热处理工序参数对继电器软磁材料磁性能影响研究与应用

发布时间：2020-06-29 22:40

【摘要】：电磁继电器中含有大量软磁材料,软磁材料的性能直接决定产品的整体性能。实际继电器生产中发现,继电器磁性零部件的磁性能不达标是导致继电器产品一致性较差的相当一部分原因。目前国内外还没有从继电器软磁材料性能角度出发来提高继电器一致性,但是继电器软磁材料磁性能一致性是决定继电器产品一致性的关键因素之一,所以亟待开展热处理工序参数对继电器软磁材料磁性能影响研究。本文以某型号电磁继电器为研究对象,通过研究热处理工序参数对继电器性能影响来提高继电器产品一致性。软磁材料晶粒大小不同使得其磁性能不同。由于进行软磁材料晶粒演变过程仿真需要输入软磁材料本构模型参数,所以,本文首先对软磁材料圆柱样件进行高温热压缩试验,然后对压缩前后的圆柱件截取制作金相试样,通过观察金相组织及对试验结果处理,得到软磁材料晶粒仿真所需的流动应力模型、再结晶模型及晶粒长大模型的相关参数。再者,利用DEFORM软件进行衔铁软磁材料晶粒演变过程仿真,通过仿真结果与衔铁金相试验结果,分析热处理工序参数对软磁材料晶粒大小的影响;制备软磁材料测试设备所需标准圆环样件,并对圆环样件进行不同工序参数的热处理,利用NIM-2000S软磁直流磁性测量系统对样件热处理前后的磁化曲线进行测试,分析热处理参数对磁性能影响规律。然后,基于三维建模软件Solid Works建立继电器物理模型,利用FLUX软件和ADAMS软件,计算继电器静态特性;基于静态仿真得到的静态数据表,应用多体动力学分析软件ADAMS以及MATLAB中的Simulink模块计算继电器动态特性,最终完成继电器虚拟样机搭建;在FLUX中输入不同热处理参数所得的软磁材料磁化曲线,利用虚拟样机仿真分析热处理工序参数最终对继电器静动态特性造成的影响,确定影响较大的特性参数作为优化输出参数。最后,对磁化曲线进行拟合,得到未知热处理参数条件下的磁化曲线,利用虚拟样机得到对应参数条件下继电器输出特性参数;构造热处理成本函数,计算各热处理参数下的热处理成本;利用Kriging模型构造热处理工序参数与继电器性能参数及热处理成本间的近似模型,并采用交叉验证的方法测试模型精确度;随后采用遗传算法对成本和性能参数综合寻优,对比优化前后的热处理成本及继电器特性参数,验证继电器热处理工序参数优化的可行性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM271.2;TM581.3
【图文】：

软磁合金,矫顽力,晶粒尺寸

图 1-1 各种软磁合金矫顽力随晶粒尺寸的变化尺寸情况下，晶粒呈现为单畴，不存在畴壁。则：4 6130ccsP K DH M A 304 61siP M AK D 合金的晶粒尺寸最够小时，矫顽力具有6D 依赖性uller[40]对相邻两个耦合晶粒的矫顽力进行计算，反而会减小。计算显示，晶粒尺寸的变大使得晶，导致反磁化畴形核的矫顽力会降低。晶粒边界，内应力则会越大。平均晶粒尺寸增大时，晶界小。之后刘焕等人[35,41]证实 DT4E 电工纯铁满足了研究，验证了该理论对该材料的适用性。特别

曲线,变形条件,真应力,真应变

c) =0.1 d) =1图 2-2 各变形条件下真应力-真应变曲线表 2-2 为 DT4E 纯铁在各变形条件下测量得到的峰值应力或流动应力稳态值。表 2-2 各变形条件下峰值应力或稳态应力应变速率/1s 峰值应力或稳态应力/MPa650oC 700oC 750oC0.001 124.52 85.752 60.1570.01 130.42 108.04 88.2760.1 178.17 137.82 121.231 240.62 193.48 158.552.3.4 流动应力模型参数测量实验数据处理在较高温度下，材料的应力值较小，适用于指数关系表达式。对式（2-1）两端同时取对数得到：ln ln A n'ln (2-6)

【参考文献】