پیشرفت های فلزات سازی پودر، قدرت آهنربا را افزایش می دهد

تا حالا فکر کردي که چطور اين آهنرباهاي قدرتمند که مي تونن ميخ ها رو بردارند يا موتورها رو رانند از مواد اوليه غير قابل ملاحظه به اجسامي با خواص تقريباً جادويي تبديل ميشن؟ما فرآیند ساخت آهنربا را بررسی خواهیم کرد و نشان خواهیم داد که چگونه فلزات سازی پودر نقش مهمی در ایجاد آنها دارد.

در حالی که روش های مختلفی برای تولید آهنربا وجود دارد، رایج ترین و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد فرآیند فلزات سازی پودر است.این شامل خرد کردن مواد انتخاب شده به پودر بسیار نازک است، فشار آن به شکل و سپس گرم کردن آن در دمای بالا (که به عنوان سینتر کردن فاز مایع شناخته می شود) برای دستیابی به چگالی.

از مغناطیس های فرایت (یک ماده سرامیکی) تا مغناطیس های زمین های نادر مانند کوبالت ساماریوم (SmCo) و بور آهن نئودیمیوم (NdFeB) ، همه به تکنیک های فلزات سازی پودر متکی هستند.با استثنا از آهنربا های فرایت، تمام آهنرباها از زمین های نادر آهن آلات فلزی هستند.

بیایید فرآیند تولید گام به گام برای آهنرباهای زمین های نادر (کوبالت ساماریوم و بور آهن نئودیمیوم) را بررسی کنیم:

این فرآیند با قرار دادن مواد خام مورد نیاز در یک کوره ذوب تحرک تحت خلاء یا حفاظت از گاز بی اثر آغاز می شود. این باعث جلوگیری از اکسیداسیون در دمای بالا می شود.اطمینان از خلوص و عملکرد آلیاژ.

آلیاژ ذوب شده با یکی از چندین روش سریع خنک و جامد می شود:

• از مواد معدنی:ریختن مستقیم به قالب ها برای شکل دادن لوله های فلزی
• چرخاندن ذوب:ریختن بر روی یک چرخ خنک سریع برای تولید فلک نازک
• ریختن نوار:استفاده از ماشین ریخته گری نوار برای تولید مستمر نوارهای فلزی نازک

این قطعات فلزی جامد شکسته می شوند و به پودر فوق العاده ظریف با قطر بین 3 تا 7 میکران خرد می شوند. این پودر بسیار واکنش پذیر است و می تواند به طور خودکار در هوا احتراق کند،که نیاز به دستکاری بدون اکسیژن دارد.

فشرده سازی پودر یک مرحله حیاتی در تولید آهنربا است که هدف آن هماهنگی جهت مغناطیسی تمام ذرات پودر به صورت یکنواخت ممکن است. چندین روش فشرده سازی اصلی وجود دارد:

• فشار محوری/عرضی:پودر در حفره قالب ریخته می شود و تحت فشار یک ضربه فشرده می شود. قبل از فشار، یک میدان مغناطیسی جهت گیری برای جهت گیری ذرات پودر در یک جهت خاص اعمال می شود.
• فشار ایزواستاتیک:پودر در یک ظرف انعطاف پذیر، مهر و موم شده، تحت یک میدان مغناطیسی موازی قرار می گیرد،و سپس در یک پریس ایزواستاتیک قرار داده می شود که در آن فشار مایع (معمولا روغن هیدرولیک یا آب) به طور یکسان از همه جهت ها اعمال می شود.

مقناطیس های خالی فشار داده شده در "قایق" بارگذاری می شوند و در اجاق های سینتر کردن خلاء برای سینتر کردن دمای بالا قرار می گیرند. دمای سینتر کردن خاص، سطوح خلاء،یا اتمسفرهای گازی بی اثر با دقت بر اساس نوع و درجه مغناطیس کنترل می شوند..

پس از سینتر کردن، آهنرباها به دمای اتاق خنک می شوند و برای افزایش ثبات مغناطیسی در دمای پایین از آن استفاده می کنند.

توجه داشته باشید که در طول سینتر کردن ، آهنرباها از 15 تا 20 درصد کوچک شدن خطی رنج می برند. آهنرباهای سینتر شده دارای سطوح خشن ، دقت ابعاد ضعیف هستند و در ابتدا هیچ خاصیت مغناطیسی ندارند.

آهنرباهای سینتر شده قبل از اینکه برای کاربردهای عملی آماده شوند، به چندین فرآیند تکمیل نیاز دارند.

متداول ترین فرآیند تکمیل شامل:

• خرد کردن سطح برای مسطح بودن و موازی
• برش قطر بیرونی/داخلی برای دقت ابعاد
• برش بلوک های بزرگ تر آهنربا به اندازه های کوچکتر

برای اشکال منحصر به فرد مانند قوس ها یا نان ها، چرخ های تراش الماس شکل گرفته می توانند ابعاد نهایی را مستقیماً ایجاد کنند. برای دسته های کوچک از اشکال پیچیده،ماشین آلات تخلیه الکتریکی (EDM) به طور معمول استفاده می شود.

برای تولید در مقیاس بزرگ (معمولا بیش از 5000 واحد) ، قالب های سفارشی برای فشار اقتصادی تر هستند.ماشینکاری از مواد بلوکی ترجیح داده می شود..

آهنرباهای فرآوری شده اغلب لبه های تیز دارند که مستعد پاره شدن هستند. رایج ترین راه حل برای حذف لبه های تیز، لرزش در رسانه های خیس است که به طور معمول باعث ایجاد یک 0.005 تا 0.015 اینچ (0.127 تا 0.0.38 میلی متر) شعاع

آهنرباهای NdFeB به ویژه در برابر زنگ و واکنش های شیمیایی حساس هستند و به پوشش های محافظتی نیاز دارند. پوشش های رایج شامل رزین اپوکسی، نیکل الکترولیتی، آلومینیوم IVD،یا ترکیب های مختلفپوشش های تبدیل مانند روی یا فسفات آهن نیز می توانند به عنوان لایه های پایه استفاده شوند.

بعد از تولید، آهنرباها برای توسعه میدان های مغناطیسی خارجی خود "شارژ" می شوند. این کار می تواند در سولنئودها یا با وسایل خاص طراحی شده انجام شود که الگوهای منحصر به فرد میدان را ایجاد می کنند.تجمعات بزرگ ممکن است به عنوان واحدهای کامل مغناطیس شوند تا از دست دادن آهنرباهای قدرتمند در حالت شارژ آنها جلوگیری شود.

برخی از برنامه ها نیاز به درمان ثبات یا کالیبراسیون دارند. درمان ثبات شامل پیش شرطی کردن آهنرباها برای جلوگیری از از دست دادن جریان بعدی در طول استفاده است.کالیبراسیون محدوده عملکرد را در یک دسته از آهنرباها محدود می کنداین فرآیندها نیاز به کنترل دقیق در فر های با دمای بالا یا با میدان های مغناطیسی پالس معکوس زیر قدرت کامل شکست دارند.