимая частицами ферромагнитного материала в индуктивном датчике. Величина э.д.с. зависит от магнитного момента, скорости, амплитуды и частоты движения магнитно­го диполя.  Полученное выражение для э.д.с. индукции имеет вид:

.                        (3)

Зависимости э.д.с. индукции от частоты (рис. 1) и градиента индукции (рис. 2) переменного магнитного поля, рассчитанные по (3), имеют немонотонный характер, положение максимума определяется соотношением параметров внешнего воздействия, магнитными и инерционными свойствами частиц. Рост сигнала свидетельствует о возрастании магнитного момента частиц, пересекающих витки индуктивного датчика, что может быть связано как с процессами разрушения агрегатов, так и изменением ориентации магнитных моментов частиц в агрегате из макровихревой в ферромагнитную. Из рис. 1 следует, что уменьшение градиента индукции приводит к понижению значений наведенной э.д.с. и смещению максимума в область более низких частот. Это связано с уменьшением силы, действующей на частицу со стороны неоднородного магнитного поля. Снижение величин э.д.с. с ростом частоты связано с уменьшением амплитуды колебаний.

Возрастание магнитного мо­мента при неизменной массе агрегата (рис. 2а) приводит к увеличению максималь­ных значений на­веденной э.д.с. индукции и смещению максимума в сторону мень­ших градиен­тов, что соот­ветствует случаю ферромаг­нит­ного упорядочения маг­нитных моментов частиц в агрегате, более интенсив­но­му взаимо­дейст­вию порош­ка с маг­нит­ным полем и перехо­ду МВС в псевдо­твер­дую фазу при меньших градиен­тах. Увеличение размеров агрегатов при неизменном магнитном моменте (рис. 2б) приводит к смещению максимума зависимости в область больших градиентов, что связано с увеличением массы частиц.

На основании рассмотренных моделей определены интервалы параметров постоянного и неоднородного переменного магнитных полей, обеспечивающих наиболее характерные реологические состояния МВС:

  • магнитокипение соответствует беспорядку газообразного типа, преимущественными являются процессы разрушения агрегатов, происходящие из-за столкновения частиц при поступательном и колебательно-вращательном движениях, а также воздействия на агрегаты неоднородного магнитного поля, как внешнего, так и локального внутреннего. Градиент индукции переменного магнитного поля, при котором происходит разрушение агрегатов, можно оценить из выражения:

где и - магнитные моменты большого и малого агрегатов, соответственно; r и R – эквивалентные радиусы модельных сферических агрегатов;

  • система вибрирующих агрегатов характеризуется интенсивным образованием вторичных агрегатов и перемещением частиц в составе блуждающих агрегатов;
  • псевдотвердая фаза представляет сформированную объемно-текстури­рованную систему магнитных цепочек.

Рис. 2. Расчетные зависимости э.д.с. индукции, наводимой магнитным диполем, от градиента индукции переменного магнитного поля

Однородность состояний зависит от топологии магнитных полей. Из равенства энергии передаваемой полем на поступательные и вращательные степени свободы частиц и энергии взаимодействия частиц с постоянным полем пороговое значение градиента индукции поля, обеспечивающее стационарный во времени режим магнитокипения:

                                                       (4)

,                 

где , m, P - момент инерции, масса и магнитный момент частицы, и - коэффициенты трения для поступательного и вращательного движений, зависящие в общем случае от вязкости среды , размера и формы частиц, чисел Рейнольдса, а также от объемной концентрации дисперсной фазы .

Из уравнения (4) следует, что увеличение магнитного момента частиц и агрегатов снижает значения градиента индукции, обеспечивающего заданную интенсивность движения частиц в МВС при фиксированной индукции постоянной составляющей магнитного поля.

Увеличение индукции постоянного магнитного поля приводит к созданию структурированного состояния порошка в виде агрегатов вытянутой формы с преимущественной ориентацией магнитных моментов вдоль силовых линий поля. В приближении ближайших соседей и коллинеарной ориентации магнитных диполей получено выражение, позволяющее рассчитать индукцию постоянного магнитного поля, при котором происходит переход дисперсной системы в псевдотвердую фазу:

                               .                                

       Экспериментальная проверка подтвердила адекватность модели. Из рис. 3 видно, что с увеличением индукции и градиента индукции переменного магнитного поля при частоте переменного поля 50 Гц максимум зависимостей относительного сигнала (ОС) э.д.с. индукции , наведенного в индуктивном датчике, сдвигается в область большего значения индукции постоянного магнитного поля. Снижение ОС связано с формированием магнитных цепочек, амплитуда и скорость колебаний которых меньше, чем отдельных частиц и агрегатов.

       Экспериментальные зависимости ОС от частоты электромагнитного поля при индукции постоянного магнитного поля выше некоторой критической величины подтверждают резонансный характер колебаний магнитных цепочек. Например, для порошка из сплава (рис. 4) резонансный характер зависимостей наблюдается при . Можно предположить, что магнитные цепочки, состоящие из частиц порошка, обладают упругими свойствами и в неоднородном переменном магнитном поле совершают движение, аналогичное вынужденным колебаниям струны.

Уравнение малых поперечных колебаний элемента магнитной цепочки, промоделировав ее магнитной струной, имеет вид:

,

где и – масса и магнитный момент элемента струны, – коэффициент сопротивления колебательному движению струны, – сила натяжения магнитной струны, которая определяется силой взаимодействия между частицами порошка.

Смещение элемента магнитной струны от положения равновесия:

,

где        ,  - добротность колебательной системы.

Скорость колебаний элемента :         .

Изменение амплитуды и скорости колебаний элемента струны приводит к изменению индукционной э.д.с.. Из полученных выражений следует, что характер частотной зависимости определяется физическими свойствами магнитной струны и режимными параметрами силового воздействия.

В третьей главе представлены методики экспериментальных исследований реологических состояний МВС. Пространственная геометрия магнитных полей приводит к возникновению упорядоченного поступательного движения частиц и агрегатов, на которое накладывается их вращательное движение, а также неупорядоченное перемещение, связанное с соударением агрегатов в МВС. Влияние режимов электромагнитного воздействия на степень разрушения агрегатов в МВС исследовали фотометрическим способом, основанным на измерении оптической плотности D проходящего через кювету с МВС светового потока. Моделируя порошок совокупностью сферических агрегатов плотности ρ, для фиксированной массы навески m можно определить радиус агрегата:

,

где V – объем, Z – толщина МВС.

Влияние режимов электромагнитного воздействия на интенсивность движения в МВС исследовали с помощью методики, основанной на измерении относительного или абсолютного сигнала э.д.с. , наведенного МВС в индуктивном датчике. Изложены результаты экспериментальных исследований реологических состояний МВС порошков SrFe12О19, BaFe12О19, , , на основе сплава Nd-Fe-B различного фракционного состава фотометрическим и индукционным методами.

Из анализа зависимостей, представленных на рис. 5а и 5б следует, что при одинаковых параметрах электромагнитного воздействия на дисперсную систему разного фракционного состава, увеличение оптической плотности связано с уменьшением размера агрегатов. Для фракции порошка феррита бария (50 – 63) мкм в постоянном поле с индукцией BC = 1,67 мТл мини­мальный размер агрегатов dmin = 121 мкм, т.е. порядка двух частиц в агрегате (рис. 5б), в поле с BC = 4,17 мТл – dmin = 154 мкм, что соответствует уже трем частицам в агрегате. Для порошков фракции (200 – 400) мкм при возрастании Bv до 9,32 мТл разрушение агрегатов происходит до отдельных частиц. Таким образом, количество частиц в агрегате определяется параметрами электромагнитного воздействия и индивидуальными свойствами частиц.

Рис. 5. Зависимость оптической плотности D (а) и среднего размера агрегатов  d (б) МВС порошка феррита бария массой 20 мг от индукции пере­менного магнитного поля BC = 1,67 мТл

При росте градиента индукции переменного магнитного поля до некоторого критического значения оптическая плотность увеличивается (рис. 5а), следовательно, интенсивность процессов разрушения агрегатов возрас­тает. Возрастание градиента индукции переменного поля связано с ростом индукции, что является причиной увеличения диполь-дипольного взаимо­действия в системе. Поэтому при достижении некоторого критического значения градиента индукции наблюдается уменьшение оптической плотности, что объясняется преимущественностью процессов образования вторичных агрегатов. Увеличение индукции постоянного магнитного поля при фиксированных параметрах переменного магнитного поля приводит сначала к росту, затем уменьшению оптической плотности (рис. 6).

Проведенные исследования позволяют утверждать, что в МВС одновременно проис­хо­дит два процесса – агре­гирование и разруше­ние агре­гатов. Наименьший раз­мер агрегатов в МВС опре­деляется по наиболь­шему значению оптической плот­нос­ти.

Разрушение агрегатов в электромагнитном поле подтверждается результа­тами ситового анализа. Порошок феррита бария со средним размером частиц 1 или 3 мкм даже при встряхивании сит с раз­мерами ячеек 80, 63, 56 и 20 мкм не просыпался. Опре­де­ление распределе­ний порошка по ситам при различных параметрах маг­нитных полей позволили оценить степень разруше­ния агрегатов в МВС. Ситовой анализ можно использовать для оценки влияния режимов электро­магнитного воздействия на степень агрегирования тон­ко­дисперсных порош­ков магнитотвердых мате­риа­лов и определения пара­метров полей, в которых происходит максимальное разрушение агрегатов.

Значительный инте­рес представляют исследо­ва­ния распределе­ния плот­ности МВС частиц порошка в рабочей зоне. Для при­мера при = 0,4 Тл/м и Вс = 15 мТл на рис. 7 приве­дены зависимости рас­пре­деления плотности осаж­денных в МВС частиц порошков SrFe12Оl9 и BaFe12О19 на стеклянных пластинках, расположен­ных на оси симметрии системы (кривая 1) и на расстоянии 1,5 см от нее (кривая 2) по высоте изме­ри­тельной ячейки. Чем боль­ше оптическая плот­ность, тем ин­тенсивнее про­цессы столк­но­вения агрегатов между собой и со стенками ячейки. В облас­ти занимающей более полови­ны объема ячейки, малые значения опти­ческой плот­ности свидетельствуют о том, что частицы преиму­щест­венно совершают возвратно-поступа­тель­ные движения парал­лельно стеклянной пластинке.

Рис. 7. Зависимости распределения оптической плотности осажденных частиц на пластинке в МВС порошка феррита стронция (а) и бария (б) по высоте МВС

Экспериментально показа­но, что в однородном переменном магнитном по­ле не удается реализовать направленное движение по­рошка по всей высоте измерительной ячейки.

Для исследованных дис­перс­ных сред с ростом постоян­ной составляющей индукции магнитного поля до некоторого критического значения ОС э.д.с. возрастает (рис. 8), следова­тельно, происходит увели­чение магнитного момента, наводящего э.д.с. в индук­тивном датчике. Этот рост может быть обусловлен как преимуществен­ностью про­цес­сов дезагрегации, так и вторичной агрегацией с ферро­магнитным упорядочением маг­нит­ных моментов в агрегате. В дальнейшем с ростом индукции постоянного магнит­ного поля магнитостатическое взаимо­дейст­вие между частицами приводит к формированию маг­нит­ных цепо­чек. При возрастании длины цепочек их скорость и амплитуда колебаний уменьша­ется, что вызывает снижение ОС э.д.с.. Дальнейшее увеличение индук­ции постоянно­го поля приводит к форми­рованию слоистой струк­туры, которая практически не совер­шает поступа­тельного дви­жения. Например, для порош­ка феррита бария со средним разме­ром частиц 3 мкм макси­мальное значение ОС э.д.с. индукции реализу­ется в поле с BC = 12 мТл, = 5 - 8 мТл/м.

Приведены теоретические и экспериментальные доказатель­ства определяющей роли межчастичного взаимодействия при выборе параметров внешнего воздействия. Разрабо­тана методика и устройство для оценки сил межчастичного взаимодействия.

Из сравнения зависимостей оптической плотности и ОС э.д.с. индукции от индукции постоянного магнит­ного поля (рис. 9) видно, что возрастание на начальном этапе связано с разрушением агрегатов, а в дальнейшем – с формированием вторичных агре­га­тов, имеющих ферромагнитное упорядочение магнитных момен­тов частиц. Результаты исследо­ваний подтверждены скоростной киносъемкой реологи­ческих состояний МВС.

Таким образом, по измене­нию ОС, наведенного в индуктив­ном датчике порошком, и опти­ческой плотности МВС можно провести диагностику дисперсного мате­риа­ла, а также определить оптимальные для данного порошка, с точки зрения практической реализации, режимы электро­магнитного воздействия.

В четвертой главе изложены результаты исследования влияния параметров электромагнитного воздействия, конструктивных особенностей бильной мельницы на производительность и качество помола.

Измельчение материала в мельнице происходит за счет соударений частиц с вращающимися билами и между собой (самоизмельчение). Кроме действия бил, дисперсный материал подвергался воздействию постоянного и неоднородного переменного магнитных полей, силовые линии которых взаимно перпендикулярны и параллельны плоскости вращения бил.

Для исследований использовали: шихту феррита бария, составленную из компонентов: Fe2O3 – 81,5+0,2% (масс.); BaCO3 – 18,5+0,2% (масс.) после смешивания, ферритизации, грубого помола и дисперсный материал на основе сплава Nd-Fe-B следующего состава, % ат.: Nd – 12,3; Fe – 77,4; B – 5,2; Co – 5,1. Статистические характеристики исходной шихты феррита бария и материала на основе сплава Nd-Fe-B: средний размер частиц 81,3 и 71,5 мкм; выборочная дисперсия 97,6 и 71,5 мкм; медиана 55,0 и 44,0 мкм; максимальный размер частиц 550 и 600 мкм, соответственно.

При измельчении без электромагнитного воздействия (ре­жим 0) ударному действию бил подвергаются только частицы порошка, находящиеся в плоскости их вращения.

Помол исходных материалов феррита бария проводился в постоянном магнитном поле с индукцией 15,4 мТл; переменном с градиентом индукции = 28 мТл/м (режим 1), 75 мТл/м (режим 2) и 90 мТл/м (режим 3). Степень измельчения возрастает при электромагнитном воздействии на измельчаемый материал (рис. 10), так как осуществляется его перемешивание в МВС, что приводит к увеличению частоты соударений частиц с билами и друг с другом. При помоле в течение 25 мин в режиме 3 степень измельчения увеличивается до 43,9, а в режиме 0 даже через 120 мин увеличивается только до 14,9. Степень измельчения зависит от величины градиента индукции переменного магнитного поля при фиксированном времени помола. Из рис. 10 следует, что при увеличении времени помола с 10 мин до 20 мин в режиме 0 степень измельчения  возрастает с 3,1 до 4,4; в режиме 1 – с 6,8 до 9,0; в режиме 2 – с 8,7 до 15,6; а в режиме 3 – с 9,2 до 29,4. При увеличении градиента индукции с 28 мТл/м до 90 мТл/м степень помола в течение первых 10 мин возросла в 1,35 раза, а в последующие 10 мин – в 9,2 раза, что связано с интенсификацией процесса самоизмельчения. Из рис. 11 следует, что средний размер частиц уменьшается до 10 мкм в режиме 3 через 10 мин помола, а в режиме 2 – через 15 мин.

Таким образом, интенсификация помола за счет возрастания роли самоизмельчения наблюдается при определенных значениях среднего размера частиц и градиента индукции переменного магнитного поля.

После 20 мин измельчения в режиме 0 средний размер час­тиц порошка уменьшается с 81,3 мкм до 26,2 мкм, в режимах: 1 – до 9 мкм; 2 – до 5,3 мкм; 3 – до 2,8 мкм. Для получения порошка со средним размером частиц 1 мкм (рис. 12) требуется 40 мин помола в режиме 3.

Увеличение градиента индук­ции переменного магнитного поля при помоле приводит к уменьшению среднего размера частиц, медианы и дисперсии. Значения выборочной диспер­сии и медианы после измельчения в течение 20 мин  составили  в режимах: 0 - 21,6 и 12,8 мкм; 1 - 7,7 и 6,4 мкм; 2 - 5,0 и 3,2 мкм; 3 - 3,7 и 1,6 мкм, соответственно. Измель­чение в режи­ме 3 обеспе­чивает степень рассеи­вания гранулометрического состава в 5,8 раза меньшую, чем при помоле без электро­магнитного воздейст­вия. Таким образом, гранулометрический состав порошка обусловлен не только механическими условиями измельче­ния, но и режимами электромаг­нитного воздействия. Из сравнения кривых распределения частиц порош­ка феррита бария по размерам, полученного после 10 и 20 мин помола (рис. 13), следует, что максимум функции распределения при одинаковом времени измельчения смещается с увеличением градиента индукции переменного поля в сторону меньших размеров частиц и становится более узким, что соответствует более мелкому и однородному фракционному составу порошка.

Рис. 13. Кривые логариф­ми­чески нормального распределения частиц порошка феррита бария по размерам: а -   = 10 мин; б - = 20 мин

Для оценки вклада само­измельчения, вызванного дейст­вием магнит­ного поля, сравнива­лись результаты помола дисперсной среды со средним размером частиц меньше 10 мкм в режиме 3 с вращающимися билами и без их вращения. Уменьшение отно­ситель­ного среднего размера частиц при помоле с вращающимися би­лами составляет 33%, а без их вращения – 25%. Таким образом, разрушение частиц за счет соударения с билами мельницы составляет лишь 8 %. Помол исходной шихты в режиме 3 без вращающихся бил в течение 70 мин уменьшает средний размер частиц с 81,3 мкм до 5,53 мкм.

Проведенные исследования ди­на­ми­ки измельчения порошка показали, что с уменьшением размера частиц возрастает влияние электро­магнитного поля на степень измель­чения за счет интенсификации процесса самоиз­мель­чения, обуслов­лен­ного ударным и истирающим действием сталкиваю­щихся в МВС частиц.

Установлено, что с возраста­нием градиента индукции до 90 мТл/м происходит увеличение максимального значения оптической плотности МВС. При дальнейшем увеличении градиента индукции магнитного поля макси­мальные значения оптической плотности практически не изменяются и даже немного уменьшаются. Таким образом, минимальные размеры агрегатов порошка феррита бария в МВС наблюдаются в режиме 3.

Для порошка на основе сплава Nd-Fe-B возрастание максимального значения оптической плотности МВС прекращается при градиенте индукции переменного магнитного поля 126,6 мТл/м. Помол грубодисперс­ного материала на основе сплава Nd-Fe-B проводился в переменном магнитном поле с градиентом индукции 126,6 мТл/м.

Степень измельчения исходного дисперсного материала в МВС через 5 мин помола составляет 15,4 (рис. 14), без электромагнитного поля – 8,3. Средний размер частиц порошка на основе сплава Nd-Fe-B при пятиминутном помоле уменьшается с 71,5 мкм до 4,6 мкм, дисперсия с 71,5 мкм до 3,2 мкм и медиана с 44,0 мкм до 3,2 мкм (рис. 15). Через 3 мин помола средний размер частиц уменьшается до 10 мкм. При дальнейшем увеличении времени помола (рис. 14) значительное возрастание степени измельчения объясняется интенсификацией процесса самоизмельчения.

Экспериментально установлено, что при измельчении феррита бария в течение 20 мин без электромагнитного поля с увеличением числа бил с двух до четырех средний размер частиц порошка уменьшается примерно на 12,4%, выборочная дисперсия остается практически неизменной. При измельчении в МВС увеличение числа бил позволило уменьшить средний размер частиц измельча­емого материала на 28,9%, а выборочную дисперсию на 38,3%.

Для исследований возможностей мельницы проводился помол исходного материала феррита бария со средним размером частиц 2 мм и максимальным – 3 мм в режиме 3. Через 30 мин помола средний размер частиц уменьшился до 2,33 мкм, дисперсия составила – 1,52 мкм, степень измельчения – 665.

С целью математического моделирования эксперимента по измельчению в МВС с учетом факторов, влияющих на процесс помола в мельнице, составлена функциональная зависимость распределения порошка по крупности в виде:

,                        (5)

где – процент  содержания фракции в измеряемой выборке порошка (%); – время измельчения порошка (мин); – градиент индукции переменного магнитного поля (Тл/м); – параметр, соответствующий начальным условиям, т.е. гранулометрическому составу порошка до помола; параметр отвечает за интенсивность измельчения за счет ударного действия бил, параметр – учитывает вклад процессов дополнительного перемешивания порошка, дезагрегации и самоизмельчения, вызванных воздействием электромагнитного поля.

Параметры и определялись путем аппроксимации эксперимен­тальных кумулятивных гистограмм распределения частиц порошка феррита бария по размерам до помола и после помола без электромагнитного воздействия, соответственно. Параметр определялся из совместной аппроксимации серии гистограмм, построенных по экспериментальным данным, полученных при измельчении в бильной мельнице в режимах 1 – 3 при фиксированных параметрах и .

Функциональная зависимость (5) позволяет прогнозировать грануло­метрический состав порошка, получаемого при измельчении в МВС. При уменьшении крупности исходного порошка будет уве­личиваться значение параметра , скорость вращения бил влияет на пара­метр , а увеличение вклада самоизмельчения повлечет рост значения .

Для проверки описательных возможностей модели строилась функциональная зависимость процентного содержания фракций в измеряемой выборке порошка, полученного через 70 мин помола, от размера частиц по формуле (5) без учета ударного действия бил ( = 0) для параметров: = 0,02; = 0,25; = 90,0 мТл/м (рис. 16). Для экспериментальной проверки проводилось измельчение дисперсного материала без вращения бил в МВС в режиме, используемом при построении теоретической зависимости. Для сравнения с расчетной зависимостью результаты эксперимента представлены на рис. 16. Расчетная зависимость совпадает с экспериментальными данными с погрешностью, не превышающей 5 %.

Установлено, что параметрами электромагнитного поля при помоле в бильной мельнице можно задавать не только средний размер частиц, но и степень однородности порошка. Интенсификация помола в МВС обеспечивается принудительным перемешиванием дисперсного материала, удержанием его в зоне вращающихся бил и самоизмельчением. Оптимальными параметрами электромагнитного воздействия при помоле являются режимы, при которых происходит максимальное разрушение агрегатов, определяемое из анализа зависимостей оптической плотности МВС от градиента индукции переменного магнитного поля. Предложенная функциональная зависимость распределения порошка по крупности от времени помола позволяет прогнозировать дисперсный состав порошка при измельчении в МВС, учитывает гранулометрический состав порошка до измельчения, вклады в процесс помола воздействия бил и самоизмельчения.

В пятой главе описано устройство сепарации отходов металло­обработки и изложены результаты исследования влияния параметров электромагнитного воздействия - индукции постоянного и градиента индукции переменного магнитных полей на степень очистки от немагнитных включений на примере шлифовального шлама стали ШХ-15.

Металлическая составляющая шлама имеет форму стружки лезвийной обработки металла с развитой поверхностью, что приводит к образованию устойчивых агрегатов, в объеме которых удерживаются неметаллические включения. Шлифовальный шлам содержит примерно 6 – 10% абразива от общей массы.

Предварительные операции: перемешивание шлама в щелочном растворе путем создания МВС, откачка СОЖ, промывка на филь­трационной решетке, просушка, измельчение в бильной мельнице в МВС до среднего размера 10 мкм (рис. 17). Разделение на магнитную и немагнитную составляющие осу­щест­вляется в переменном неодно­родном и постоянном магнитных полях. Основными меха­низмами разруше­ния агрегатов можно считать: разрыв агрегатов в переменном поле из-за магнитной неоднородности и ударное разру­шение при взаимодействии агрега­тов друг с другом и со стенками камеры. При разрушении агрегатов немагнитная фракция отделяется и осыпается на дно камеры. Дальней­шее увеличение индукции постоян­ного магнитного поля при­водит к формированию магнитных цепочек, которые совершают резонансные колебания в перемен­ном неоднород­ном магнитном поле, что приводит к разрушению перемычек между магнитными цепочками и спо­собствует допол­нительной очистке от немагнитных включений.

Из рис. 18 видно, что при повышении градиента индукции от 0,425 Тл/м до 0,648 Тл/м за 300 с сепарации массовая доля отделившегося абразива увеличивается с 65 до 90% при  =36 мТл и с 80 до 98% при =43 мТл. Из сравнения зависимостей на рис. 18б следует, что наибольшая скорость сепарации наблюдается при = 43 мТл и = 0,648 Тл/м. Повышение качества сепарации с ростом величины градиента индукции связано с возрастанием амплитуды колебания частиц и агрегатов.

Рис. 18. Зависимости относительной массы отделившегося абразива от времени электромагнитного воздействия: а -=0,036 Тл, б -  =0,043 Тл

Исследования показали, что предваритель­ный помол обезжиренного шлама повышает степень отделения абразива при сепарации, так как после помола уменьшается число частиц, имеющих развитую форму. Например, при сепарации шлама в течение 200 с после предваритель­ного помола количест­во отделивше­гося абразива в 2,5 раза больше, чем без помола.

Установлено, что наиболее важными факторами, влияющими на качество сепарации, являются значения индукции постоянного и градиента индукции переменного магнитных полей и время их воздействия. Выбор режимов электромагнитного воздействия основан на последовательной реализации реологических состояний МВС с макси­мальным разрушением агрегатов и резонансных колебаний магнитных цепочек в градиентном переменном магнитном поле.

Проведенные исследования позволили определить оптимальные режимы сепарации, получить порошок стали ШХ15, в котором содержание абразива не превышает 1% (масс.). Показана целесообразность использования металлического порошка, полученного в результате сепарации шлифовального шлама подшипникового производства, при изготовлении обмазки сварочных электродов типа УОНИ 13/55. Технологические свойства опытных электродов не уступают серийным электродам по качеству формирования швов, отделимости шлака и разбрызгиванию. Применение в составе покрытия электродов стального порошка, полученного сепарацией шлама шлифовального производства, позволяет снизить себестоимость получаемых электродов.

Из анализа гистограмм элементного распределения составляющих абразива определено, что выделенный при сепарации абразив является электрокорундом. Показано, что его применение в качестве материала для облицовочного слоя одноразовых форм при литье по выплавляемым моделям по качеству поверхности отливок, определенной с помощью профилометра, соответствует классу шероховатости 6а (ГОСТ 2789-73) / 8(ISO1302). При этом точность геометрических параметров соответствует 3 – 8 классам по ГОСТ 26645-85.

В шестой главе описана конструкция дозатора, изложены результаты исследования влияния параметров электромаг­нитного воздействия на текучесть тонкодисперсных порошков магнитных материалов, не имеющих естественной текучести. Представлена модель разрушения агрегатов в неоднородном переменном магнитном поле, позволяющая оценить градиент индукции, при котором происходит кажущийся переход трения от сухого к вязкому и, как следствие, возникает текучесть. Показано согласие модели с экспериментальными результатами.

Способность дисперсных материалов вытекать из отверстий, например при заполнении пресс-форм для изготовления изделий относительно малых размеров, зависит от формы частиц, силы их взаимодействия, гранулометрического состава, внешнего и внутреннего трения, образования арочных структур и др.

Получено выражение для определения эффективного коэффициента сухого трения для взаимодействующей пары агрегатов при вертикальной ориентации переменной силы со стороны неоднородного переменного магнитного поля:

.

Соотношение имеет смысл до тех пор, пока эффективный коэффициент трения остается положительным.

Из условия обращения в нуль эффективных коэффициентов сухого трения проведена оценка значения градиента индукции поля, при котором происходит кажущийся переход трения от сухого к вязкому

.                                

Предполагая магнитный момент большого агрегата равным для взаимодействующих агрегатов, имеющих размеры 4-10 мкм и 10-20 мкм, расчетные значения градиентов индукции изменяются в пределах от 50 мТл/м до 650 мТл/м, что удовлетворительно совпадает с экспериментальными результатами. Из выражения следует, что увеличение размеров агрегатов приводит к снижению критического значения градиента индукции переменного поля, соответствующего кажущемуся переходу в порошке от сухого трения к вязкому.

Экспериментально установлено, что массовая скорость истечения порошков феррита стронция со средним размером частиц 1 мкм, 5,6 мкм и 50 мкм, феррита бария, SmCo5, Nd-Fe-B со средним размером частиц 1 мкм через отверстия 2-5 мм зависит от индукций постоянного Вс и переменного Вv магнитных полей, градиента индукции переменного поля. Для всех исследованных материалов зависимости скорости истечения через малые отверстия от индукции постоянного магнитного поля при разных значениях градиента индукции переменного магнитного поля имеют двузначный характер. На начальном участке с ростом индукции постоянного магнитного поля при фиксированном значении градиента индукции переменного поля происходит возрастание текучести, связанное с уменьшением эффективного коэффициента внутреннего трения, за счет преобладания процессов дезагрегации в МВС. После достижения максимума, при дальнейшем возрастании индукции постоянного магнитного поля, скорость истечения уменьшается, что связано с формированием в МВС вторичных агрегатов.

Из рис. 20а следует, что максимум зависимости скорости истечения порошка феррита бария со средним размером частиц 1 мкм смещается в сторону большей индукции постоянного магнитного поля с ростом градиента индукции переменного магнитного поля, при этом текучесть возрастает. Например, при = 250 мТл/м скорость истечения - 35 мг/с, при = 600 мТл/м - 97 мг/с, при этом Вс изменяется от 6,8 до 15,7 мТл. При большем значении индукции постоянного магнитного поля требуется больший градиент индукции для интенсификации движения частиц и агрегатов в МВС, что и приводит к смещению максимума зависимостей. Зависимости скорости истечения порошков ферритов стронция (рис. 20б) и бария (рис. 20а) со средним размером частиц 1 мкм от индукции постоянного магнитного поля аналогичны. Однако, из сравнения зависимостей видно, что скорость истечения порошка феррита стронция больше, чем порошка феррита бария при одинаковых режимах электромагнитного воздействия, причем значения скорости истечения отличаются более чем в 2 раза, что связано с магнитными характеристиками частиц.

Увеличение размера частиц до 5,6 мкм незначительно изменяет технологические характеристики МВС. Максимальная скорость истечения для порошков со средним размером частиц 1 и 5,6 мкм больше, чем для порошка со средним размером частиц 50 мкм при фиксированном значении градиента индукции. Это связано с возрастанием силы тяжести частиц, что оказывает влияние на их инерционные характеристики. Как и следовало ожидать, с увеличением диаметра отверстия скорость истечения возрастает независимо от параметров полей. Например, при увеличении диаметра отверстия от 2 до 3 мм скорость истечения порошка феррита стронция со средним размером частиц 1 мкм возрастает от 100 до 270 мг/с при Bv=4,46 мТл, а при Bv=9,12 мТл от 160 до 360 мг/с.

Рис. 20. Зависимость скорости истечения υ порошков феррита бария (а) и  феррита стронция (б) со средним размером частиц 1 мкм через отверстие диаметром 2 мм от индукции постоянного магнитного поля

При изготовлении статора микродвигателя массой 1,8 г заполнение пресс-формы порошком феррита стронция со средним размером частиц 1 мкм осуществлялось при =16 мТл, Bv=10,74 мТл и = 0,600 Тл/м в течение 11 с. Максимальная абсолютная погрешность 10 опытов - 99 мг, максимальная относительная погрешность - 5,5%.

Из проведенных экспериментальных исследований следует, что изменением индукций постоянного и переменного магнитного полей, градиента индукции переменного магнитного поля можно управлять текучестью порошков магнитных материалов.

В седьмой главе рассмотрены технологические основы конструиро­вания пресс-форм, которые позволяют эффективно использовать электромаг­нитные поля при формировании магнитной текстуры порошковых изделий. Общие требования для пресс-форм различных конструкций: рабочий объем должен превышать объем свободной насыпки в 4-5 раз, чтобы эффективно использовать процессы соударения частиц при переходе порошка в состояние МВС с максимальным разрушением агрегатов; рабочая часть пресс-формы должна быть изготовлена из мате­риа­ла, обеспе­чивающего умень­ше­ние потерь электромагнит­ной энергии на вихревые токи; прочность конструкции долж­на обеспе­чить длительный срок службы пресс-формы.

Показана необходимость вы­бо­ра режимов электромаг­нитного воздействия на стадии формирования магнит­ной текс­ту­ры из условий макси­мального разрушения агрега­тов и последующего перевода дисперсной среды в структу­ри­ро­ванное состояние с ферромагнитным упоря­доче­нием магнитных момен­тов частиц. При оптимизации режима электромагнитного воздействия на начальном этапе определяется градиент индукции переменного магнит­ного поля и индукция постоян­ного магнитного поля, соот­ветст­вующие максималь­ному значению оптической плот­нос­ти. Затем значение индук­ции постоянного магнитного поля увеличивает­ся до значе­ния, при котором максимум э.д.с. индукции сдвигается в область выбран­ного на первом этапе гради­ента индукции.

На порошок феррита бария в пресс-форме на начальном этапе воздейство­вали посто­ян­ным магнитным полем = 0,01 Тл и гради­ентом индук­ции переменного маг­нит­ного поля = 1,4 Тл/м. Затем индукцию посто­ян­ного магнитного поля увели­чивали до 0,09 Тл. Сформи­рованная структура закрепля­лась при увеличении индукции постоян­ного магнитного поля до 0,8 Тл и последующего выключения переменного маг­нит­ного поля. Из рис. 21 видно, что за­висимость отно­си­тель­ных маг­нитных харак­теристик феррит­барие­вых маг­нитов плот­ностью 4,6 ± 0,1 г/см3 после спекания в воздушной среде при темпе­ратуре 1200С в течение двух часов, от градиента индукции перемен­ного магнит­ного поля имеет максимум при значении гради­ента индукции перемен­ного поля 1,4 Тл/м. Результаты металло­графичес­кого исследо­вания микрострук­туры спечен­ных ферритовых изделий (рис. 22) подтверж­дают, что разру­шение агрега­тов в МВС влияет на размер и степень одно­родности зерна.

Рис. 22. Микроструктура образцов в спеченном ферритбариевом магните ( = 1,2 (а); 1,4 (б); 2,0 (в) Тл/м; Вс = 0,9 Тл)

Из анализа полученных результатов следует, что за счет увеличения степени ориентации частиц путем изменения реологических свойств дисперсной среды при сухом прессовании можно добиться увеличения остаточной индукции, коэрцитивной силы, удельной магнитной энергии и получения магнитов с однородной мелкозернистой структурой.

В приложении представлены документы, подтверждающие использование результатов выполненных исследований, их научную и практическую значимость.

Общие выводы:

  1. Показаны преимущества неоднородного переменного магнитного поля по сравнению с однородным полем для реализации контролируемых реологических состояний МВС из порошков магнитотвердых материалов. В зависимости от индукции постоянного и переменного магнитных полей, частоты и градиента индукции переменного поля, физико-технологических характеристик порошкового материала происходит изменение его реологических свойств. Определяющее влияние на увеличение амплитуды колебания и скорости движения частиц и агрегатов оказывает сила, действующая со стороны неоднородного поля, которая зависит от градиента индукции и магнитных свойств материала.

На основании представлений о механизме взаимодействия частиц магнитных материалов в электромагнитном поле предложены аналитические зависимости, которые позволяют определить их кинематические характеристики. Установлено, что основным технологическим параметром в МВС является интенсивность поступательного движения частиц.

  1. Установлено, что в МВС одновременно происходит два процесса: агрегирование, обусловленное магнитостатическим взаимодействием частиц, и разрушение агрегатов, связанное с действием переменного неоднородного магнитного поля. Предложена математическая модель, позволяющая рассчитать градиент индукции переменного поля, в котором преимущественно происходит разрушение агрегатов. Экспериментально доказано, что минимальное число частиц в агрегате зависит от размера частиц, магнитных свойств материала, параметров электромагнитного воздействия и определяется по наибольшему значению оптической плотности МВС. На основе уравнения баланса энергии магнитостатического взаимодействия и энергии, сообщаемой частице магнитным полем, аналитически определены соотношения между параметрами магнитных полей, инерционными и магнитными характеристиками частиц, при которых происходит переход из вязкотекучего в псевдотвердое состояние. Адекватность модельных расчетов подтверждена экспериментальными исследованиями зависимостей относительного сигнала э.д.с. индукции, наведенного порошком в индуктивном датчике, от параметров полей и физических свойств частиц.
  2. Разработанные принципиальная конструкция мельницы и способ измельчения магнитных материалов в МВС позволяют получать тонкие, ультратонкие и ультрадисперсные порошки магнитных материалов. Параметры электромагнитного воздействия при помоле выбирают из условия обеспечения удерживаемого в зоне бил МВС, реологическое состояние которого обеспечивает максимальное разрушение агрегатов и их наибольшую интенсивность движения. Показано, что при оптимальных параметрах электромагнитного воздействия средний размер частиц феррита бария уменьшается от 81 мкм до 1 мкм через 40 мин помола.
  3. Предложена феноменологическая модель распределения порошка по крупности от времени помола, учитывающая гранулометрический состав дисперсной системы до измельчения, вклады в процесс помола воздействия бил, самоизмельчения и позволяющая определять режимы электро­магнитного воздействия при измельчении в МВС для получения заданного гранулометрического состава.
  4. Разработанная ресурсосберегающая методика разделения металло­содержащих отходов на магнитную и немагнитную составляющие в МВС обеспечивает повышение качества сепарации за счет разрушения агрегатов и последующего формирования магнитных цепочек, совершающих колебания в переменном магнитном поле, что позволяет долю отделившегося абразива довести до 98%. Разработаны рекомендации по использованию металлического порошка, полученного при сепарации шлифовального шлама подшипникового производства, при изготовлении обмазки сварочных электродов. Показано, что применение абразива в качестве материала для облицовочного слоя одноразовых форм при литье по выплавляемым моделям обеспечивает необходимые антипригарные характеристики заливаемых форм, а также снижает себестоимость изделий.
  5. На основании исследований реологических состояний МВС установлены соотношения индукции постоянного и переменного магнитных полей и градиента индукции переменного поля, при которых происходит кажущееся изменение внутреннего трения порошков, в результате чего возникает и сохраняется устойчивая текучесть тонкодисперсных порошков магнитотвердых материалов через отверстия диаметром 2-5 мм. Аналитическое описание кажущегося изменения характера внутреннего трения дисперсных систем в МВС позволило оценить значение градиента индукции поля, при котором сухое трение переходит в вязкое. Разработано устройство дозирования тонкодисперсных порошков магнитотвердых материалов, не имеющих естественной текучести. Приведены рекомендации по временному и объемному дозированию.
  6. Показано, что изготовление анизотропных магнитов по магнито­вибрационной технологии, по сравнению с мокрым прессованием, позволяет исключить некоторые операции: удаление влаги из пресс-формы в процессе прессования, сушку сформованных изделий перед спеканием, резание и шлифовку при финишной механической обработке изделий. Разработанные конструкторско-технологические основы узлов приготов­ления шихты, дозирования, прессования и формирования текстуры при изготовлении постоянных магнитов позволяют эффективно использовать электромаг­нитные поля для создания заданного реологического состояния многофазной дисперсной системы на каждом этапе.
  7. Показано влияние изменений реологических свойств дисперсной среды перед прессованием на магнитные характеристики постоянных магнитов. Выбор параметров электромагнитных полей при повышении коэффициента магнитной текстуры при сухом прессовании на первом этапе осуществляется по максимальному значению оптической плотности МВС и соответствует режиму максимальной дезагрегации. На втором этапе при неизменном градиенте индукции определяется индукция постоянного магнитного поля по максимуму относительного сигнала э.д.с. индукции, наведенного порошком в индуктивном датчике, что соответствует ферромагнитному упорядочению магнитных моментов частиц при образовании магнитных цепочек. Определена связь между размерами зерна в спеченных магнитах и параметрами постоянного и переменного неоднородного магнитных полей.
  8. Комплекс теоретических и практических результатов, полученных в диссертационной работе, имеет важное значение для развития ресурсосберегающих технологий и обеспечивающих охрану окружающей среды. Результаты работы использованы на ОАО “Роствертол”, ОАО «Научно-производственном предприятии космической промышленности «Квант»», «Россервис-Дон», ОАО ЭП «Синтез-91».

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Егорова С.И. Магнитовибрационное ожижение / С.И. Егорова.- Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2009.- 162 с. (монография)
  2. А. с. № 997107 СССР. Способ определения магнитной текстуры постоянных магнитов /Г. И. Ягло, М. А. Бондаренко, С. И. Егорова и др. // Бюлл. изобр.- 1983.- № 6.
  3. А. с. № 1380054 СССР. Способ изготовления постоянных магнитов / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Бюлл. изобр.- 1987.- № 3.
  4. А. с. № 1359728 СССР. Способ определения средней силы взаимодействия частиц в магнитомягком порошке / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко// Бюлл. изобр.- 1987.- № 46.
  5. А. с. № 1454505 СССР. Способ разделения мелкодисперсного магнитного порошкообразного материала по размерам / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Бюлл. изобр.- 1988.- № 4.
  6. А. с. № 1432398 СССР. Способ определения средней силы взаимодействия, частиц в магнитожестком порошке и устройство для его осуществления / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Бюлл. изобр.- 1988.- № 39.
  7. А. с. № 1680331 СССР. Способ магнитной сепарации / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, Ю.А. Гордин, С.И. Егорова и др.- Бюлл. изобр. 1991.- № 36.
  8. А. с. № 1801784 РФ. Устройство для заполнения пресс-форм магнито­жестким материалом / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Бюлл. изобр.- 1993.- № 10.
  9. Пат. № 2059442 РФ. Устройство извлечения и обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов / А.А. Науменко, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова и др. // Бюлл. изобр.- 1996.- № 13.
  10. Пат. № 2306180 РФ. Способ измельчения магнитных материалов и устройство для его осуществления / И.Н. Егоров, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова // Бюлл. изобр.- 2007.- № 26.
  11. Влияние вибрации на процесс формирования магнитной структуры, порошковых материалов / Г.И. Ягло, Ю.М. Вернигоров, Г.Ф. Лемешко, С.И. Егорова // Порошковая металлургия.- 1983.- № 3.- С. 67-68.
  12. Effect of vibration on the process of magnetic structure formation in powdered materials // G. I. Yaglo, Yu. M. Vernigorov, G. F. Lemeshko and S. I. Egorova  / Powder Metallurgy and Metal Ceramics.- 1983.- Volume 22, Number 3.-  P. 215-217.
  13. Магнитная структура порошкового магнита на основе сплава РЗМ-кобальт / Г. И. Ягло, А. М. Полищук, С. И. Егорова и др. // Порошковая металлургия.- 1986.- № 6.- С. 72-76.
  14. Magnetic structure of a powder magnet based on a rem-cobalt alloy / G. I. Yaglo, A. I. Polishchuk, Yu. V. Gusev, V. F. Stolyar, E. P. Serdyukov and S. I. Egorova // Powder Metallurgy and Metal Ceramics.- 1986.- Volume 25, Number 6.- P. 505-509.
  15. Вернигоров Ю. М. Методика измерения средней намагниченности частиц магнитных порошков / Ю. М. Вернигоров, С. И. Егорова // Заводская лаборатория.-1989.-№ 5.- С. 46-48.
  16. Вернигоров Ю.М. Влияние режимов магнитокипения на степень разрушения флокул тонкодисперсных порошков / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Порошковая металлургия.- 1990.- № 9.- С. 83 87.
  17. Influence of magnetic boiling conditions on the degree of breakdown of floccules of finely-dispersed powders /Yu. M. Vernigorov, S. I. Egorova and G. F. Lemeshko // Powder Metallurgy and Metal Ceramics.- 1990.- Volume 29, Number 9.- P. 738-741.
  18. Влияние электромагнитных полей на текучесть магнитожестких порошков / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко, Ю.М. Наследников // Порошковая металлургия.- 1991.- № 11.- С. 46-51.
  19. The effect of electromagnetic fields on the fluidity of magnetically hard powders / Yu. M. Vernigorov, S. I. Egorova, G. F. Lemeshko and Yu. M. Naslednikov // Powder Metallurgy and Metal Ceramics.- 1991.- Volume 30, Number 11.- P. 941-945.
  20. Способ перемешивания и экспресс-анализ однородности смеси дисперсных материалов / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Заводская лаборатория.- 1992.- № 7.- С. 15-16.
  21. Диагностика дисперсных магнитных материалов / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова, Н.С. Биткина // Вестник ДГТУ.- 2002.- Т.2, № 3.- С.287-297.
  22. Вернигоров Ю.М. Магнитовибрацион­ное разрушение микро­агрегатов тонкодисперсных порошков магнито­жестких материалов / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, И.Н. Егоров // Технология металлов. - 2002. - № 6.- С. 26-28.
  23. Формообразующая оснастка магнитовиб­ра­ционной техно­логии сухого прессования анизотропных порошковых магнитов / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова, Н.С. Биткина // Вестник ДГТУ.- 2003.- Т.3, № 3.- С.345-353.
  24. Vernigorov Yu.M., Egorov I.N., Egorova S.I. Disperse ferromagnet in the magnetovibrating layer // Journal of Magnetism and Magnetic Materials.- 2005, V. 290-291.- P. 1177-1180.
  25. Вернигоров Ю.М. Динамика состояния ферромагнитного порошка при измель­чении в магнитовибрирующем слое / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С. И. Егорова // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.- 2006, № 1.- С. 29-32.
  26. Вернигоров Ю.М. Особенности флокуляции полидисперсных порошков магнитотвердых материалов / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.- 2006, № 2.- С. 64-68.
  27. Вернигоров Ю.М. Особенности технологии измельчения сплава Nd-Fe-B в электромагнитном поле / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И.  Егорова // Вестник ДГТУ.- 2006.-Т. 6, № 3 (30). С. 270-274.
  28. Вернигоров Ю.М. Моделирование аналитической зависимости распре­деления частиц по размерам при измельчении порошков магнитных материалов в мельнице ударного типа / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И.  Егорова // Вестник ДГТУ.- 2007.-Т. 7, № 1 (32). С. 31-37.
  29. Егорова С. И. Способ измельчения порошков магнитных материалов / С. И. Егорова, И. Н.  Егоров // Технология металлов. - 2008. - № 12.- С. 33-37.
  30. Использование магнитовибрационной технологии при сепарации шламов шлифовального производства / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, И.Н. Егоров, Д.М. Плотников // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия.- 2009.-№ 1.- С. 22-25.
  31. Радомысельский И.Д. Влияние размера частиц на магнитные свойства магнитного порошка / И.Д. Радомысельский, Г.И. Ягло, С.И. Егорова и др. // Порошковые конструкционные материалы. – Киев: ИПМ АН УССР, 1980. – С. 7-8.
  32. Ягло Г.И. Исследование влияния магнитостатического взаимодействия на магнитные свойства изделий из порошка с наполнителем / Г.И. Ягло, С.И. Егорова, Т.И.  Нагорная // Тр. 7 Всесоюз. конф. по постоянным магнитам. – Владимир, 1982. – С. 34.
  33. Егорова С. И. Выбор режимов акустического воздействия при текстурировании постоянных магнитов / С. И. Егорова, Н. Д. Земляков // Приборы, средства автоматизации и системы управления: Тр.VIII Всесоюзн. конф. по постоянным магнитам.- Москва, 1985.- Вып. 2,3,4.- С. 147.
  34. Свойства анизотропных структур из порошков магнитных металлов и сплавов / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Новые технологические процессы в порошковой металлургии - Киев: ИПМ АН УССР, 1986.- С. 126-131.
  35. Вернигоров Ю.М. Определение свойств магнитных дисперсных систем электро­динамическим методом / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова // Технология получения и свойства порошковых и композиционных материалов.- Пенза, 1987.- С. 42.
  36. Вернигоров Ю.М. Электродинами­чес­кий метод анализа намагниченности частиц ферритовых порошков / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Состояние и перспективы развития методов получения и анализа ферритовых материалов и сырья для них.- Донецк, 1987.- С. 92.
  37. Вернигоров Ю.М. Применение электро­динамического ожижения для определения магнитных свойств магнитных порошков / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Н.П.  Соколов // Тр. 9 Всесоюз. конф. по постоянным магнитам. - Суздаль, 1988.- С. 62.
  38. Биткина Н.С. Кинетика формирования магнитной структуры в магнитокипящем порошке / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И.  Егорова // Тр. 9 Всесоюз. конф. по постоянным магнитам.- Суздаль, 1988.- С. 62-63.
  39. Вернигоров Ю.М. Использование электро­динами­ческого ожижения для определения межчастичного взаимодействия и дисперсионного анализа магнитных порошков / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова // Методы получения и исследования новых порошковых материалов и изделий.- Пенза, 1988.- С. 74.
  40. Вернигоров Ю.М. Особенности сепарации шламовых отходов стали ШХ-15 в высокоградиентном магнитном поле / Ю.М. Вернигоров, Ю.А. Гордин, С.И.  Егорова // Электрофизические технологии в порошковой металлургии. - Киев: ИПМ.- 1989.- С. 44-49.
  41. Измерение удельной поверхности дисперсных материалов методом светопоглощения / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, В.С. Кунаков, Н.П. Соколов // Пьезоактивные материалы. Физика. Технология. Применение в приборах.- Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1991.- С. 207-211.
  42. Применение стимулированной текучести порошков магнитожестких материалов при изготовлении высокоэнергетических магнитов / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко, Ю.М. Наследников / Исследование проблем создания магнитных систем новых электрических машин и применения в них высокоэнергетических магнитотвердых материалов с целью совершенствования параметров и конструкций: Матер. междунар. симпоз.- Суздаль, 21-26 мая 1990 г.- М.- 1991.- С. 165-175.
  43. Егорова С.И. Текучесть магнитоожиженных порошков высокоэрцитивных сплавов / С.И. Егорова, Н.С. Биткина, Ю.М. Наследников // Электрофизические технологии в порошковой металлургии (ЭФТ ПМ-92): материалы VI науч.-техн. семинара, 5-7 окт.- Киев, 1992.- С. 21-23.
  44. Метод оптимизации параметров поля при резонансном текстурировании постоянных магнитов/ Ю.М. Вернигоров, Н.С. Биткина, С.И. Егорова, Ю.М. Наследников // Электрофизические технологии в порошковой металлургии (ЭФТ ПМ-92): Материалы VI науч.-техн. семинара, 5-7 окт.- Киев, 1992.- С. 24-25.
  45. Текучесть тонкодисперсных магнитокипящих порошков сплава КС-37 / Ю.М. Вернигоров, Н.С. Биткина, С.И. Егорова и др. // Термическая обработка стали (Теория, технология, техника эксперимента).- Ростов н/Д: РИСХМ, 1992.- С. 93-97.
  46. Егорова С.И. Бесситовое разделение порошков магнитных материалов по размерам / С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко, Н.П. Соколов // Термическая обработка стали (Теория, технология, техника эксперимента).- Ростов н/Д: РИСХМ, 1992.- С. 97-100.
  47. Вернигоров Ю.М. Прогнозирование распределения по размерам кристаллитов в спеченных порошковых магнитах / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Термическая обработка стали (теория, технология, техника эксперимента): межвуз. сб. науч. тр. / РИСХМ. - Ростов н/Д, 1994.- С. 60-65.
  48. Биткина Н.С. Об одном методе оптимизации режимов резонансного текстурирования порошковых магнитов / Н.С. Биткина, С.И. Егорова, Ю.М. Наследников // Термическая обработка стали (теория, технология, техника эксперимента): межвуз. сб. науч. тр. / РИСХМ. - Ростов н/Д, 1994.- С. 90-93.
  49. Egorova S., Vernigorov Y., Bitkina N. Properties Prognostication for the Resonance Textured Magnets // Euro PM’95: European Conference on Advanced PM Materials: Proceedings, 23-25 Oct.-Birmingham, 1995.-Vol.1.- P. 331-334.
  50. Вернигоров Ю.М. Систематизация параметров, характеризующих псевдокипящее состояние дисперсных сред / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко // Термическая обработка стали (теория, технология, техника эксперимента): межвуз. сб. науч. тр. / РИСХМ. - Ростов н/Д, 1996.
  51. Егорова С.И. Устройство дозирования порошковых ферромагнитных материалов, не имеющих естественной текучести / С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко, Ю.М. Наследников // Применение новых материалов в машиностроении: межвуз. сб. науч. тр.- Ростов н/Д, ДГТУ.- 1997.
  52. Вернигоров Ю.М. Условие хаотизации дисперсных ферромагнетиков в магнитовибрирующем слое / Ю.М. Вернигоров, Н.С. Биткина, С.И. Егорова // Прогрессивные технологии машиностроения и современность: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 9-12 сент.- Донецк, 1997.
  53. Биткина Н.С. Механизм истечения тонкодисперсных ферромагнетиков из отверстия / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова // Применение новых материалов в маши­но­строении: межвуз. сб. науч. тр. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 1997.
  54. Биткина Н.С. Некоторые особенности магнитовибрационной технологии прессования оксидных магнитов / Н.С. Биткина, Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова // Порошковые и композиционные материалы и изделия: сб. науч. тр. / ЮРГТУ. - Новочеркасск, 2000.- С. 141-148.
  55. Вернигоров Ю.М. Гранулометрия порошков методом электродина­мического псевдоожижения / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2000.
  56. Вернигоров Ю.М. О резонансном возбуждении дисперсной ферромагнитной среды электромагнитным полем. / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Ю.М. Наследников // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2001.- С. 157-159.
  57. Принципы выделения немагнитной фракции из дисперсных магнитных материалов / Н.С. Биткина, С.И. Егорова, Г.Ф. Лемешко, Ю.М. Наследников // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2001.- С. 159-161.
  58. Вернигоров Ю.М. Магнитовибрационное измельчение порошков магнитных материалов / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Технология получения и применения порошковых и композиционных функциональных материалов: Информационные технологии для интеграции образования и промышленности: Сб. тр. научно-технич. конф. и научно-практ. семинара.- Южно-Российский Экспоцентр. Ростов н/Д, 2003. – С. 127 – 129.
  59. Вернигоров Ю.М. Некоторые особенности магнитовибрационной технологии измельчения / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, И.Н. Егоров // Вопросы вибрационной технологии: межвуз. сб. науч. ст.- Ростов н/Д: ДГТУ, 2003.- С. 88-91.
  60. Вернигоров Ю.М. Технологические закономерности влияния магнито­вибрационного воздействия на свойства оксидных порошковых магнитов / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова // Вопросы вибрацион­ной технологии: Межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2003.- С. 97-99.
  61. Вернигоров Ю.М. Гомогенизация порошковой  шихты в электромагнитном поле / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Ю.М. Наследников // Вопросы вибрацион­ной технологии: Межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2003.- С. 125-128.
  62. Vernigorov Yu.M., Yegorov I.N., Yegorova S.I. Disperse ferromagnet in the magnetovibrating layer / JEMS’04 Joint European Magnetic Symposia: Abstracts Book, 5-10 Sept., Dresden, Germany, 2004.- P. 131.
  63. Вернигоров Ю.М. Расчет силового воздействия на дисперсный ферромагнетик в магнитовибрирующем слое / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Математические методы в технике и технологиях: Сб. трудов XVII Междунар. научн. конф.- том. 5.- КГТУ. - Кострома, 2004.- С. 153 – 155.
  64. Вернигоров Ю.М. Свойства дисперсного ферромагнетика структурированного в маг­ни­товибрирующем слое / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Вопросы вибра­цион­ной технологии: Межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2004.- С. 73 – 77.
  65. Вернигоров Ю.М. Термодинамика магнито­ожи­женного слоя грубодисперс­ных фер­ро­магнетиков / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, И.Н. Егоров // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.- 2004.- Приложение № 8.- С. 28-33.
  66. Вернигоров Ю.М. Функциональное описание зависимости параметров гранулометрического состава порошков ферромагнитных материалов от времени измельчения / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Прогрессивные технологические процессы в металлургии и машиностроении. Экология и жизнеобеспечение. Информационные технологии в промышленности и образовании: Сб. тр. научно-технической  конференции, Выставочный центр «ВертолЭкспо». – Ростов-н/Д, 2005. – С. 166 – 167.
  67. Egorov I., Vernigorov Yu., Egorova S. Application of a magnetovibrating layer in milling of ferromagnetic materials // Euro PM2005 Powder Metallurgy Congress and Exhibition: Abstracts Book, 2-5 October, Prague, Czech Republic, 2005.- P. 55.
  68. Вернигоров Ю.М. Измельчение ферромагнитных материалов в магнитовибрирующем слое / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Современные проблемы машиноведения и высоких технологий: Сб. тр. Междунар. научно-технич. конференции. – Т. 2 / ДГТУ. – Ростов н/Д, 2005. – С. 107 – 112.
  69. Vernigorov Yu.M., Egorov I.N., Egorova S.I. The application of a magnetovibrating layer to the milling of ferromagnetic materials // Euro PM2005 Powder Metallurgy Congress and Exhibition: Proceedings, Vol. 1, 2-5 October, Prague, Czech Republic, 2005.- P. 451-455.
  70. Вернигоров Ю.М. Особенности магнитовибрационного воздействия на грубодисперсные порошки / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Вопросы вибрацион­ной технологии: межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2005.- С. 87 – 92.
  71. Анализ термодинамической модели магнитовибрационного слоя дисперсной среды ферромагнитного материала / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С. И. Егорова, Н.С. Биткина // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.- 2005.- Спецвыпуск. – С. 93 – 96.
  72. Способ определения коэф­фи­ци­ентов трения порош­ков магнитных материа­лов / Ю.М. Верниго­ров, Н.Я. Егоров, С.И. Егорова, С.В. Лаптева // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследо­ва­ния, образование: сб. тр. Второй Между­нар. науч.-практ. конф..- СПб., 2006.- Т. 4.- С. 189-191.
  73. Vernigorov Yu.M., Egorov I.N., Egorova S.I. The application of magnetovibrating technology in powder metallurgy // 2nd International Work­shop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields: Abstracts Book, 19-22 March, CNRS Grenoble, France, 2006.
  74. Трение в порошках магнитных материалов и их текучесть / Ю.М. Верниго­ров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова, С.В. Лаптева // Проблемы трибоэлектрохимии: Материалы Междунар. научно-техн. конф.- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006.- С. 35-38.
  75. Вернигоров Ю.М. Применение магнитовибрационной технологии для измельчения порошков ферромагнитных материалов в ударной мельнице / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Вопросы вибрацион­ной технологии: межвуз. сб. науч. ст.- Ростов н/Д: ДГТУ, 2006.- С. 92 – 95.
  76. Вернигоров Ю.М. Влияние режимов электромагнитного воздействия на измельчение порошка в магнитовибрирующем слое / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И.  Егорова // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.- 2006. – Прил. № 6. – С. 47 – 52.
  77. Вернигоров Ю.М. Влияние конструктивных особенностей мельницы на эффективность помола магнитотвердых материалов / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследо­ва­ния, образование. Том 6.: Сб. тр. Второй Между­нар. научн.-практ. конф. “Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности”. - СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2006.- С. 41-42.
  78. Egorov I.N., Vernigorov Yu.M., Egorova S.I. The application of magnetovibrating technology in powder metallurgy // Proceedings of the 2nd International Work­shop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields: March, Grenoble, France, 2006.- P. 85-88.
  79. Егоров И.Н. Влияние конструктивных особенностей мельницы на степень измельчения порошков магнитотвердых материалов / И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Вопросы вибрацион­ной технологии: межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2007.- С. 113-115.
  80. Особенности стимулированной электромагнитным воздействием текучести порошка феррита бария / С.И. Егорова, Н.Я. Егоров, С.В. Лаптева, Ю. Пудова // Вопросы вибрацион­ной технологии: межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2007.- С. 53-56.
  81. Егорова С.И. Измельчение порошков ферромагнитных материалов / С.И. Егорова, И.Н. Егоров // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование: сб. тр. Пятой междунар. науч.- практ. конф. Т. 12.- СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2008.- С. 187-189.
  82. Егорова С.И. Выбор режимов электромагнитного воздействия при применении магнитовибрирующего слоя из порошков ферромагнитных материалов / С.И. Егорова // Высокие технологии, фундамен­таль­ные и прикладные исследо­ва­ния, образование: сб. тр. Пятой Между­нар. науч.-практ. конф.- СПб., 2008.- Т. 12.- С. 189 – 191.
  83. Егорова С.И. Измельчение грубодисперсных порошков магнитотвердых материалов в мельнице ударного типа / С.И. Егорова // Перспективные  направления развития технологии машиностроения и металлообработки: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2008.- Т.1.- С. 118 – 120.
  84. Вернигоров Ю.М. Применение абразива, полученного из шлама шлифовального производства / Ю.М. Вернигоров, С.И. Егорова, Д.М. Плотников / Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф., ДГТУ. - Ростов н/Д, 2008.- Т.1.- С. 116 – 118.
  85. Magnetovibrational technology in separating slimes of abrasive production / Vernigorov Yu.M., Egorova S.I., Egorov I.N., Plotnikov D.M. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2009, Vol. 50, No. 4.- P. 400-403.
  86. Егорова С.И. Влияние режимов электромагнитного воздействия на формирование структурированного состояния дисперсной среды / С.И. Егорова, И.Н. Егоров // Вопросы вибрацион­ной технологии: межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2009.- С. 62-64.
  87. Егорова С.И. Влияние режимов электромагнитного воздействия на размер зерна спеченных магнитов, полученных по магнитовибрационной технологии / С.И. Егорова // Вопросы вибрацион­ной технологии: межвуз. сб. науч. ст. / ДГТУ. - Ростов н/Д, 2009.- С. 64-67.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве:

В работах [2, 11 - 15] автором предложены новый способ определения распределения намагниченности по всему объему магнита и методики определения намагниченности частиц. В [3, 23, 33, 34, 38, 48, 49, 54, 60, 64, 73, 86] автором разработана технологическая схема электромагнитного воздействия на порошок для формирования магнитной текстуры постоянных магнитов, и алгоритм оптимизации параметров полей, обеспечивающих повышение магнитной анизотропии,  проведен анализ экспериментальных результатов. Автор принимала участие в конструкторско-технологической разработке узлов прессования для изготовления анизотропных постоянных магнитов. В [4, 6, 31, 32, 39] автором разработана и теоретически обоснована методика определения средней силы взаимодействия частиц в порошках магнитомягких и магнитотвердых материалов, исследовано влияние магнитостатического взаимодействия на магнитные свойства изделий. В работах [5, 46, 55] автором разработан способ разделения мелкодисперсных порошков магнитных материалов по размерам, предложена и обоснована методика экспериментальных исследований. В [20] автором разработан способ перемешивания сухих дисперсных материалов и методика экспресс-анализа однородности смеси. В [7, 30, 40, 57, 84] автором разработан способ магнитной сепарации, определена последовательность реологических состояний МВС и методика определения оптимальных режимов электромагнитного воздействия. В [9] автор принимала участие в разработке устройства для извлечения и обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов. В работах [26, 50, 52, 56, 61, 62, 70, 78] автором разработана методика исследования особенностей агрегирования дисперсных систем магнитных материалов в МВС, методика управления реологическим состоянием МВС, предложен метод оценки размера агрегатов в МВС и проведен анализ экспериментальных результатов. В [35-37, 41] автору принадлежит постановка задач исследования, разработка методик определения удельной поверхности и магнитных свойств порошков, анализ полученных результатов. В [22] автором разработана и подтверждена экспериментально методика определения параметров полей, в которых происходит разрушение естественных агрегатов. В [16, 17, 21, 63, 65, 71] автором предложены модели силового воздействия, разрушения агрегатов в переменном неоднородном поле, разработан метод расчета магнитной индукции при которой происходит переход порошков из вязкотекучего в псевдотвердое состояние, определена методика исследования реологических состояний дисперсной среды в МВС. В [8, 18, 19, 42, 43, 45, 51, 53, 72, 74, 80] автором разработана конструкция дозатора и методика электромагнитного воздействия при дозировании тонкодисперсными порошками магнитотвердых материалов. Автором предложена математическая модель для определения градиента индукции, при котором происходит кажущийся переход от сухого трения к вязкому. В [10] автором разработан способ измельчения магнитных материалов и устройство для его осуществления. В [25, 27, 29, 58, 59, 67-69, 75-77, 79, 81] автором разработаны методики исследования динамики состояния ферромагнитного порошка при помоле в МВС и проведены аппроксимации экспериментальных данных гранулометрического состава проб, дано обоснование и выявлены условия, при которых интенсифицируется процесс самоизмельчения. В работах [28, 66] автором разработана феноменологическая модель распределения порошка по крупности от времени помола в бильной мельнице с использованием МВС, предложена методика проверки адекватности модели и проведено экспериментальное сравнение экспериментальных и теоретических результатов. В [24] автором составлено уравнение малых колебаний магнитной струны, найдено его решение и получено выражение для э.д.с.. Во всех работах автор планировала проведение эксперимента и принимала участие в экспериментальных исследованиях.

Жирным шрифтом выделены работы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки  РФ для публикации основных научных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук (редакция апрель 2008 года).




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.