СЕРДЕЧНИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к реле электромагнитным для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.
Известен сердечник электромагнитного реле типа РЭЛ четвертого поколения (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн. 1. - 3-е изд. - М, 6 НПФ «Планета», 2000 - стр. 253-256) в виде стержня имеющего с одной стороны полюсник, с другой резьбу.
К недостаткам указанно сердечника следует отнести высокую металлоемкость изготовления. Сердечник изготавливается из круглого прутка ГОСТ 2590-2008 стали 0501 ТУ14-1-1132-74. Поскольку, диаметр полюсника значительно больше диаметра стержня сердечника, то при обточке сердечника приходится снимать до 70-80% объема металла. Кроме этого, в процессе механической обработки сердечника часто обнаруживаются внутренние дефекты металла, которые не позволяют использовать их в качестве сердечника реле первого класса.
Наиболее близким техническим решением является сердечник реле электромагнитного выполненным в виде стержня имеющего, с одной стороны, полюсник, с другой стороны, резьбу при этом высота полюсника ровна (0,06-0,4)D, отношение диаметра полюсника к диаметру стержня D/d=1,15-3,5, где D - диаметр полюсника, d - диаметр стержня, полюсник получен высадкой конца стержня в нагретом состоянии, а стержень изготовлен спеканием из композиционного материала на основе железа с добавлением легирующих элементов. При этом сердечник имеет припуск под механическую обработку, и подвергнут высокотемпературному отжигу, а стержень изготовлен из порошка железа PASC60 фирмы Hoganas содержащий 0,6% (масс.) фосфора, 0,05% (масс.) углерода, 0,13% (масс.) кислорода или из порошка железа АБС 100.30 фирмы Hoganas, содержащий 0,002% (масс.) углерода, 0,05% (масс.) кислорода, фосфор в виде 10% раствора ортофосфорной кислоты H3 PO4 в этиловом спирте из расчета 0,6% масс, фосфора в составе смеси (Патент RU №138825 по заявке №2013152369 от 26.11.2013, МПК H01F 3/08, H01F 1/22).
К недостаткам указанного сердечника следует отнести высокую сложность получения однородной структуры стержня имеющего стабильные электромагнитные свойства. Получение полюсников высадкой конца стержня в нагретом состоянии приводит к значительному браку: растрескиванию торцовой поверхности полюсника, из-за низкой пластичности спеченного порошкового материала. Кроме того выполнение резьбы на стержне изготовленном методом порошковой металлургии нередко приводит к разрушению сердечника при его закреплении в реле.
Задачей заявляемого технического решения является повышение качества изготовления сердечника реле электромагнитного.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в снижении брака при изготовлении сердечника электромагнитного реле.
Указанный технический результат достигается сердечником электромагнитного реле, выполненным в виде стержня, имеющего с одной стороны полюсник, с другой стороны - резьбу, высота полюсника равна (0,06-0,4)D, отношение диаметра полюсника к диаметру стержня D/d=1,15-3,5, где D - диаметр полюсника, d - диаметр стержня, при этом полюсник и стержень изготовлены раздельно, полюсник изготовлен спеканием из композиционного материала на основе железа с добавлением легирующих элементов, имеет на торцовой поверхности соосную с полюсником ступень высотой (0,1-1,0)d и диаметром равным диаметру стержня, стержень изготовлен из круглого проката, а соединение полюсника и стержня выполнено трением. Кроме того сердечник имеет припуск под механическую обработку, подвергнут высокотемпературному отжигу, полюсник изготовлен из порошка железа PASC60 фирмы Hoganas, содержащего 0,6 мас. % фосфора, 0,05 мас. % углерода, 0,13 мас. % кислорода, полюсник изготовлен из порошка железа ABC 100.30 фирмы Hoganas, содержащего 0,002 мас. % углерода, 0,05 мас. % кислорода, фосфор в виде 10%-ного раствора ортофосфорной кислоты H3PO4 в этиловом спирте из расчета 0,6 мас. % фосфора в составе смеси, стержень изготовлен из стали 0501 ТУ14-1-1132-74.
При раздельном изготовлении полюсника и стержня используются максимально все технологические преимущества от изготовления, простых по форме плоских деталей методом порошковой металлургии и механической обработки, при изготовления стержней из горячекатаных прутков. Это минимальные отходы при последующей механической обработке, высокая производительность. Размеры: высота полюсника (0,06-0,4)D, отношение диаметра полюсника к диаметру стержня D/d=1,15-3,5, соусная с полюсником ступень высотой (0,1-1.0)d были получены опытным путем. Так как отсутствует операция высадки, то растрескивание торцовой поверхности полюсника не происходит. Сварка трением полюсника, имеющего ступень высотой (0,1-1,0)d и диаметром равным диаметру стержня позволяет максимально сохранять структуру материала сердечника, что благоприятно сказывается на электромагнитных свойствах сердечника. Выполнение резьбы на стержне из катанного прутка позволяет применять значительно большие усилия затяжки гайки при установке сердечника в реле без его разрушения.
На фиг. 1 представлен общий вид составного сердечника. Сердечник состоит из стержня 1.1 изготовленного из горячекатаного прутка и полюсника 1.2 полученного спеканием, имеющего соосную ступень 1.2.1. Стержень 1.1 и полюсника 1.2 и соединены сваркой трением в области 1.3.
Из металлических порошков на основе железа, с добавлением легирующих элементов методом порошковой металлургии были изготовлены композиционные спеченные полюсники, имеющие минимальный припуск под механическую обработку и по электромагнитным характеристикам аналогичным сердечнику прототипа. Полюсники имели на торцовой поверхности соосную с полюсником ступень высотой (0,1-1.0)d и диаметром равным диаметру стержня, стержни изготовлялись из круглых прутков горячекатаного проката. Соединение полюсника и стержня производили сваркой трением. При такой технологи не требуется дополнительного прессового оборудования и печей для нагрева, как при высадке полюсника сердечника в прототипе. После окончательной механической обработке и высокотемпературного отжига были получены сердечники. Было изготовлено несколько вариантов сердечников с различными соотношениями диаметров полюсника и стержня для различных видов реле. Сердечники установлены в реле. Брака при изготовлении сердечников и установке их в реле не наблюдалось.
Использование предлагаемого технического решения позволяет по сравнению с прототипом снизить себестоимость получения сердечника реле электромагнитного при сохранении его электромагнитных свойств за счет снижения брака при изготовлении сердечника электромагнитного реле.