Магнитофоны

Материалы, применяемые в сердечниках головок

Для изготовления головок применяются разнообразные материа­лы, которые по своим свойствам можно разделить на несколько групп. Наиболее важная из них, имеющая огромное влияние на ка­чество головок, это группа магнитных материалов сердечника. Су­щественное значение имеют также и другие материалы, к которым относятся материал прокладок в зазорах, конструкционные и изоля­ционные материалы, обмоточные и монтажные провода и заливочные компаунды.

Магнитные материалы подразделяются на магнитотвердые и магнитомягкие. Магнитотвердые материалы характеризуются боль­шой коэрцитивной силой и соответственно широкой петлей гистере­зиса. Эти материалы применяются только для изготовления постоян­ных магнитов в головках стирания.

В головках стирания могут применяться также металлокерами­ческие и металлопластические магниты, получаемые путем спекания и прессования порошков из сплавов альни и альнико. Магнитные свойства таких материалов уступают сплавам, однако они обладают технологическими преимуществами при изготовлении миниатюрных магнитов.

Магнитомягкие материалы отличаются малой коэрцитивной си­лой и соответственно узкой петлей гистерезиса, поэтому потери на перемагничивание у этих материалов малы. Высокая магнитная про­ницаемость магнитомягких материалов позволяет получать большую магнитную индукцию в сердечнике при малой напряженности поля.

В сердечниках всех головок, кроме упомянутых головок стира­ния с постоянным магнитом, применяются магнитомягкие материалы. К этим материалам предъявляются следующие требования: достаточ­но большая начальная относительная проницаемость для головок воспроизведения, при которой коэффициент шунтирования полу­чается близким к единице; малая коэрцитивная сила (для умень­шения остаточной намагниченности); малые потери энергии на по­вышенных частотах; достаточно большая индукция насыщения, благодаря чему отсутствует насыщение в суженной части сердечни­ков головок записи и стирания; хорошая механическая обрабатывае­мость; равномерная структура и отсутствие посторонних-включений, позволяющие получить острые грани полюсов сердечника; незначи­тельное изменение свойств при механической обработке, стойкость к истиранию магнитной лентой.

Материалов, которые соответствовали бы всем перечисленным требованиям, пока нет. Поэтому при конструировании и изготовле­нии головок с учетом конкретных требований, предъявляемых к ним, применяется наиболее близко подходящий материал или комбинация нескольких материалов (комбинированные сердечники).

В настоящее время для изготовления сердечников широко ис­пользуются сплавы с высокой магнитной проницаемостью марок 79НМ, 80НХС, 50НХС, 16ЮХ и т. п., а также ферриты.

При выборе материала для сердечника необходимо учитывать размеры, форму и тип сердечника (пластинчатый или пакетный), верхнюю граничную частоту диапазона передачи, частоту подмагничивания или стирания. С увеличением частоты переменного магнит­ного поля действующая магнитная проницаемость уменьшается, так как вихревые токи, возникающие в пластинах, выталкивают пере­менный магнитный поток из середины пластин к их поверхности, чем уменьшается активная часть сечения сердечника и соответственно действующая магнитная проницаемость. Поэтому степень влияния поверхностного эффекта на магнитную проницаемость больше у тех материалов, у которых выше значение магнитной проницаемости. Для уменьшения поверхностного эффекта и потерь на вихревые токи, которые являются основными потерями в головке, сердечники выполняют из тонких пластин.

Электротехнические стали — это сплавы железа с 0,5—5% крем­ния. Электротехническая сталь имеет повышенное электрическое со­противление, малую коэрцитивную силу в переменных полях и срав­нительно высокую магнитную проницаемость. Сталь можно использо­вать только в сердечниках головок для очень простых магнитофонов и аппаратов звукозаписи (диктофоны, телефонные ответчики и т. п.), от которых не требуются высокие электроакустические показатели.

К существенным недостаткам стали относится так называемое «старение», в результате которого ее магнитные свойства с течением времени ухудшаются.

Железоникелевые сплавы с высокой магнитной проницаемостью (пермаллои) по сравнению с электротехническими сталями имеют большую магнитную проницаемость и меньшие потери. Известны не­сколько марок пермаллоя, отличающихся разным процентным со­держанием никеля. Наибольшую магнитную проницаемость имеют пермаллои с содержанием 78,5—81% никеля. Пермаллой, содержащий 78,5% никеля, иногда называют «класси­ческим» пермаллоем.

Добавка в пермаллой молибдена, меди и хрома увеличивает электрическое сопротивление и уменьшает потери. Недостатками этих сплавов является резкое уменьшение магнитной проницаемости с возрастанием частоты. Начиная с частоты 20 кГц и выше, проницае­мость становится меньше, чем у электротехнической стали.

Особенно серьезным недостатком является изменение магнитных свойств сплавов в процессе их механической обработки, связанное с возникновением внутренних механических напряжений в материале. Поэтому в процессе изготовления головок, особенно воспроизводя­щих и универсальных, необходимо осторожно обращаться с сердеч­ником, а также с пластинами сердечника после термообработки. Не­достаток этих сплавов состоит также в сравнительно малой стойко­сти к истиранию магнитной лентой. Железоалюминиевые сплавы по магнитным свойствам (в основном по значению начальной магнитной проницае­мости) несколько уступают сплавам типа пермаллоя, однако благо­даря устойчивости магнитных свойств к механическим воздействиям и высокой износостойкости их можно считать более предпочтитель­ными материалами для сердечников головок, чем пермаллои.

Для снятия напряжений после штамповки пластин сердечника и получения надлежащих магнитных свойств для магнитомягких спла­вов необходима термообработка. Распространены два способа такой обработки: упрощенный — отжиг в закрытом контейнере (полноце­нен только для электротехнической стали) и отжиг в вакууме — для высокопроницаемых сплавов.

Железо-алюмшшй-кремниевые сплавы типа «Сендаст» не уступают пермаллоевым по магнитным свойствам, а железоалюминиевым — по устойчивости этих свойств к механичес­ким воздействиям. Особенностью сендастов является высокая твер­дость и износостойкость, которые в основном и предопределили ис­пользование их в головках для видеозаписи. Слабо выраженные пла­стические свойства делают эти сплавы трудно обрабатываемыми. Пластины для магнитопровода из этого сплава приходится вырезать из слитка и -обрабатывать специальным инструментом.

Ферриты, или, как их еще называют, «магнитная керамика», являются металлическими соединениями окислов железа и некото­рых других элементов (никеля, цинка и др.). В отличие от магнито­мягких сплавов ферриты имеют большое электрическое сопротив­ление и высокую твердость, приближающуюся к твердости корунда.

При резании ферриты обрабатывают алмазными кругами, при шлифовке — специальными абразивными порошками, а при довод­ке— алмазным (микронным) порошком.

Известно, что в результате полировки магнитного материала абразивом с применением смазки его эффективная проницаемость уменьшается. Экспериментально установлено, что толщина слоя, в котором ухудшаются магнитные свойства, примерно обратно про­порциональна твердости обрабатываемого материала. Если исходить из этого свойства, то ферриты более предпочтительны в головках, чем сплавы. По стойкости к истиранию лентой ферриты превосхо­дят даже железо-алюминий-кремниевые сплавы, однако из-за неод­нородности структуры ферритов, немагнитных включений связующе­го вещества, а также пористости возникают затруднения при обра­ботке сердечника и при эксплуатации головки

В процессе эксплуатации возникает эрозия поверхности ферри­товых сердечников, которая ухудшает рабочие свойства головки Эрозия образуется при трении магнитной ленты о сердечник, в ре­зультате чего происходят микроскопические выкрашивания феррита. С целью замедления эрозии применяют некоторые защитные меры, например вставку в рабочий зазор стеклянной прокладки с коэф­фициентом линейного расширения, близким к коэффициенту расши­рения данного феррита. Стеклянная прокладка вплавляется в за­зор в горячем состоянии и прочно укрепляет поверхностный слой феррита в этой зоне.

Все сказанное в основном относится к обычным ферритам, по­лучаемым прессованием и спеканием. Эти ферриты предназначены главным образом для магнитных сердечников, разнообразных кату­шек высокочастотной техники, где пористость феррита, эрозионные и механические свойства не имеют того существенного значения, как в сердечниках головок. Поэтому подобные ферриты нашли приме­нение только в головках стирания, в которых из-за широкого зазо­ра (или зазоров) эрозионные разрушения меньше влияют на рабо­чие свойства, чем в головках воспроизведения или записи.

В последнее время появились так называемые высокоплотные ферриты с малой пористостью или совсем без пор. К ним относят­ся монокристаллические ферриты (МКФ) и горячепрессованные ферриты (ГПФ). Их главным достоинством является устойчивость против абразивного износа. Лучшими возможностями применения обладают марганцово-цинковые ферриты, отличающиеся более высо­кими значениями магнитной проницаемости и индукции насыщения. Если сравнивать между собой новые ферриты, то ГПФ более тех­нологичны, легче поддаются обработке и, что особенно важно при изготовлении головок, имеют большую однородность и изотропность механических и магнитных свойств. Однако при эксплуатации рабо­чий зазор головки из ГПФ разрушается скорее, чем у аналогичных головок из МКФ. Общим недостатком головок из новых ферритов являются шумы, возникающие от нерегулярных ударов по сердеч­нику при изменении контакта с движущейся лентой. В головках ви­деозаписи этот шум может проявляться в виде полос на экране. Что касается износостойкости, то головки для видеозаписи из марганец-цинкового феррита и никель-цинкового феррита равнозначны, но чувствительность у первых выше.

В последнее время наряду с магнитными ферритами в головках в качестве конструкционного материала и материала прокладок на­ходят применение еще и немагнитные ферриты. Совмещение мате­риалов на основе феррита увеличивает надежность конструкции го­ловки, позволяет предотвращать для головок с узкими рабочими зазорами повреждения (сколы, трещины), вызываемые механически­ми напряжениями системы сердечник—арматура корпуса, выпол­ненных из разнородных материалов (металл, пластмасса). Поэтому применение в головке только материалов однородных по механи­ческим свойствам всегда делает ее технологичнее в процессе изго­товления, а на эксплуатации более долговечной

Материалы прокладок в зазорах должны отвечать разнообраз­ным требованиям как механического, так и электрического харак­тера. Прокладки рабочего зазора должны обладать диамагнитными свойствами, предохранять зазор от загрязнения магнитным порош­ком, а острые ребра полюсов сердечника — от притупления при соприкосновении с абразивной поверхностью магнитной ленты Для достижения последнего требования материал прокладки выбирают несколько тверже материала сердечника. Для прокладок используют электропроводящие и изоляционные материалы. Для рабочих зазо­ров применяют оба материала, а для дополнительных зазоров — только изоляционные.

К наиболее применяемым проводящим материалам прокладок относятся: серебро, медь, бронза, (в том числе специально разрабо­танные для прокладок сплавы 538, 546), к изоляцион­ным — слюда, лавсан, стекло, моноокись кремния. Недостатком про­водящих прокладок является дополнительная потеря мощности в них из-за вихревых токов.


Материалы по теме

Магнитные головкиМагнитные головки

Звук записывают, воспроизводят и стирают его запись при по­мощи магнитных головок. Для этого применяют записывающую, воспроизводящую и стирающую головки. При записи звука через обмотку записывающей головки проходит переменный ток звуковой

ДетальнееДетальнее

Блоки питанияБлоки питания

Электрическое питание магнитофонов может осуществляться от Сети переменного тока частотой 50 гц или от источников постоянного тока (батарей или аккумуляторов). Потребляемая магнитофонами мощность колеблется от нескольких десятков ватт до 250

ДетальнееДетальнее