Προόδους στη μεταλλουργία σκόνης Ενισχύουν την αντοχή των μαγνητών

Αναρωτηθήκατε ποτέ πώς αυτοί οι ισχυροί μαγνήτες που μπορούν να μαζέψουν καρφιά ή να οδηγήσουν κινητήρες μετατρέπονται από ασήμαντες πρώτες ύλες σε αντικείμενα με σχεδόν μαγικές ιδιότητες;Θα εξερευνήσουμε τη διαδικασία κατασκευής των μαγνητών και θα αποκαλύψουμε πώς η μεταλλουργία σκόνης παίζει κρίσιμο ρόλο στη δημιουργία τους..

Ενώ υπάρχουν διάφορες μεθόδοι για την κατασκευή μαγνητών, η πιο διαδεδομένη και ευρέως χρησιμοποιούμενη είναι η διαδικασία μεταλλουργίας σκόνης.Αυτό περιλαμβάνει τη θρυμματοποίηση επιλεγμένων υλικών σε εξαιρετικά λεπτές σκόνεςΟι μαγνήτες που παράγονται με αυτόν τον τρόπο ονομάζονται συνήθως "συντηρημένοι μαγνήτες".

Από τους μαγνήτες φερριτίου (ένα κεραμικό υλικό) έως τους μαγνήτες σπάνιων γαιών όπως το κοβάλτιο σαμαρίου (SmCo) και το βόριο νεοδύμιο σιδήρου (NdFeB), όλοι βασίζονται σε τεχνικές μεταλλουργίας σκόνης.με εξαίρεση τους μαγνήτες φερριτών, όλοι οι μαγνήτες σπάνιων γαιών είναι κράματα μετάλλων.

Ας εξετάσουμε τη διαδικασία κατασκευής σταδιακά για μαγνήτες σπάνιων γαιών (κοβάλτιο σαμαρίου και βόριο νεωδίμου σιδήρου):

Η διαδικασία ξεκινά με την τοποθέτηση των απαιτούμενων πρώτων υλών σε φούρνο τήξης επαγωγής υπό προστασία κενού ή αδρανών αερίων.διασφάλιση της καθαρότητας και των επιδόσεων του κράματος.

Το λιωμένο κράμα ψύχεται και στερεώνεται γρήγορα με μία από τις παρακάτω μεθόδους:

• Άλλες συσκευές για την κατασκευή καυσίμωνΧύσιμο απευθείας σε καλούπια για να σχηματιστούν μεταλλικές ίνγκλες
• Επίδειξη σιδηροτροφίας:Χύσιμο σε ένα ταχέως περιστρεφόμενο ψυχρό τροχό για την παραγωγή λεπτών νιφάδων
• Ρήψη ταινιών:Χρησιμοποιώντας μηχανή χύτευσης ταινιών για συνεχή παραγωγή λεπτών ταινιών μετάλλου

Τα στερεωμένα αυτά "κομμάτια" μετάλλου διασπώνται και αλέθονται σε υπερτελή σκόνη με διάμετρο 3 έως 7 μικρών.που απαιτούν αυστηρό χειρισμό χωρίς οξυγόνο.

Η πίεση σκόνης είναι ένα κρίσιμο βήμα στην κατασκευή μαγνητών, με στόχο την ευθυγράμμιση του μαγνητικού προσανατολισμού όλων των σωματιδίων σκόνης όσο το δυνατόν ομοιόμορφα.

• Αξιακή/διατοπική πίεση:Πριν από την πίεση, εφαρμόζεται ένα μαγνητικό πεδίο ευθυγράμμισης για να προσανατολίσει τα σωματίδια σκόνης σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.
• Ισωστατική πίεση:Η σκόνη φορτώνεται σε ένα εύκαμπτο δοχείο, σφραγισμένο, υποβάλλεται σε μαγνητικό πεδίο ευθυγράμμισης,και στη συνέχεια τοποθετείται σε ισόστατο πρέσο όπου η πίεση του υγρού (συνήθως υδραυλικό λάδι ή νερό) εφαρμόζεται ομοιόμορφα από όλες τις κατευθύνσεις.

Τα τεντωμένα άδεια μαγνήτα φορτώνονται σε "βάρκες" και τοποθετούνται σε κενό κεντροσυσσωρευτών για υψηλής θερμοκρασίας συσσωρευτές.ή ατμόσφαιρες αδρανών αερίων ελέγχονται με ακρίβεια ανάλογα με τον τύπο και την ποιότητα του μαγνήτη.

Μετά τη συγκόλληση, οι μαγνήτες ψύχονται σε θερμοκρασία δωματίου και υποβάλλονται σε επίδραση χαμηλής θερμοκρασίας για να ενισχύσουν τη μαγνητική σταθερότητα.

Σημειώστε ότι κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, οι μαγνήτες παρουσιάζουν γραμμική συρρίκνωση 15-20%.

Οι συμπιεσμένοι μαγνήτες απαιτούν αρκετές διαδικασίες τελειοποίησης πριν είναι έτοιμοι για πρακτική εφαρμογή.

Η πιο κοινή διαδικασία τελικής επεξεργασίας περιλαμβάνει:

• Στρίψιμο επιφάνειας για επίπεδη και παράλληλα
• Στρίψιμο εξωτερικής/εσωτερικής διαμέτρου για ακρίβεια διαστάσεων
• Κόψιμο μεγαλύτερων μαγνητικών μπλοκ σε μικρότερα μεγέθη

Για μοναδικά σχήματα όπως τόξα ή ψωμιά, οι σχηματισμένοι πλέκτες διαμαντιών μπορούν να δημιουργήσουν τις τελικές διαστάσεις απευθείας.χρησιμοποιείται συνήθως μηχανική ηλεκτρικής εκφόρτωσης (EDM).

Για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας (συνήθως πάνω από 5.000 μονάδες), τα ειδικά καλούπια για πίεση αποδεικνύονται πιο οικονομικά.Προτιμάται η επεξεργασία από υλικά μπλοκ..

Οι μηχανοποιημένοι μαγνήτες έχουν συχνά αιχμηρές άκρες που είναι επιρρεπείς σε θραύσματα..38 mm) ακτίνας.

Οι μαγνήτες NdFeB είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στη σκουριά και τις χημικές αντιδράσεις, απαιτώντας προστατευτικές επικάλυψεις.ή διάφορους συνδυασμούςΩς στρώματα βάσης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν επιχρίσεις μετατροπής όπως ψευδάργυρος ή φωσφορικό σίδηρο.

Μετά την κατασκευή, οι μαγνήτες υποβάλλονται σε "φόρτιση" για να αναπτύξουν τα εξωτερικά μαγνητικά τους πεδία.Μεγάλα συγκροτήματα μπορούν να μαγνητιστούν ως πλήρεις μονάδες για να αποφευχθεί η χειρισμός ισχυρών μαγνητών στην φορτισμένη τους κατάσταση.

Ορισμένες εφαρμογές απαιτούν θεραπεία σταθερότητας ή βαθμονόμηση.Η βαθμονόμηση περιορίζει το εύρος των επιδόσεων σε μια παρτίδα μαγνητώνΟι διαδικασίες αυτές απαιτούν προσεκτικό έλεγχο σε φούρνους υψηλής θερμοκρασίας ή με μαγνητικά πεδία αντίστροφου παλμού κάτω από την πλήρη ισχύ διάσπασης.