Iš ko pagaminti diskiniai magnetai? Išsamus vadovas

Diskiniai magnetai, dar vadinami apvaliaisiais arba cilindriniais magnetais, yra neįtikėtinai naudingi įvairiose srityse. Tačiau iš ko tiksliai pagaminti šie stiprūs magnetai?

Šiame išsamiame vadove, kaip profesionalus diskinių magnetų gamintojas, pateiksime viską, ką reikia žinoti apie šiuolaikinių diskinių magnetų sudėtį ir gamybą.

Diskinių magnetų medžiagų apžvalga

Dažniausiai pasitaikantys diskiniai magnetai šiandien gaminami iš neodimio geležies boras (NdFeB). NdFeB, dar vadinamas neodimio magnetais arba neo magnetais, pasižymi didžiausiu magnetiniu stiprumu tūrio vienetui iš visų nuolatinių magnetų medžiagų.

NdFeB diskiniai magnetai yra sudaryti iš neodimio, geležies ir boro kaip pagrindinių sudedamųjų dalių. Kiti elementai, pavyzdžiui, disprozis, praseodimis, kobaltas, nikelis, niobis ir aliuminis, gali būti pridedami nedideliais kiekiais, kad pagerintų tam tikras savybes.

Pavyzdžiui, disprozis ir praseodimis padeda padidinti atsparumą korozijai. Kobaltas didina Kiuriu temperatūrą. Nikelio ir vario dangos apsaugo nuo oksidacijos.

Samario kobaltas (SmCo) yra dar viena pagrindinė retųjų žemių magnetų medžiaga, naudojama diskiniams magnetams, kai reikalingas stabilumas aukštoje temperatūroje. SmCo pasižymi puikiu atsparumu demagnetizacijai, nors jų magnetinis stipris, palyginti su NdFeB, yra mažesnis.

Taip pat yra keraminiai arba feritiniai magnetai, kuriuos sudaro stroncio karbonato ir geležies oksido junginiai. Nors keraminiai diskiniai magnetai yra ne tokie galingi kaip retųjų žemių magnetai, jų privalumai yra maža kaina ir atsparumas korozijai.

Gamybos procesas NdFeB disko magnetai

Gaminant galingus NdFeB magnetus reikia kruopščiai kontroliuoti sudėtingą, kelių etapų precizišką procesą:

1. Lydinio susidarymas

Grynas neodimis, geležis, boras ir kiti elementai pirmiausia išlydomi į lydinio mišinį indukcinėse lydymo krosnyse. Tada skystas lydinio mišinys liejamas į luitus.

2. Dekrepitacija ir frezavimas srove

Trapūs lydinio luitai susmulkinami naudojant vandenilio dujas, kad būtų suskaidyti į magnetinius miltelius. Tada šie milteliai smulkiai sumalami reaktyviniame malūne, kad vidutinis dalelių dydis būtų apie 3 mikronus.

3. Paspauskite

NdFeB milteliai įspaudžiami į liejimo formą, naudojant ekstremalius ašinio, skersinio arba izostatinio slėgio metodus. Miltelių dalelėms orientuoti naudojamas išlyginamasis magnetinis laukas.

4. Sukepinimas

Suspaustas "žalias" magneto korpusas sukepinamas temperatūroje, artimoje lydymosi temperatūrai, todėl dalelės susijungia. Šio proceso metu magnetas susitraukia ir sutankėja.

5. Atkaitinimas ir grūdinimas

Sukepintas magnetas greitai kaitinamas, mirkomas ir aušinamas (grūdinamas), kad susidarytų optimali metalurginė mikrostruktūra ir kristalų išsidėstymas.

6. Apdirbimas

Trapiam sukepintam magneto blokui reikia deimantinių pjovimo įrankių, kad jis būtų supjaustytas ir nušlifuotas iki galutinių matmenų. Skylės ir kitos sudėtingos formos gali būti išpjaunamos viela naudojant EDM stakles.

7. Dengimas ir dengimas

Apsauginė danga, pavyzdžiui, nikelio, vario ir nikelio, yra padengiama apsaugine danga, kad apsaugotų nuo korozijos veiksnių. Gali būti dedamos ir kitos funkcinės dangos.

8. Įmagnetinimas

Paruoštas magnetas gauna stiprų prisotinimo impulsą magnetizatoriuje, kad magnetiniai domenai būtų orientuoti optimaliam magnetiniam veikimui užtikrinti.

Tai yra pagrindiniai žingsniai gaminant šiuolaikinius neodimio diskinius magnetus! Toliau panagrinėkime klijuotų ir keraminių magnetų gamybos procesą.

Kaip gaminami klijuoti diskiniai magnetai

Klijuotiems magnetams gaminti taikomas kitoks požiūris:

1. Smūginis frezavimas

Kaip ir sukepinti magnetai, surištieji magnetai pradedami gaminti iš suirusio NdFeB lydinio, kuris smulkiai sumalamas į magnetinius miltelius. Siekiant homogenizuoti mišinį, į reaktyvinį malūną įpilamas rišamasis polimeras.

2. Maišymas su polimeru

Milteliai toliau maišomi su plastikiniu arba elastomeriniu rišamuoju polimeru, tepalais ir kietinimo medžiagomis. Siekiama tolygiai padengti kiekvieną miltelių dalelę.

3. Presavimas ir kietinimas

Žaliavų mišinys presuojamas į disko magneto formą naudojant suspaudimo arba įpurškimo liejimo būdą. Jis kietėja aukštoje temperatūroje, todėl polimeras susigeria aplink miltelių daleles.

4. Magnetizavimas

Sukietėjusį surištą magneto korpusą galima įmagnetinti kaip ir sukepintą detalę. Tačiau dėl to, kad nemagnetinė rišamoji medžiaga užima tam tikrą tūrį, magnetinis stipris yra mažesnis tam pačiam dydžiui.

5. Danga (neprivaloma)

Po įmagnetinimo galima padengti apsaugine danga, kad padidėtų atsparumas korozijai ir įbrėžimams.

Taigi, apibendrinant galima teigti, kad surištieji diskiniai magnetai sukepinimo fazę pakeičia polimerine matrica, kuri sulaiko magnetines daleles.

Naudojant rišiklį galima kurti sudėtingesnes formas, tačiau ribojamos šiluminės ir magnetinės savybės. Dabar pažvelkime į įprastinę keraminių magnetų gamybą.

Keraminio disko magneto sudėtis ir gamyba

1. Miltelių paruošimas

Diskiniai magnetai pradedami nuo miltelių paruošimo. Geležies oksidas yra redukuojamas iš geležies pirmtako ir malamas rutuliniu malūnu iki maždaug 2 mikronų dydžio dalelių. Deoksidavus ir išdžiovinus gautus geležies miltelius, jie pasižymi minkštais feromagnetiniais savybėmis.

Stroncio karbonato milteliai taip pat pasveriami ir sumalami taip, kad atitiktų pasirinktą stechiometriją.

2. Maišymas ir kalcinavimas

Geležies ir stroncio karbonato milteliai kruopščiai sumaišomi, kad būtų užtikrintas visos partijos homogeniškumas. Sumaišyti milteliai kalcinuojami 900-1000 °C temperatūroje, kad būtų pašalinti lakieji junginiai, pvz. CO2 ir sureguliuokite miltelių paviršiaus cheminę sudėtį.

3. Sutankinimas

Po rutulinio malimo ir rišamosios medžiagos pridėjimo keramikos milteliai sutankinami į diskinių magnetų žaliuosius kompaktus, naudojant taikomą magnetinį lauką, panašiai kaip NdFeB analogai. Kad būtų pasiektas reikiamas žaliojo magneto tankis, reikia maždaug 100-300 MPa slėgio.

4. Sukepinimas

Tada sutankinti ferito diskai ilgai degami maždaug 1200 °C temperatūroje labai oksiduojančioje krosnies atmosferoje, kad visiškai sutankėtų, tačiau nesumažėtų geležies oksido kiekis.

5. Apdirbimas ir bandymai

Sukepinti feritiniai magnetai gali būti šlifuojami iki leistinų nuokrypių prieš atliekant galutinius savybių, tokių kaip magnetinis stipris ir varža, patikrinimus. Papildomai nemagnetinama, nes feritas jau yra įmagnetintas sutankinimo etape.

Taigi, apibendrinant galima teigti, kad įprastinis miltelių metalurgijos metodas leidžia ekonomiškai gaminti keraminius feritinius magnetus, naudojant paprastus žaliavinius pirmtakus, nesudėtingą apdorojimą ir nenaudojant sunkiųjų retųjų žemių.

Pasirinkus tinkamą disko magneto sudėtį

Dabar, kai apžvelgėme pagrindinių diskinių magnetų tipų gamybos procesus, kaip išsirinkti geriausią medžiagą savo reikmėms?

Pateikiame trumpą lyginamąją lentelę, kurioje pateikiami santykiniai magnetinio stiprumo, ribinės temperatūros, atsparumo korozijai ir kainos. įprastoms diskinių magnetų medžiagoms:

Neodimio (NdFeB) diskiniai magnetai pasižymi stipriausiomis magnetinėmis savybėmis tūrio vienetui, tačiau yra pažeidžiami oksidacijos ir magnetizmo praradimo, kai temperatūra viršija 80 °C.

Samario kobaltas (SmCo) dėl didesnio atsparumo temperatūrai ir korozijai, taip pat dėl didesnių žaliavų sąnaudų, prarandama dalis neodimio magnetinio stiprumo.

Priklijuotas neodimis pasižymi neprilygstamomis NdFeB miltelių savybėmis, tačiau yra sujungti į lengvai formuojamą polimerinę matricą, kuri sumažina maksimalią eksploatavimo temperatūrą.

Galiausiai, keraminiai (feritiniai) magnetai sudarytos iš bario arba stroncio ferito, pasižymi mažiausia magnetine galia, tačiau geriausiu atsparumu korozijai ir šiluminėmis savybėmis bei labai mažomis sąnaudomis.

Pagrindinės išvados apie disko magneto sudėtį

Tai užbaigia mūsų nuodugnų žvilgsnį į tai, ką šiuolaikinis diskiniai magnetai ir kaip veikia pagrindiniai gamybos procesai. Pateikiame keletą svarbiausių žinių:

• Diskinius magnetus daugiausia sudaro neodimio geležies boras (NdFeB), samario kobaltas (SmCo), surištas NdFeB arba keramika/feritas kaip magnetinė medžiaga.
• Neodimio magnetai pasižymi didžiausiu stiprumu, tačiau yra mažiau atsparūs karščiui ir korozijai. SmCo keičia kai kurias magnetines savybes į žymiai geresnį šiluminį stabilumą ir atsparumą korozijai.
• Priklijuoti magnetai pasižymi vidutiniu magnetiniu stiprumu ir patogiu formavimu, tačiau žemesnėmis temperatūros ribomis. Keraminiai/feritiniai magnetai pasižymi mažiausiu galingumu ir išskirtiniu terminiu bei cheminiu patvarumu.
• Tokie gamybos būdai, kaip indukcinis lydymas, srautinis frezavimas, presavimas, sukepinimas, apdirbimas, dengimas ir įmagnetinimas, paverčia šiuos lydinius tiksliais diskiniais magnetais.
• Optimalios disko magneto sudėties pasirinkimas priklauso nuo jūsų magnetinio stiprumo, darbinės temperatūros diapazono, atsparumo aplinkai, mechaninių poreikių, geometrinių apribojimų ir biudžeto, be kita ko, nuo konkrečių taikymo veiksnių.

Tikimės, kad šis vadovas leido jums susipažinti su šiuolaikinių diskinių magnetų medžiagų mokslu ir inžinerija. Praneškite man komentaruose, jei turite kitų klausimų!