Файл: Рабинович А.Г. Технология производства гидроакустической аппаратуры учеб. для судостроит. техникумов.pdf

Хорошими магнитострикционными свойствами обладает не только чистый никель, но и его сплавы. Поэтому никель и его сплавы находят широкое применение при изготовлении магнитострикционных преобразователей.

Если приложить к закрепленному на концах никелевому стержню магнитное поле, возникнут механические напряжения в стержне. При изменении напряженности магнитного поля, т. е. если магнитное поле будет переменным, стержень под влиянием возникающего механического напряжения будет совершать колеба­ ния. Эти колебания через излучающую поверхность никелевого стержня могут быть переданы в воду и вызовут образование аку­ стических волн.

В том случае, когда никелевый стержень помещен в магнитное поле и подвергается деформации, напряженность магнитного поля будет изменяться пропорционально деформации стержня. При этом в витках обмотки стержня появится переменная электродви­ жущая сила, пропорциональная давлению приходящей акустиче­ ской волны.

§ 32. Технология изготовления деталей из пьезокерамики

Технологический процесс изготовления пьезокерамических де­ талей (пьезоэлементов) можно условно разбить на три основные стадии: подготовка материалов, изготовление заготовок и изготов­ ление собственно пьезоэлементов.

Технологический процесс производства пьезоэлементов рассмот­ рим на примере изготовления пьезокерамики из титаната бария (ВаТЮз).

Подготовка материалов. Исходное сырье для пьезокерамического материала предварительно дозируют, затем смешивают ком­ поненты и производят высокотемпературный синтез.

барий в состоянии поставки может быть в виде порошка или пасты. Двуокись титана поставляется в виде порошка. Поступающие со

в специально оборудованных туннельных печах. Сушильные уст­

Вредной примесью в исходном сырье является металлическое железо. Для очистки от примесей железа сырье обрабатывается на магнитном сепараторе. В магнитном сепараторе (рис. 51) сырье через загрузочный бункер / тонким слоем ссыпается на вращаю­ щийся барабан 2, изготовленный из листовой тонкой (1,5—2 мм) латуни. Внутри латунного барабана находятся мощные электро­ магниты. Сырье, очищенное от железа, ссыпается в лоток 3, а ча­ стицы железа счищаются с поверхности барабана скребком 5 и попадают в лоток 4.

Контроль качества очистки порошкообразной массы сырья осу­ ществляется при помощи постоянного магнита, погружаемого в по-

следующим образом: берут навеску 50—100 г компонента и поме­ щают в хорошо прокаленную фарфоровую чашку или стеклянный

С м е ш и в а н и е к о м п о н е н т о в ш и х т ы производится в шаровых или вибрационных мельницах.

Шаровая мельница (рис. 52) представляет собой стальной ци­ линдрический барабан 2, внутренние стенки которого выложены (футерованы) радиофарфором или другим высокопрочным керами­ ческим материалом 3. Барабан приводится во вращение электро­ двигателем / через систему клиноременных передач.

Перемешивание и измельчение материалов в шаровых мельни­ цах осуществляется с помощью фарфоровых шаров диаметром от 20 до 100 мм. Размер шаров зависит от емкости барабана. За­

Рис. 52. Шаровая мельница.

циальные люки в барабане. При вращении барабана шары подни­ маются и падают вниз, перемалывая и перемешивая таким обра­ зом материал.

Смешивание в шаровой мельнице может производиться «сухим» или «мокрым» способом. Во втором случае кроме смешиваемых компонентов и шаров в шаровую мельницу наливают воду в весо­ вом соотношении 1:1: 1,7. Перемешивание углекислого бария и двуокиси титана должно длиться 6—7 ч.

По окончании перемешивания шихте дают отстояться 3—4 ч, удаляют верхний слой воды, а отстоявшийся шликер (жидкую массу) просушивают с помощью фильтра-пресса и в сушильном шкафу.

Применение шаровых мельниц имеет ряд серьезных недостат­ ков: очень длительный процесс смешивания или помола, необхо­ димость сушки шликера после смешивания и помола, для чего тре­ буется дополнительное оборудование и время. Кроме того, в шаро­ вых мельницах происходит намол материала футеровки и шаров, который отделить практически невозможно. Поэтому шаровые мельницы в ряде случаев заменяют более производительными виб­ рационными мельницами (рис. 53).

Вибромельница представляет собой стальной корпус 3, внут­ ренняя полость которого покрыта резиной. Он установлен на пру­ жинах 6, которые в свою очередь посажены на направляющие пальцы, укрепленные на несущей раме 8. Вибратор, состоящий из чашек с набором секторов /, предназначенных для нарушения ба­ ланса, укреплен на валу 9. Вал через соединительную муфту 4 соединен с электродвигателем 5, от которого он получает враще­ ние. Вал проходит через корпус, в котором запрессованы подшип-

Рис 53. Вибрационная мельница.

ники. При вращении вала вследствие дисбаланса, создаваемого вибратором, корпус совершает колебательные движения в вер­ тикальной плоскости.

Для охлаждения корпус снабжен водяной рубашкой, в которую вода подается через специальный штуцер. Размельчаемый и сме­ шиваемый материал загружается через люк, закрываемый крыш­ кой 2. Вместе с материалом в мельницу загружаются стальные шары диаметром 15—25 мм. Выгрузка материала и шаров из виб­ ромельницы производится через люк 7.

Амплитуда колебаний корпуса вибромельницы может быть из­

составляет 0,8—0,9; соотношение веса загруженных материалов и веса шаров 1: 6.

риал увлажняется водой (5—8%) и брикетируется. На гидравли­

печь, которая состоит из трех камер: камеры подогрева 3, камеры высоких температур 4 и камеры охлаждения 5. Подом печи слу­ жат футерованные тележки ) , которые передвигаются на двух угольниках, установленных ниже туннеля. В камере высоких тем­ ператур (камере обжига) установлены силитовые нагревательные

движные тележки, которые проталкиваются через туннельную печь с определенной скоростью, зависящей от характеристик печи и партии исходного сырья. После синтеза брикеты ВаТіОз имеют удельный вес 57,5 н/м3 и равномерную желтовато-зеленую ок­ раску.

Приготовленный указанным способом ВаТіОз представляет со­ бой полуфабрикат и еще не пригоден для изготовления пьезоэлементов.

Дробление брикетов титаната бария производится на дробиль­ ном агрегате.

Изготовление керамических заготовок. Эта стадия технологи­ ческого процесса производства пьезокерамических деталей вклю­

нице, а в некоторых случаях — в шаровых мельницах. После сушки и магнитной сепарации порошкообразного пьезокерамического материала его просеивают через сито на протирочной машине.