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

Узлы ведущего валаУзлы ведущего вала

Одна из основных деталей лентопротяжного механизма — ве­дущий вал, служащий для равномерного продвижения ленты при записи и воспроизведении и находящийся в это время в механиче­ском контакте с лентой. Скорость движения

ДетальнееДетальнее

Конструкции головокКонструкции головок

Все магнитные головки отличаются между собой в основном конструктивным выполнением сердечника. По этому признаку голов­ки можно разделить на четыре группы. К первой группе относятся головки, у которых сердечник склеен из

ДетальнееДетальнее

ЭлектродвигателиЭлектродвигатели

Основная часть лентопротяжных механизмов магнитофонов — электродвигатель, приводящий в движение детали и узлы механизма. В магнитофонах, работающих от сети переменного тока, применяют­ся однофазные асинхронные и синхронные электродвигатели. В пере­носных магнитофонах,

ДетальнееДетальнее