В настоящее время около 80% отливок изготовляют с помощью разовых форм и стержней второго поколения, полученных из смеси кварцевого песка, связующего и добавок, которые, однако, имеют весьма малую долговечность (1-2 цикла) из-за растрескивания песчинок и потери свойств связующим при их нагреве теплом отливки. Это приводит к большим расходам по утилизации значительных объемов отработанной смеси и добыче, поставке и подготовке свежих формовочных материалов, которых необходимо 0,5...1,4 т на 1 т годных отливок. Уже наметился дефицит формовочных песков марок 02 и 0315. Кварцевая пыль (имеющая ПДК 1 мг/м³) и многие связующие и добавки ухудшают атмосферу литейного цеха, что вызывает заболевание силикозом, сокращенный стаж работы литейщиков, значительную текучесть кадров и низкий престиж профессии. Наличие связующего делает необходимыми операции и оборудование по приготовлению смеси (5...11 т на 1 т годных отливок) и увеличивает брак отливок по трещинам из-за пониженной податливости и по газовым раковинам из-за пониженной газопроницаемости и повышенной газотворности форм и стержней.

Поэтому литейщики постоянно ведут поиски новых форм и стержней, свободных от этих недостатков. В наибольшей мере этому отвечает новый физико-технический процесс формообразования намагниченными дисперсными материалами из стальных частиц, превращаемых в прочную систему воздействием магнитного поля. Стальные частицы не растрескиваются и поэтому более долговечны (>30 циклов), их потери не превышают 1-2 %, а в ГОСТах ССБТ не нормируются уровни напряженности постоянного магнитного поля и ПДК пыли железа и его оксидов. Из-за связи намагниченности этих частиц с величиной индукции В_е магнитного поля магнитные формы и стержни обладают уникальным свойством управляемой прочности, жесткости и податливости. Это позволяет в любой момент разупрочнить магнитную форму или влиять на усадку отливок и вывести их на новый уровень качества по внутренним напряжениям, что весьма ценно для отливок, склонных к трещинам и тяжелонагруженных. Однокомпонентность ферромагнитного формовочного материала (ФФМ) исключает операции и оборудование по приготовлению смеси и уменьшает брак по газовым раковинам.

Формообразование намагниченными ФФМ является новой электротехнологией в литейном производстве и четвертым поколением литейных форм и стержней. Недавнее появление и сложность явлений, имеющих место при этом методе формообразования, обусловили недостаточные изученность и, как следствие, распространённость этой наукоёмкой, экологичной и ресурсосберегающей технологии. Сейчас она применяется в литье по газифицируемым моделям, где с её помощью решены проблемы упрочнения формы без деформации малопрочных газифицируемых моделей и улучшения отвода газов при их деструкции. Вместе с этим целесообразно применение этой технологии для изготовления магнитных стержней и магнитных форм по постоянным моделям и других изделий из ФФМ. Однако при этом на их поверхностях, расположенных под углом 70...90° к вектору индукции В_е внешнего магнитного поля, часто (при превышении критического значения В_е) появляется специфический дефект в виде флокул (хлопьев) намагниченных частиц, приводящий к браку изделий или отливок (при литье по газифицируемым моделям) [1]. Нераскрытость механизма появления этого дефекта является главной научной и технической проблемой, препятствующей более широкому применению магнитного формообразования, обладающего рядом несомненных достоинств. Помимо упомянутой главной проблемы имеются и другие нерешенные проблемы и задачи, связанные с ней и между собой: формирования прочности намагниченных ФФМ; их разрушения и определения прочностных характеристик; изучения свойств магнитных форм и магнитных стержней, распределения магнитного поля в их объёме и на рабочей поверхности, управления вектором индукции В_е внешнего магнитного поля; конструирования и расчета намагничивающих устройств и изделий из ФФМ (известных и новых); изучения свойств ФФМ, особенно магнитных. Их решение возможно при создании общих теоретических основ, учитывающих сложные связи между этими проблемами. Анализ позволил выявить следующие проблемы и задачи.

1. Появление и предупреждение специфического дефекта в виде флокул намагниченных частиц на фронтальных поверхностях П_ф изделий из намагниченных ФФМ, к которым вектор индукции В_е (напряженности Н_е) внешнего магнитного поля направлен под углом В_е^П_ф=45...90° . По всей видимости, это главная научная и техническая проблема магнитного формообразования. Ее нерешенность сдерживает развитие способов изготовления магнитных стержней и полых магнитных форм, которые должны иметь повышенную по сравнению с формами для литья по газифицируемым моделям прочность и индукцию. Несколько существующих гипотез флокулизации не объясняют (даже в случае их совместного рассмотрения) ее причин и механизм появления дефекта [1].

2. Формирование прочности намагниченных ФФМ, т.е. раскрытие механизма превращения практически идеально сыпучего ФФМ в прочную систему при воздействии магнитного поля. Эта научная проблема безусловно связана с предыдущей и имеет для своего объяснения пока всего одну гипотезу, по которой прочность формируется только в результате действия магнитных сил притяжения, хотя на самом деле имеют место и другие силы, в частности магнитные силы отталкивания, о роли которых не обнаружено сведений в литературе по магнитному формообразованию [3].

3. Определение прочности и характера разрушения намагниченных ФФМ при различных видах нагружения и направления вектора В_е внешнего магнитного поля. Эта проблема вытекает из предыдущей и не решена в полной мере. В частности, не обнаружены достоверные сведения об истинной прочности и разрушении при нагрузке растяжения [4].

4. Изучение свойств магнитных форм и магнитных стержней при их намагничивании внешним магнитным полем и распределения внутреннего магнитного поля в объеме и по рабочей поверхности, а также возможности управления векторами В_е и Н_е для обеспечения В_е^П < 45° . Известны только начальные попытки изучения магнитных форм в двухполюсном магнитном поле. Об исследовании магнитных форм в многополюсном магнитном поле и изготовлении магнитных стержней сведений не выявлено. Эта проблема тесно связана с вышеупомянутыми.

Магнитные свойства частицы ФФМ зависят от её конфигурации и вида намагничивания: в замкнутой (когда частица соприкасается с двумя полюсами намагничивающего устройства) и незамкнутой магнитной цепи [2]. В первом случае определяются свойства вещества частицы, а во втором - свойства частицы как тела. Конфигурация частицы ФФМ в виде литой дроби весьма близка к шару, а колотой дроби - неправильная удлиненная, которую можно приближенно рассматривать как эллипсоид. При помещении любой из этих частиц во внешнее однородное магнитное поле с напряженностью Н_е она становится магнитным диполем, создающим собственное поляризационное магнитное поле Н_о, направленное навстречу внешнему магнитному полю. Поэтому поле Н_i внутри частицы равно Н_i=Н_е-Н_о и меньше, чем внешнее магнитное поле. Поле Н_o=N_pJ, где J - намагниченность частицы; N_p - её размагничивающий фактор вдоль одной из осей a, b, c эллипсоида, обладающий свойством: N_ра+N_рb+N_рс=1. Поскольку у шара оси равны, то N_р=1/3. Наличие поля Н_o приводит к тому, что намагничивание частицы до определенного значения Н_i и J в незамкнутой магнитной цепи происходит при более высоком значении напряженности Н_e, чем в замкнутой цепи. Поэтому магнитные проницаемость m _т и восприимчивость k_мт частицы меньше, чем m _i и k_м вещества и не превышают 3 даже при весьма больших значениях m _i и k_м. Поле диполя накладывается на внешнее магнитное поле и получается результирующее магнитное поле, которое имеет максимальное значение индукции и напряженности на лобовой поверхности частицы и минимальное на боковой. Намагниченность шара связана с внешним магнитным полем как J=3m _e(m _i-1) Н_е /(m _i+2m _e).

М_вр=JV_{тm 0}Н_еsinН_е^L=JV_тВ_еsinВ_е^L,

устанавливающий её длинной осью L вдоль вектора Н_е (или В_е). Шар не испытывает этого момента. При помещении же любой частицы в неоднородное магнитное поле с градиентом dН_е/dl или (dВ_e/dl) вдоль направления l на неё действует пондеромоторная сила F_п=m ₀k_мтV_тH_еdН_е/dl. Весьма интересно, что сила F_п возрастает с увеличением объёма V_т быстрее, чем с увеличением индукции. На поверхности частицы (или любого магнетика) нормальная составляющая вектора индукции В не изменяет своего значения в отличие от нормальной составляющей вектора напряженности Н_n, значение которой изменяется скачком, т.к. функция Н_n=f(l) напряженности от расстояния l терпит разрыв. Однако такое изменение этой функции не приводит к появлению пондеромоторной силы. Неизменность же функции В_n=f(l) облегчает рассмотрение явлений на границе модель-форма. Магнитные свойства частицы играют важную роль в формировании прочности ФФМ и его флокулизации, а впервые введенное в теорию магнитных форм понятие о магнитном натяжении Фарадея-Максвелла позволяет объяснить силовое взаимодействие частиц ФФМ между собой и на границе модель-форма.

Так как все ФФМ являются полидисперсными материалами, то научно обоснована целесообразность их уплотнения для повышения коэффициента K_v заполнения рабочего объема ферромагнетиком [2]. По эффективности уплотнения известные способы можно расположить в ряд: вибрация > встряхивание > прессование > пескодувный способ. Само же магнитное поле (до 1Т) практически не уплотняет ФФМ. Показано, что стальная литая дробь имеет повышенный К_v=0,57...0,68 и поэтому предпочтительнее, чем колотая (К_v= =0,45...0,55). Повышение коэффициента К_v увеличивает намагниченность J, индукцию В_i и проницаемость m _д ФФМ. Установлено, что это уменьшает энергозатраты на упрочнение ФФМ и его склонность к флокулизации. Показано, что для намагничивания изделий из ФФМ целесообразно применять постоянное магнитное поле, а для измерения магнитных свойств возможно применение переменного магнитного поля (до 50Гц), особенно при экспресс-контроле. При этом необходимо соблюдать оптимальные поперечные размеры образцов: не менее (6...8)d_ч - диаметра частицы и не более двойной глубины проникновения переменного магнитного поля в тело образца. Намагничивание ФФМ происходит гораздо быстрее (практически мгновенно) и с меньшими энергозатратами, чем полное размагничивание. Магнитомягкие ФФМ в отличие от магнитотвердых не требуют размагничивания. Зависимости намагниченности от температуры для вещества и ФФМ, изготовленного из него, одинаковы, что позволяет выбирать материалы из обширного набора известных, обладающих большим диапазоном температур Кюри (до 1121⁰С для кобальта) [2].

Все ФФМ подчиняются закону аддитивности для намагниченности насыщения J_sд гетерогенных систем, который позволяет объяснить пониженную по сравнению с веществом намагниченность ФФМ наличием пор. Намагниченность J_sд ФФМ не может превышать значения К_vJ_s, где J_s - намагниченность насыщения вещества частицы [2]. Определено, что повышенная ( ~ на порядок) напряженность Н_sд при насыщении дисперсной среды объясняется размагничивающим действием совокупности намагниченных тел [2,8,9]. Для ее расчета предложена уточненная формула: Н_sд= Н_s+N_рJ_S [8]. Таким образом, размагничивающее действие дисперсной среды обусловлено наличием пор, которые снижают намагниченность, и размагничивающим действием совокупности тел, которое увеличивает напряженность внешнего магнитного поля. Поэтому напряженность Н_i внутри частицы ФФМ, намагниченного до намагниченности J_д полем с напряженностью Н_д, можно определить по предложенной формуле: Н_i=Н_д-N_дJ_д [8,9]. Здесь коэффициент N_д размагничивания дисперсной среды с К_v>0,4 является переменной (а не постоянной, как считалось до сих пор) величиной, зависящей от напряженности Н_д и намагниченности J_д дисперсной среды. Его значение может быть определено по предложенной формуле N_д=1/k_mд-1/k_m и стремится к N_р=1/3 (в случае дисперсной среды из шариков) при Н_д® H_sд [8,9]. Известные формулы для расчета проницаемости m _д ФФМ по m _i и K_v не точны и требуют существенной доработки после накопления экспериментальных данных. Это накопление и экспрессное определение магнитных свойств рекомендовано проводить в переменном магнитном поле с помощью осциллографических ферротестеров или предложенного индукционного прибора для экспресс-контроля.

Магнитные свойства ФФМ ( m _д, В_i, J) уменьшаются при добавлении к железу химических элементов: С, Мn, Si, S, Р, N и Н. Поэтому ФФМ рекомендовано изготовлять из низкоуглеродистой стали с минимально возможным (по условиям обычной литейной технологии) их содержанием, особенно углерода. Железоуглеродистые частицы желательно изготовлять с ферритной или феррито-перлитной структурой для увеличения m _д, В_i, J. Отжиг ФФМ, особенно в водороде и из чугуна, позволяет в 1,5...3 раза повысить m _д, В_i и J, причем это повышение увеличивается с ростом температуры и длительности отжига. Неферромагнитные включения в ФФМ существенно снижают значения К_v, m _д, В_i и J, и поэтому их содержание в ФФМ не должно превышать 0,5...1% по массе или 2...3% по объему [2].

В зависимости от угла В_е^L между вектором В_е внешнего однородного магнитного поля и линией L, соединяющей центры двух одинаковых контактирующих шаров радиусом а, результат их взаимодействия различен, а именно: при В_е^L=90° (поперечное магнитное поле) шары отталкиваются с силой F_от; при В_е^L=0° (продольное магнитное поле) - притягиваются с максимальной силой F_пр^м; при В_е^L<90° (диагональное магнитное поле) притягиваются с силой F_пр'=F_пр^мсоsВ_е^L [3]. Сила F_пр^м возрастает с увеличением индукции В_е по линейной зависимости, а сила F_от - по параболической квадратичной. Они возрастают также с увеличением размеров шаров и их проницаемости m _i. Однако при появлении и увеличении зазора l₃ между шарами (или параметра l _*=l₃/2а) силы F_пр^м3, F_от³, F_пр’³ очень быстро уменьшаются, т.к. магнитное поле из существенно неоднородного переходит в квазиоднородное. При l_*>1 сила F_пр^м3 обозначена как Кулонова сила. Особо отметим, что во всех случаях сила притяжения превышает силу отталкивания (в 2 и более раз). Это превосходство возрастает с увеличением проницаемости m _i. Так, для m _i=2 отношение F_пр/F_от=3, а для m _i=10 - уже равно 16. Если силы F_пр и F_от разделить на площадь S диаметрального сечения шара, то получим удельные силы s _пр и s _от. Их можно определить также из найденных эмпирических выражений: s _пр=КВ_е и s _от=К_отВ_е², где К и К_от - коэффициенты пропорциональности. При этом показано, что силы s _пр и s _от не зависят от размера шаров и поэтому позволяют определить силы F_пр^м и F_от для пар любых шаров, в т.ч. неодинаковых, т.к. значения этих сил для двух неодинаковых шаров занимают промежуточное положение между значениями соответствующих сил для одинаковых шаров с диаметрами d_м (меньшее значение) и d_б (большее значение). Установлено также, что сила притяжения F_пр^м двух шаров больше ( ~ в 4 раза) силы F_сд сдвига одного шара относительно другого и силы F_м притяжения одного шара к полюсу намагничивающего устройства, но меньше, чем сила притяжения нескольких шаров (трёх, четырёх и т.д.) в цепочке. Помимо перечисленных сил впервые выявлена и определена сила F_в виртуального перехода одного шара относительно другого из положения слабого притяжения с силой F_пр' в положение сильного притяжения с силой F_пр^м. При этом оба шара (или один) поворачиваются. Эта сила действует в относительно слабом магнитном поле и проявляется при индукции В_ев виртуального перехода. При значении индукции В_е, превышающем В_ев, два шара образуют под действием силы F_пр' одну удлиненную частицу, которая поворачивается в магнитном поле под действием вращающего момента М_вр. При применении ФФМ с одинаковыми сферическими частицами на его плоской поверхности П угол В_е^П равен углу В_е^L. Для неодинаковых частиц эти углы не равны, а между линией L и поверхностью П существует угол b =аrcsin(d_б-d_м/d_б+d_м). С увеличением этого угла облегчается виртуальный переход. Установление величины упомянутых сил позволяет (в соответствии с принципом суперпозиции) оценить теоретическую прочность идеальной дисперсной среды путем подсчета суммарных сил (связей), действующих между частицами дисперсной среды, с помощью предложенного аналитического метода. Это проведено для слоев с квадратной и ромбической укладкой и ячеек и фрагментов правильных объемных структур. При этом показано, что наибольшую прочность, устойчивость и наименьшую анизотропию прочности имеет пирамидальная плотнейшая структура с решетками гексагональной и объемноцентрированного куба, составленная из ромбических слоев [3].

Впервые установлено, что в формировании прочности дисперсной среды при воздействии магнитного поля основными являются не только силы притяжения F_пр^м, F_пр', F_пр^м3, F_пр'³, но и силы отталкивания F_от и F_от³, действующие между частицами ФФМ, находящимися как в условиях контакта, так и зазора между ними, не превышающем обычно среднего диаметра частиц [3]. При этом силы притяжения увеличивают прочность ФФМ, а силы отталкивания уменьшают её. Силы притяжения всегда, как минимум в 2 раза, превышают силы отталкивания и достигают максимума при контакте частиц. Разрушение слоя шаров с ромбической укладкой при различных нагрузках (растяжения, сдвига и изгиба) начинается одинаково, а именно: путем разрыва связей F_пр^мсоs30° . Прочность намагниченной дисперсной среды зависит от вида её структуры (кубическая, призматическая, пирамидальная), проницаемости m _i вещества частиц, величины и направления вектора индукции (напряженности) магнитного поля. Она возрастает с увеличением проницаемости m _i, индукции В_e, степени заглубления Ñ (от 0 для кубической структуры до 0,134d_ч для призматической и 0,184d_ч для пирамидальной), коэффициента заполнения K_v, координационного числа n, т.е. при приближении структуры дисперсной среды по параметрам Ñ , K_v и n к пирамидальной, что в реальных ФФМ обеспечивается их уплотнением, которое увеличивает прочность на 10...30%. В простейшей дисперсной среде, состоящей из двух фаз (воздуха В и ферромагнетика Ф в виде частиц) выявлены два типа границ между фазовыми составляющими дисперсной среды (Г₁ и Г₂) и 5 видов распределения этих фаз и установлены связь распределения этих границ и ферромагнитной фазы с анизотропией прочностных свойств дисперсной среды в зависимости от направления вектора индукции В_e. Граница Г₁ разделяет фазы Ф и В, а Г₂ - две фазы Ф в виде частиц, причем при направлении вектора В_e параллельно границе Г₂ между частицами они испытывают силы отталкивания, а перпендикулярно или под углом к ней - силы притяжения [5, 6]. Это имеет место как в идеальной, так и в реальной дисперсной среде. Установлено, что зависимость силы притяжения частиц от направления вектора индукции (напряженности) магнитного поля, распределения ферромагнитной фазы и границ Г₁ и Г₂ и наличие силы отталкивания на границе Г₂ являются причиной анизотропии прочностных свойств намагниченных ФФМ. Анизотропия уменьшается при увеличении степени заглубления Ñ , коэффициента заполнения K_v, координационного числа n и отсутствии протяжённых сквозных каналов в дисперсной среде.

На поверхности реальной намагниченной дисперсной среды всегда имеются между частицами воздушные зазоры l₃ (около одного диаметра частицы и меньше) и поэтому (как установлено) помимо сил притяжения и отталкивания действуют дополнительно: силы F_в виртуального перехода одной сферической частицы относительно других и момент вращения М_вр несферической частицы или совокупности двух и более сферических и несферических частиц. Впервые показано, что флокулизация является результатом упрочнения магнитным полем реальных дисперсных сред в условиях неплотной укладки частиц любой формы в объёме и, особенно, на её поверхности П, приводящей к наличию немагнитных зазоров между частицами, и намагничивания магнитным полем с направлением векторов В_е и Н_е к поверхности П под углом В_е^П=70...90° . В этих условиях сила F_в и (или) момент М_вр являются преобладающими над силами притяжения, действующими на частицу со стороны соседних поверхностных частиц, т.к. зазоры существенно уменьшают силы притяжения. Образованию флокул способствует и сила отталкивания. Флокулы могут появляться и при угле B_е^П=45...70° . Этому способствует: отсутствие или слабое уплотнение ФФМ, учитываемое коэффициентом К_v; изготовление его частиц из веществ с пониженной проницаемостью m _i; малый размер и неправильная форма частиц; наличие неферромагнитных включений, которые действуют как воздушные зазоры. Флокулы никогда не образуются при угле B_e^П<45° , т.к. в этом случае суммарные силы притяжения на отдельную поверхностную частицу со стороны соседних частиц превышают силы виртуального перехода (или вращения) и отталкивания, действующие на эту частицу.

Выявлено, что процесс флокулизации можно разделить на 4 этапа по мере роста флокул и изменения их формы (иглы, треугольники, конусы) при увеличении значения индукции B_e (напряженности Н_е), причем на первом этапе (при малых B_е, когда образуются мелкие флокулы-иглы) наблюдаются два вида флокулизации, а именно: образование флокул поворотом несферических частиц (вид 1) и виртуального перехода одной сферической частицы относительно одной или двух соседних (вид 2). На последующих этапах существенных отличий процесса флокулизации в зависимости от формы частиц не обнаружено.

Доказано, что изделия из ФФМ с несферическими частицами поражаются (при прочих равных условиях) флокулами в большей степени потому, что на каждую частицу, особенно поверхностную, при любом значении B_e действует момент М_вр. ФФМ с мелкими частицами имеет в единице объема и поверхности П большее число частиц и, соответственно, зазоров (при прочих равных условиях). Поэтому флокулами поражается более существенная часть поверхности П (чем у ФФМ с крупными частицами). В реальных ФФМ имеет значение и разность между наибольшим d_б и наименьшим d_м размером его частиц, выражаемая также углом b . Так, у мелкой дроби ДСЛ05 этот угол равен 31° , а у крупной ДСЛ 1,0 только 19° . Поэтому изделия из дроби ДСЛ05 более подвержены флокулизации. Кроме того, для совершения виртуального перехода малой частицей и ее вращения необходимо гораздо меньшее значение индукции В_е. ФФМ с пониженной проницаемостью m _i частиц поражаются флокулами в большей степени вследствие уменьшения преобладания силы притяжения частицы к соседним частицам над силами отталкивания F_от, виртуального перехода F_в и вращения F_вр.

Установлено, что флокулизацию можно уменьшить или устранить: - повышением степени заглубления Ñ , коэффициента заполнения K_v, координационного числа n, размера частиц, проницаемостей m _i и m _д ; - применением ФФМ со сферической формой частиц, по возможности, близких диаметров; - намагничиванием ФФМ существенно неоднородным магнитным полем, градиент которого направлен от поверхности П в толщу ФФМ; - расположением поверхности П как можно ближе к полюсу намагничивающего устройства (через слой ФФМ). Флокулизацию можно устранить направлением вектора В_е под углом B_e^П<70° или применением мер немагнитного происхождения.

При воздействии магнитного поля магнитомягкий ФФМ из несвязного состояния переходит в связное, т.е. из типичного несвязного сыпучего тела, подчиняющего закону Кулона: t _сд=s tgj , становится связным, подчиняющимся также закону Кулона: t _сд=s tgj +С_м, где С_м - магнитная связность. Это подтверждено в результате анализа экспериментов Зальцмана Ю.Е. и наших, а также химических, молекулярных и магнитных сил, обеспечивающих прочность тех или иных литейных форм (стержней), который показал их единую природу – электромагнитную [4]. Показано, что магнитные силы действуют на макроуровне - на расстояниях до 10^-1 см между частицами, а химические и молекулярные - на микроуровне (до 10^-8 и 10^-7 ...10^-6 см соответственно) [7]. Для рассмотрения и описания ФФМ рекомендована континуальная расчетная модель сыпучего тела, как наиболее разработанная и обеспечивающая удовлетворительное совпадение с экспериментальными результатами, а для определения С_м наиболее приемлем из-за достоверности экспериментальный путь. Связность С_м и прочность при сдвиге t _сд могут быть определены с применением двух различных образцов: шарообразного и цилиндрического. Известные формы и параметры цилиндро-конических образцов для определения прочности s _р при растяжении не позволяют найти истинную прочность, т.к. разрушаются преимущественно путем протягивания цилиндрической расчетной части образца из конической с последующим вырывом (или без него). Поэтому теоретически и экспериментально найдены и обоснованы форма и параметры цилиндро-конического образца, коническая часть которого должна иметь угол 2a , определяемый из условия самоторможения частиц в устье конуса, а именно: a ³ 90-j -j ₀-b , где j - угол внутреннего трения ФФМ; j ₀ - угол внешнего трения; b - угол укладки шаров между вертикальной осью и общей нормалью к шарам в точке их соприкосновения. Для литой дроби и латунных захватов угол 2a =36° (в известных образцах 60...90° ). Минимальный диаметр расчетной цилиндрической части образца рекомендуется d_ц=8...10 мм, а ее длина l_ц³ d_ц. Максимальное значение прочности при растяжении (при угле B_е^S_р=90° ) стремится к прочности цепочки частиц. Прочности при сжатии и смятии могут быть оценены двумя различными методами, один из которых предложен автором и заключается в нагружении цилиндрического образца. Для измерения поверхностной твердости в серийном твердомере мод.071 необходимо массивные ферромагнитные части заменить на неферромагнитные. Прочности при срезе, растяжении, сжатии (смятии) и поверхностная твердость Т увеличиваются с повышением напряженности Н_е (индукции B_е) магнитного поля. Они увеличиваются также с повышением магнитной проницаемости m _i вещества частиц ФФМ и m _д самого ФФМ, степени уплотнения ФФМ (до 10...30%) и с уменьшением количества неферромагнитных включений. Кроме того, они зависят от угла B_е^S между направлением вектора индукции В_е и поверхностью S, по которой происходит разрушение (деформация) образца намагниченного ФФМ. Эти зависимости имеют неодинаковый характер (см.табл.) [4].

Так, впервые определено, что при увеличении В_е^S от 0 до 70⁰ твёрдость ФФМ уменьшается по прямолинейной зависимости с появлением флокул во время измерения твёрдости (при угле 50⁰...70⁰). В случае дроби ДСЛ08 и В_е=0,02Т твёрдость изменяется с 60 ед. (при угле 0⁰) до 7 ед. (при 50⁰). Аналогично изменяется прочность при сжатии s _сж. Прочность же при сдвиге t _сд, наоборот, увеличивается с некоторого минимального значения при угле 0⁰ до максимального (при 90⁰) практически по прямолинейной зависимости. Они подтверждают полученные нами теоретические выводы об анизотропии всех видов прочности в зависимости от направления вектора индукции B_е (напряженности Н_е) и являются граничными условиями при прочностных и иных математических расчётах изделий из ФФМ. Прочность ФФМ на сжатие может достигать 1 МПа при B_е^S=0° , а обнаруженное соотношение между s _р и t _сд (при B_е^S=90° ) составляет s _р=(9...10)t _сд. Для срав-нения у сырых песчано-глинистых смесей s _р=(0,38...0,43)t _сд, у пористых металлов s _р=(0,5...0,7)t _сд, а у сплошных (3,0...5,0)t _сд. Легко видеть, что намагниченные ФФМ по этому показателю приближаются к сплошным металлам. Это положительно влияет на получение выступов в магнитной форме.