هل تساءلت يوماً عن كيفية تحول تلك المغناطيسات القوية التي يمكنها التقاط المسامير أو تشغيل المحركات من مواد خام بسيطة إلى أشياء ذات خصائص سحرية تقريباً؟سوف نستكشف عملية تصنيع المغناطيسات ونكشف كيف تلعب معادن المسحوق دوراً حاسماً في إنشائها.
في حين أن هناك العديد من الطرق لتصنيع المغناطيسات، الأكثر شيوعًا واستخدامًا على نطاق واسع هو عملية معدنية المسحوق. بعبارات بسيطة،هذا ينطوي على سحق المواد المختارة إلى مسحوق رقيق للغاية، وضغطها إلى شكل ، ثم تسخينها في درجات حرارة عالية (المعروفة باسم تجميد المرحلة السائلة) لتحقيق التكثيف. تسمى المغناطيسات المنتجة بهذه الطريقة عادة "المغناطيسات المتجمدة".
من مغناطيسات الفيريت (مواد السيراميك) إلى مغناطيسات الأرض النادرة مثل سماريوم كوبالت (SmCo) ونيوديميوم بور الحديد (NdFeB) ، جميعها تعتمد على تقنيات المعادن المسحوقة.باستثناء مغناطيسات الفيرريتجميع مغناطيسات الأرض النادرة هي سبائك معدنية
دعونا ندرس عملية التصنيع خطوة بخطوة لمغناطيس الأرض النادرة (كوبالت الساماريوم والبورون الحديدي النيوديميوم):
تبدأ العملية بوضع المواد الخام المطلوبة في فرن ذوبان التحريض تحت حماية الفراغ أو الغازات الخاملة. وهذا يمنع الأكسدة في درجات الحرارة العالية،ضمان نقاء السبائك وأدائها.
يتم تبريد السبائك المنصهرة بسرعة وتصلبها من خلال إحدى الطرق:
يتم تقسيم هذه "القطع" المعدنية المتصلبة وتحليلها إلى مسحوق فائق الدقة قطرها ما بين 3 إلى 7 ميكرونات. هذا المسحوق فعال للغاية ويمكن أن يحترق تلقائيًا في الهواء،تتطلب التعامل الصارم مع الأكسجين.
ضغط المسحوق هو خطوة حاسمة في تصنيع المغناطيس ، بهدف محاذاة التوجه المغناطيسي لجميع جزيئات المسحوق بشكل موحد قدر الإمكان. هناك العديد من طرق الضغط الأساسية:
يتم تحميل الكرات المغناطيسية الفارغة في "القوارب" ووضعها في أفران التخمير الفراغية للتخمير عالي درجة الحرارة. درجات حرارة التخمير المحددة، مستويات الفراغ،أو الغازات الجوية الخاملة يتم التحكم بها بدقة وفقا لنوع المغناطيس ودرجة.
بعد التجفيف، يتم تبريد المغناطيسات إلى درجة حرارة الغرفة وتخضع لتسخين منخفض درجة الحرارة لتعزيز الاستقرار المغناطيسي.
لاحظ أن المغناطيسات تتعرض للتقلص الخطي بنسبة 15-20٪ أثناء التجفيف. المغناطيسات المتجففة لها أسطح خشنة ودقة مقاسية ضعيفة ، ولا تمتلك في البداية أي خصائص مغناطيسية.
المغناطيسات المختلطة تتطلب العديد من عمليات التشطيب قبل أن تكون جاهزة للتطبيقات العملية
تتضمن عملية التشطيب الأكثر شيوعًا:
بالنسبة للأشكال الفريدة مثل الأقواس أو خبز الخبز، يمكن أن تخلق عجلات الطحن الماسية الشكل الأبعاد النهائية مباشرة.عادة ما تستخدم معالجة التفريغ الكهربائي (EDM).
بالنسبة للإنتاج على نطاق واسع (عادة أكثر من 5000 وحدة) ، فإن القوالب المخصصة للضغط تكون أكثر اقتصادية.يتم تفضيل التصنيع من مواد كتلة.
المغناطيسات المصنعة غالبا ما يكون لها حواف حادة عرضة للشظايا. الحل الأكثر شيوعًا هو التأرجح الهزازي في الوسائط الهشاشة لإزالة الحواف الحادة ، مما يخلق عادة 0.005 إلى 0.015 بوصة (0.127 إلى 0.38 ملم) نصف قطره.
مغناطيسات NdFeB عرضة بشكل خاص للصدأ والتفاعلات الكيميائية ، مما يتطلب طلاءات واقية. وتشمل الطلاءات الشائعة الراتنج الايبوكسي ، النيكل الكهربائي ، الألومنيوم IVD ،أو مجموعات مختلفةيمكن أيضا استخدام طبقات التحويل مثل الزنك أو الفوسفات الحديدي كطبقات أساسية.
بعد تصنيعها، تخضع المغناطيسات "للشحن" لتطوير مجالاتها المغناطيسية الخارجية. ويمكن القيام بذلك في المواد الكهربائية أو مع الأجهزة المصممة خصيصًا التي تخلق أنماط مجال فريدة.يمكن مغناطيس الجمعيات الكبيرة كوحدات كاملة لتجنب التعامل مع المغناطيسات القوية في حالتها المشحونة.
تتطلب بعض التطبيقات معالجة الاستقرار أو المعايرة. تتضمن معالجة الاستقرار تكييف المغناطيسات مسبقاً لمنع فقدان التدفق اللاحق أثناء الاستخدام.المقاييس تقلل من نطاق الأداء عبر مجموعة من المغناطيستتطلب هذه العمليات مراقبة دقة في الفرن عالي درجة الحرارة أو مع مجالات مغناطيسية معاكسة النبض تحت طاقة الانهيار الكاملة.
هل تساءلت يوماً عن كيفية تحول تلك المغناطيسات القوية التي يمكنها التقاط المسامير أو تشغيل المحركات من مواد خام بسيطة إلى أشياء ذات خصائص سحرية تقريباً؟سوف نستكشف عملية تصنيع المغناطيسات ونكشف كيف تلعب معادن المسحوق دوراً حاسماً في إنشائها.
في حين أن هناك العديد من الطرق لتصنيع المغناطيسات، الأكثر شيوعًا واستخدامًا على نطاق واسع هو عملية معدنية المسحوق. بعبارات بسيطة،هذا ينطوي على سحق المواد المختارة إلى مسحوق رقيق للغاية، وضغطها إلى شكل ، ثم تسخينها في درجات حرارة عالية (المعروفة باسم تجميد المرحلة السائلة) لتحقيق التكثيف. تسمى المغناطيسات المنتجة بهذه الطريقة عادة "المغناطيسات المتجمدة".
من مغناطيسات الفيريت (مواد السيراميك) إلى مغناطيسات الأرض النادرة مثل سماريوم كوبالت (SmCo) ونيوديميوم بور الحديد (NdFeB) ، جميعها تعتمد على تقنيات المعادن المسحوقة.باستثناء مغناطيسات الفيرريتجميع مغناطيسات الأرض النادرة هي سبائك معدنية
دعونا ندرس عملية التصنيع خطوة بخطوة لمغناطيس الأرض النادرة (كوبالت الساماريوم والبورون الحديدي النيوديميوم):
تبدأ العملية بوضع المواد الخام المطلوبة في فرن ذوبان التحريض تحت حماية الفراغ أو الغازات الخاملة. وهذا يمنع الأكسدة في درجات الحرارة العالية،ضمان نقاء السبائك وأدائها.
يتم تبريد السبائك المنصهرة بسرعة وتصلبها من خلال إحدى الطرق:
يتم تقسيم هذه "القطع" المعدنية المتصلبة وتحليلها إلى مسحوق فائق الدقة قطرها ما بين 3 إلى 7 ميكرونات. هذا المسحوق فعال للغاية ويمكن أن يحترق تلقائيًا في الهواء،تتطلب التعامل الصارم مع الأكسجين.
ضغط المسحوق هو خطوة حاسمة في تصنيع المغناطيس ، بهدف محاذاة التوجه المغناطيسي لجميع جزيئات المسحوق بشكل موحد قدر الإمكان. هناك العديد من طرق الضغط الأساسية:
يتم تحميل الكرات المغناطيسية الفارغة في "القوارب" ووضعها في أفران التخمير الفراغية للتخمير عالي درجة الحرارة. درجات حرارة التخمير المحددة، مستويات الفراغ،أو الغازات الجوية الخاملة يتم التحكم بها بدقة وفقا لنوع المغناطيس ودرجة.
بعد التجفيف، يتم تبريد المغناطيسات إلى درجة حرارة الغرفة وتخضع لتسخين منخفض درجة الحرارة لتعزيز الاستقرار المغناطيسي.
لاحظ أن المغناطيسات تتعرض للتقلص الخطي بنسبة 15-20٪ أثناء التجفيف. المغناطيسات المتجففة لها أسطح خشنة ودقة مقاسية ضعيفة ، ولا تمتلك في البداية أي خصائص مغناطيسية.
المغناطيسات المختلطة تتطلب العديد من عمليات التشطيب قبل أن تكون جاهزة للتطبيقات العملية
تتضمن عملية التشطيب الأكثر شيوعًا:
بالنسبة للأشكال الفريدة مثل الأقواس أو خبز الخبز، يمكن أن تخلق عجلات الطحن الماسية الشكل الأبعاد النهائية مباشرة.عادة ما تستخدم معالجة التفريغ الكهربائي (EDM).
بالنسبة للإنتاج على نطاق واسع (عادة أكثر من 5000 وحدة) ، فإن القوالب المخصصة للضغط تكون أكثر اقتصادية.يتم تفضيل التصنيع من مواد كتلة.
المغناطيسات المصنعة غالبا ما يكون لها حواف حادة عرضة للشظايا. الحل الأكثر شيوعًا هو التأرجح الهزازي في الوسائط الهشاشة لإزالة الحواف الحادة ، مما يخلق عادة 0.005 إلى 0.015 بوصة (0.127 إلى 0.38 ملم) نصف قطره.
مغناطيسات NdFeB عرضة بشكل خاص للصدأ والتفاعلات الكيميائية ، مما يتطلب طلاءات واقية. وتشمل الطلاءات الشائعة الراتنج الايبوكسي ، النيكل الكهربائي ، الألومنيوم IVD ،أو مجموعات مختلفةيمكن أيضا استخدام طبقات التحويل مثل الزنك أو الفوسفات الحديدي كطبقات أساسية.
بعد تصنيعها، تخضع المغناطيسات "للشحن" لتطوير مجالاتها المغناطيسية الخارجية. ويمكن القيام بذلك في المواد الكهربائية أو مع الأجهزة المصممة خصيصًا التي تخلق أنماط مجال فريدة.يمكن مغناطيس الجمعيات الكبيرة كوحدات كاملة لتجنب التعامل مع المغناطيسات القوية في حالتها المشحونة.
تتطلب بعض التطبيقات معالجة الاستقرار أو المعايرة. تتضمن معالجة الاستقرار تكييف المغناطيسات مسبقاً لمنع فقدان التدفق اللاحق أثناء الاستخدام.المقاييس تقلل من نطاق الأداء عبر مجموعة من المغناطيستتطلب هذه العمليات مراقبة دقة في الفرن عالي درجة الحرارة أو مع مجالات مغناطيسية معاكسة النبض تحت طاقة الانهيار الكاملة.
