عملية تصنيع المغناطيسات المختلفة - الدليل النهائي

يتكون المغناطيس من أجسام أو مواد يمكنها إنشاء مجال مغناطيسي والتأثير على المواد المغناطيسية الحديدية على مقربة منها. عادةً ما يتميز المغناطيس بقطب مغناطيسي ينبعث منه المجال المغناطيسي.

في هذا الدليل، سوف تتعلم في هذا الدليل كيفية تصنيع المغناطيس.

تصنيف المغناطيسات

قبل مناقشة عملية تصنيع المغناطيس، من المهم ملاحظة التصنيفات المختلفة للمغناطيس على النحو التالي:

1. مغناطيسات مؤقتة

هذه هي المواد التي تصبح مغناطيسية عندما يكون هناك المجال المغناطيسي ولا يمكنها أن تتحمل نفسها بنفسها. تشمل: الحديد اللين وبعض سبائكه مثل البيرمالوي (الحديد والنيكل) والمسامير ومشابك الورق.

2. مغناطيسات كهربائية

 

مع هذه المغناطيسات، يقوم سلك ملفوف على قلب معدني بتوليد مغناطيسية عندما يتدفق التيار عبر السلك.

يتم فقدان المجال المغناطيسي، الذي تتحدد قوته بمقدار التيار، عند انقطاع التيار الكهربائي.

3. مغناطيسات دائمة

وهي مواد خاصة لا تتطلب أي قوة أو ظاهرة خارجية لامتلاك خصائص مغناطيسية. وما دامت الظروف البيئية المطلوبة، فإنها تحافظ على المغناطيسية لفترة طويلة جداً.

يمكن أن تفقد بعض المغناطيسات الدائمة جزءًا بسيطًا من خواصها المغناطيسية بعد مرور 10 سنوات.

عوامل يجب مراعاتها قبل تصنيع المغناطيسات

قبل التفكير في تصنيع المغناطيس، عليك التفكير في هذه العوامل الأربعة الحاسمة التي تؤثر على الأداء المغناطيسي:

درجة حرارة كوري (T_C)

ال درجة حرارة كوري تحدد درجة الحرارة التي تفقد بعدها الخواص المغناطيسية (الدائمة) للمادة. وعادةً ما تتعرض هذه المادة لظاهرة تسمى المغناطيسية المستحثة في هذه المرحلة. إنه عامل مهم بشكل خاص يجب أخذه في الاعتبار عند صنع مغناطيس للاستخدام في درجات الحرارة العالية.

القسرية (H_c)

القسرية هي خاصية تصف قدرة المادة على مقاومة إزالة المغناطيسية عندما تكون في وجود مجال مغناطيسي غريب. في صناعة المغناطيس الدائم، تحتاج إلى مواد ذات قسرية عالية تقاس بالأمبير/متر.

ريماننس (B_r)

يُعرف أيضًا باسم المغناطيسية المتبقية, يصف مقدار التدفق المغناطيسي المتبقي في المغناطيس الدائم بعد عملية التصنيع. البقايا هي مقياس شدة المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم.

منتج الطاقة القصوى (ب هـ هـ_{الحد الأقصى})

وحدة النظام الدولي للوحدات هي كيلو جول/متر مكعب - كيلو جول/متر مكعب³.

عادةً ما يشير منتج الطاقة القصوى إلى كثافة الطاقة المغناطيسية للمغناطيس الدائم. وهو حاصل ضرب كثافة التدفق المغناطيسي القيمة القصوى (B) وشدة المجال (H).

عملية تصنيع المغناطيسات

 

الجزء أ: المغناطيسات الكهربائية

تتميز المغناطيسات الكهرومغناطيسية بقلب مغناطيسي مع سلك ملفوف على طوله، والذي يحث المغناطيسية عند تعرضه لتدفق تيار. عند صنع مغناطيس كهربائي، ستجد:

• الحديد كنواة أساسية
• معدن النحاس الذي يشكل الملف

صب المعادن هي العملية الشائعة المستخدمة في صناعة المغناطيسات الكهربائية.

أثناء صب المعادن المغناطيسية، يمكنك استخدام قوالب قابلة للتوسيع وغير قابلة للتوسيع. ونتيجة لذلك، يمكنك صنع مغناطيسات بالعديد من التصميمات والتكوينات.

الصب

عند صب القلب الكهرومغناطيسي، تكون الخطوات التالية نموذجية:

الخطوة 1: إنشاء النمط

يحدد النمط شكل القالب الخاص بك بناءً على الشكل المطلوب للقلب المغناطيسي. يجب أن يكون النمط دقيق الأبعاد مع إمكانية إزالته من تجويف القالب دون تلف.

يجب أن يوفر النمط أيضًا بدل انكماش وممرًا للمعدن المنصهر من خلال الرفوف والبوابات والناهضات. يمكنك استخدام البلاستيك أو الخشب أو المعدن أو الشمع لمادة النمط الخاص بك اعتمادًا على العملية والحجم.

الخطوة 2: صنع القالب

اعتمادًا على تقنية الصب، يمكنك الحصول على قالب قابل لإعادة الاستخدام أو غير قابل لإعادة الاستخدام. يُستخدم المعدن بشكل نموذجي في القوالب القابلة لإعادة الاستخدام، بينما القوالب غير القابلة لإعادة الاستخدام هي القوالب الأصلية للسيراميك والرمل.

تتضمن عملية الصب تشكيل القوالب عن طريق بصمة النمط باستخدام مسحوق السيراميك أو الرمل في قارورة. بعد تحقيق القالب المطلوب، تقوم بإزالة النمط إما بإذابة أو فصل نصفي القارورة اعتماداً على تقنية الصب.

الخطوة 3: صهر الحديد أو سبيكة الحديد

يتم تشكيل النوى الكهرومغناطيسية من الحديد أو سبائكه التي تجمع بين عناصر مثل الكوبالت، والتي توفر أفضل الخصائص الكهرومغناطيسية. تسخين المعدن إلى الحالة المنصهرة.

الخطوة 4: ملء القالب

املأ تجويف القالب بسكب المعدن المسال من البوتقة مع مراعاة جميع احتياطات السلامة اللازمة. لا ينبغي أن تكون عملية الملء بطيئة للغاية (يمكن أن تبدأ في التصلب قبل الملء الكامل) أو سريعة للغاية (من المحتمل أن تتلف القالب).

الخطوة 5: إزالة الجبيرة

لا تحدث إزالة القالب حتى يبرد المعدن المنصهر ويتصلب بالكامل. بالنسبة للقالب القابل للاستهلاك، تقوم بهز التجميع لبدء كسر القالب وتحرير القالب.

في القالب غير القابل للتوسيع، ستساعد إزالة دبابيس القاذف على إزالة المغناطيس المصبوب.

الخطوة 6: التشطيب

بعد إزالة القالب، تقوم بإجراءات التشطيب مثل التنظيف عن طريق إزالة أي مواد قالب متبقية. كما تقوم أيضًا بقطع البوابات المستخدمة لتوجيه المعدن المنصهر إلى تجويف القالب وتنعيم الحواف.

الخطوة 7: صنع اللفائف

تجد الأسلاك النحاسية المصنوعة من قضبان النحاس المسحوبة من خلال سلسلة من القوالب تستخدم في تشكيل ملف المغناطيس الكهربائي. بعد استرجاع القلب الحديدي من القالب، تقوم بلف السلك النحاسي فوقه على طوله.

لاحظ أن العدد إذا كان عدد لفات الأسلاك النحاسية يؤثر على قوة المغناطيس الكهربائي إلى جانب كمية التيار.

الخطوة 8: توفير المحطات الطرفية

تسمح لك أطراف التوصيل بتوصيل مجموعة المغناطيس الكهربائي بمصدر تيار والذي سيبدأ في إنشاء المجال المغناطيسي. يجد كل من التيار المتردد والتيار المستمر استخدامًا في المغناطيسات الكهربية اعتمادًا على التطبيق.

الأجزاء ب: المغناطيسات الدائمة

إن المغناطيسات الدائمة التي يتم العثور عليها في الوقت الحالي هي نتيجة سنوات من البحث مع تركيبات معدنية فريدة من نوعها. السيراميك, عناصر أرضية نادرة (النيوديميوم وكوبالت السماريوم) والنيكو هي المغناطيسات الرئيسية من هذا النوع.

عند تصنيع المغناطيسات الدائمة من العناصر الأرضية النادرة، يتم تغليفها/طلاؤها للحماية النابعة من قابليتها للتلف والهشاشة.

1. مغناطيسات النيوديميوم (NdFeB)

 

النيوديميوم هو أحد أفضل المغناطيسات الدائمة اليوم. فهو يحتوي على النيوديميوم والحديد والبورون.

على مر السنين، لا يزال التلبيد تقنية تصنيع شائعة لـ مغناطيسات النيوديميوم (NdFeB).

التلبيد

ال عملية التلبيد لتصنيع مغناطيس النيوديميوم عملية وتم اعتمادها من قبل العديد من الشركات المصنعة للمغناطيس.

يعتمد على مبادئ تعدين المساحيق. وعادةً ما تتمتع هذه العملية بالكثير من الحرية - مما يسمح لك بتصنيع أي درجة مغناطيس.

ومع ذلك، يمكن تلخيص العملية على النحو التالي:

صب السبائك والصب الشريطي

في عملية السبائك، يتم دمج النيوديميوم والحديد والبورون والعناصر الثانوية الأخرى بالكميات المطلوبة. تعمل عملية الإشابة على تغيير البنية الدقيقة للمنتج النهائي وتحسين العمليات اللاحقة وتعزيز الصفات المغناطيسية.

ثم يتم صهر التكتل بعد ذلك وصب الشريط عن طريق التسخين في فرن تحت ظروف التفريغ. يتم استخدام بيئة تفريغ الهواء لمنع تفاعل الهواء مع الذوبان وبالتالي تلويث مادة السبيكة.

يتم ضغط المعدن المنصهر في أسطوانة تبريد حيث يتم نقله من خلال عملية تبريد سريعة. والنتيجة هي تكوين حبيبات معدنية صغيرة في وضع جيد للمعالجة الفعالة في المراحل اللاحقة وجودة المنتج النهائي.

نزع الهيدروجين والطحن بالهيدروجين

وتنتج عن عملية الصب الشريطي صفائح من الحبيبات الصغيرة التي تتطلب أن تكون مسحوقًا لتصنيع المغناطيس. ويؤدي التكسير الهيدروجيني إلى ضخ الهيدروجين لزيادة تفتيت المادة مما يسمح بمعالجة أبسط في مراحل أخرى.

يتم تقليل الجسيمات الأصغر حجمًا إلى شكل مسحوق عن طريق الطحن النفاث الذي يستخدم تيارًا من الغاز الخامل عالي الضغط. ويكون الغاز الخامل إعصاريًا لضمان توزيع الجسيمات حسب الحجم مع منع الالتصاق بجدار الوعاء.

الضغط على

تتم عملية الكبس في خطوتين على النحو التالي:

تحت تأثير المجال المغناطيسي

هنا، يتم نقل المسحوق إلى قالب في مكبس آلي بينما لا يزال تحت تأثير الغاز الخامل. يتبع ذلك عملية ضغط تحت مجال مغناطيسي قوي مما يؤدي إلى محاذاة الجسيمات.

يمكن أن يكون اتجاه المجال المغناطيسي الخاص بك:

• محاذاة مع كتلة مصبوبة أو,
• عمودياً على الكتلة المصبوبة

عادةً ما يتم تحديد الخيار الأول لتوفير أعلى تباين للمغناطيس.

الكبس الإيزوستاتيكي

وهنا، يتم تعريض الكتلة المستخرجة من القالب لضغط كبير أثناء غمرها في مكبس متساوي الضغط على البارد. والنتيجة هي التخلص من أي ثقوب هوائية داخل الكتلة مما ينتج عنه كتلة أصغر.

شكل يوضح تدفق العملية لمغناطيس NdFeB:

 

التلبيد

ستقوم بتسخين الكتلة في الفرن. أثناء العملية، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التسخين درجة انصهار المادة.

تعمل درجة الحرارة العالية على إثارة ذرات المادة مما يزيد من الخصائص الميكانيكية والمغناطيسية للكتلة.

يكون اتجاه النطاقات في الاتجاه المعين عند الضغط المتساوي. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تحقيق كثافة التدفق المطلوبة مما يقلل من الكتل المعدنية أكثر ولكن للمرة الأخيرة.

التلدين

وتسبب عملية التلبيد إجهادًا حراريًا في الكتلة المعدنية مما يتطلب معالجة حرارية أخرى في درجات حرارة منخفضة للتخلص من الإجهادات. وينطوي ذلك على تعريض الكتل لنوبات متناوبة من درجات الحرارة المرتفعة إلى المنخفضة لفترة زمنية معينة ثم يتم رفعها تدريجيًا إلى درجة حرارة الغرفة.

التصنيع والمعالجة السطحية

تُعد عمليات التصنيع مثل القطع والطحن ضرورية في تشكيل NdFeB على النحو المطلوب وبأقل قدر من النفايات. ويتم ذلك من خلال بدء التحكم الدقيق وإعادة تدوير النفايات.

ونظرًا لطبيعة NdFeB الهشة ومقاومته المنخفضة للتآكل، فإن إجراء المعالجة السطحية مثل الطلاء ضروري. وتتضمن بعض خيارات الطلاء النيكل والنحاس والنيكل والزنك والألومنيوم وحتى الإيبوكسي.

الاختبار

مثل أي عملية تصنيع، يعد اختبار المنتج أمرًا حيويًا لضمان مراقبة الجودة عن كثب ومطابقة المعايير. ولزيادة الكفاءة، قم بإجراء تقييم للعملية في كل مرحلة من مراحل العملية مما يقلل من المخاطر المكلفة للمنتج المعيب.

المغنطة

في عملية المغنطة، يتم وضع NdFeB داخل ملف كهربائي يعمل بالطاقة لتوليد مجال مغناطيسي قصير ولكن هائل. وتفترض المادة المجال المغناطيسي بمجرد إزالة طاقة الملف الكهربائي لتوليد مغناطيس نيوديميوم.

2. مغناطيسات كوبالت السماريوم (SmCo)

مثل النيوديميوم، ينطوي تصنيع كوبالت السماريوم على تحويل مسحوق الكوبالت إلى مسحوق. ومع ذلك، تختلف عملية التصنيع هذه في جوانب معينة بالنسبة لكوبالت السماريوم.

في التصنيع مغناطيسات الكوبالت السماريوم, ، تتدفق العملية على النحو التالي:

تحضير السبيكة

ينطوي تحضير سبيكة الكوبالت السماريوم والكوبالت على صهر معادن السماريوم والكوبالت بالحث في وجود فراغ أو غاز خامل. ويمكن بعد ذلك صب مادة السبيكة المنصهرة في سبائك للعملية التالية أو تحويلها إلى كتل.

 

الطحن

وهنا، يتم تقليل حجم كتل أو سبائك سبائك الكوبالت السماريوم إلى شكل مسحوق من خلال عملية الطحن. يتم استخدام مطحنة مطرقة قوية لسحق هذه المواد السبائكية الصلبة الكبيرة عادةً في وجود النيتروجين.

يمكنك استخدام الطحن النفاث حيث يكون تفكك مادة السبيكة عن طريق الاستنزاف الناجم عن التصادم عالي السرعة للجسيمات. المعلمات المهمة التي يجب مراعاتها أثناء الطحن [العملية هي: حجم الجسيمات وتوزيع النمل والأكسدة والعيوب البلورية.

يؤدي الطحن إلى تقليل مادة السبيكة إلى جسيمات صغيرة أحادية البلورة مع زيادة مساحة السطح لعملية التلبيد. ويسمح عدم وجود حدود حبيبية في الجسيمات بوجود محور مغنطة واحد فقط مع التأثير على الإكراه.

المحاذاة والضغط

يمكنك تحقيق أعلى صفات مغناطيسية ممكنة من خلال تحريض محاذاة الجسيمات قبل الضغط.

أثناء تحريض الخواص المغناطيسية، تأكد من أنها موازية لجزيئات المسحوق.

يقوم القالب أو المكبس المتساوي الضغط في وجود مجال مغناطيسي موازٍ أو عمودي على اتجاه الضغط. يمكن أن يتخذ المجال المغناطيسي أشكالاً ثابتة أو نابضة حيث ينتج عن المجال المتجانس الكبير محاذاة موحدة وعالية المستوى.

المحاذاة هي نتاج خصائص الجسيمات مثل الشكل والحجم وقوة المجال المغناطيسي وضغط الضغط. يجب ألا يؤدي الضغط المطبق أثناء الضغط إلى الإخلال بتوزيع الجسيمات بل يجب أن يكون كافياً لدعم المناولة.

تُفضّل المحاذاة المتوازنة على الكبس بالقالب لأنها يمكن أن تضغط المساحيق في مجالات مغناطيسية تبلغ أربعة أضعاف الأخيرة. وبالتالي، يتم تعزيز محاذاة الجسيمات واستدامتها في جميع أنحاء المكبس، مع زيادة الطاقة القصوى للمنتج وبقاء الطاقة.

التلبيد والمعالجة

عند تلبيد كوبالت السماريوم، يمكنك تنفيذ العملية في أجواء مختزلة أو في وجود غاز خامل أو في ظروف التفريغ. من خلال التلبيد، يتم تثبيط نمو الحبيبات مما يعزز صفات المغناطيس النهائية.

يجب إجراء التلبيد عند درجة حرارة ثابتة ولفترة محددة. وهذا يمنع تكوين فجوات هوائية قد تكون عرضة للأكسدة وتعيق فائدة المغناطيس بمرور الوقت.

تنجح عملية المعالجة في عملية التلبيد لزراعة الإكراه في SmCo إلى المستوى الأمثل وتشكيل خصائص الحلقة.

التصنيع الآلي

يؤدي التلبيد إلى تغيير شكل مغناطيس SmCo وحجمه عادةً إلى معلمات المنتج النهائي المرغوب فيه نتيجة للتقلص. لذلك، من الضروري إجراء بعض عمليات التشغيل الآلي لتحقيق خصائص المغناطيس المحددة.

إن مادة SmCo هشة للغاية وعرضة للغاية للتقطيع والكسر، مما يجعل التثبيت المباشر في الأظرف غير مستحسن. وبدلاً من ذلك، تعمل المواد اللاصقة الفريدة المثبتة على دعامة فولاذية على تثبيت المادة المغناطيسية في موضعها عند استخدام الماكينات القياسية للطحن.

المغنطة

في حين أنه يمكنك مغنطة SmCo قبل التجميع بسبب الإكراه العالي ونفاذية الارتداد العادلة، إلا أن طبيعته الهشة توحي بغير ذلك. لذلك تجد العديد من مواد SmCo ممغنطة أثناء التجميع عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي يبلغ ضعف إكراهها تقريبًا.

الاختبار

تتمحور عملية اختبار مغناطيس SmCo في فهم منحنيات إزالة المغناطيسية للمغناطيس باستخدام بيانات من مقياس التدفق. تقارن القيم بقيم مغناطيس قياسي ثم تصنفها وفقًا لكثافة تدفقها.

 

مغناطيسات ألنيكو

تتكون هذه المغناطيسات من:

• الكوبالت (Co)
• الألومنيوم (Al)
• النيكل (ني)

يمكن إجراء إضافات طفيفة من المعادن الحرارية والحديد والنحاس لزيادة الصفات الميكانيكية.

مغناطيسات ألنيكو تتميز بصفات رائعة مثل الصفات الحرارية الرائعة مثل درجة حرارة العمل العالية والمقاومة الممتازة للتآكل. ومع ذلك، فإنها تتميز بقابلية إكراه منخفضة مما يجعلها عرضة لإزالة المغناطيسية.

يمكنك تصنيع النيكو باستخدام أي من هاتين العمليتين: الصب أو التلبيد على النحو التالي:

الصب

تسمح لك عملية صب النيكو بتصنيع أشكال معقدة وبالتالي تتيح لك استخداماً أوسع نطاقاً. تشمل عملية صب النيكو بشكل عام الخطوات التالية:

الذوبان بالحث الحثي

وتتجاوز درجات الحرارة التي يتم تحقيقها في الصهر بالحث 1750 درجة مئوية لتحويل الشذرات الصلبة من الألومنيوم والنيكل والكوبالت إلى حالة منصهرة. ونظرًا لانخفاض [نقطة انصهار الألومنيوم]، تتم إضافته في المراحل الأخيرة من العملية.

الصب

يتم نقل الألنيكو المنصهر إلى قوالب رملية مصممة من ألواح الأنماط التي تشترك في الشكل النهائي للمغناطيس من أجل الصب. بعد ملء تجاويف القوالب بالمادة المنصهرة، تُترك لتبرد وتتصلب قبل أن يتم كسرها من القوالب الرملية.

التنظيف

تحتوي مصبوبات الألنيكو الناتجة عن عملية الصب على عيوب سطحية ناشئة عن عملية الصب والتي تحتاج إلى إزالة. وتشمل هذه العيوب الحواف الحادة والنتوءات والبوابات التي تم من خلالها إجراء المادة المنصهرة.

تتم إزالة هذه الشوائب عن طريق الصنفرة باستخدام أجهزة التنظيف بالصنفرة، والطحن باستخدام العجلات الكاشطة والتقطيع باستخدام الماء.

شكل يوضح عملية الصب لـ مغناطيس ألنيكو:

المعالجة الحرارية

تخضع مادة الألنيكو المغناطيسية الآن إلى معالجات حرارية مختلفة أولها عملية تجانس عند حوالي 1250 درجة مئوية. يلي ذلك حلقة تلدين قصيرة بعد التبريد المغناطيسي لمدة ربع ساعة عند حوالي 850 درجة مئوية.

تُعد عملية التلدين ضرورية في تطوير بنية مجهرية ذات خصائص متباينة الخواص ومسببة للتخثر. وأخيرًا، يتم تقسية المغناطيس لمدة يوم واحد على الأكثر، مع انخفاض درجات الحرارة إلى 550 درجة مئوية. وهذا يسمح بتحقيق أقصى قدر من الإكراه والفصل الكيميائي للمكونات السبينودالية.

التصنيع الآلي

عملية التشغيل الآلي ضرورية لتغيير مظهر المغناطيسات وإن كان ذلك على نطاق صغير. تشمل عمليات التشغيل الآلي الشائعة القطع والطحن التي تتيح لك تطبيق تشطيبات ذات تفاوتات ضيقة على المغناطيسات.

الاختبار

عند اختبار المغناطيس الخاص بك، يجب أن تأخذ في الاعتبار أهمية المعلمة التي يتم اختبارها لتطبيقك وتكلفتها. يجب أن تعزى نتائج الاختبار الخاص بك مباشرة إلى وظيفة مغناطيسية.

تتضمن بعض عمليات الاختبار الشائعة للمغناطيس الخاص بك ما يلي:

• رسم منحنى B-H باستخدام مقياس نفاذية يقدم وصفًا للخصائص المغناطيسية المتعلقة بدرجة الحرارة.
• إجراء تقديرات لعزوم ثنائي القطب الكلي من قياسات التدفق الكلي.
• استخدام مقياس ومسبار لقياس كثافة التدفق.

الطلاء

على الرغم من أن مغناطيسات النيكو تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل، إلا أنه لا يزال من الممكن استخدام الطلاءات لتعزيز حماية السطح. بعض الطلاءات الشائعة المستخدمة هي طلاءات الإيبوكسي والنيكل والطلاءات التحويلية مثل الكرومات والحديد والزنك.

المغنطة

في عملية المغنطة، يتم استخدام ملف لولبي لإنتاج مجال مغناطيسي يقوم بمحاذاة المجالات المغناطيسية للأنيكو. والملف اللولبي هو في الأساس مغناطيس كهربائي، ولكنه مجوف للسماح بتحديد موضع المادة المراد مغنطتها.

تُعد معلمات مجال المغنطة مهمة عند تنفيذ عملية المغنطة لأنها تؤثر على خصائص مغناطيس النيكو.

التلبيد

وتتمثل فائدة تلبيد النيكو في تحسين الصفات الميكانيكية مقارنة بالصب مع التضحية بالقدرة المغناطيسية. تتم عملية التلبيد على المراحل التالية:

الذوبان بالحث الحثي

تبدأ عملية التلبيد بصهر عنصري الألومنيوم والنيكل والكوبالت في ظروف متخصصة. ويجمع الصهر التحريضي العناصر المنفردة في مادة سبيكة واحدة يتم بعدها صبها على شكل شرائح وتبريدها إلى حبيبات.

الطحن

الهدف من عملية الطحن هو تحويل المادة الحبيبية من النيكو إلى مسحوق لعملية الكبس. يتم استخدام آلة طحن يتم فيها التأثير ميكانيكيًا على الجسيمات لتفكيكها إلى أحجام الجسيمات المطلوبة.

الضغط على

يتم توجيه مادة مسحوق الألنيكو المسحوق من عملية الطحن إلى قوالب خاصة مصممة كما يظهر المغناطيس. وهنا تقوم مكابس القوالب بضغطها تحت ضغط كبير يصل إلى حوالي خمسة قضبان إلى مادة صلبة مضغوطة.

التلبيد

ينطوي التلبيد على معالجة حرارية متحكم بها عن كثب إلى درجات حرارة أقل بقليل من درجة الانصهار في الفرن. ويتم التخلص من الفجوات الهوائية مما يزيد من ضغط مادة الألنيكو ويعزز الخواص الميكانيكية.

التبريد

تتم إزالة قطعة النيكو من الفرن وتبريدها بإحدى طريقتين: من خلال التبريد متساوي الخواص أو التبريد متباين الخواص. يتم التبريد متباين الخواص في وجود مجال مغناطيسي بينما يتم التبريد متساوي الخواص بدون مجال مغناطيسي.

يعمل التبريد تحت مجال مغناطيسي على محاذاة جسيمات الألنيكو في الاتجاه المطلوب للتوجيه المغناطيسي. عند التبريد بدون مجال مغناطيسي، يمكنك تنفيذ اتجاه متعدد الأقطاب أثناء المغنطة.

بعد عملية التبريد، تتبع الإجراءات الأخيرة للاختبار والطلاء والمغنطة بطريقة مماثلة لطريقة الصب.

الفريت/مغناطيس السيراميك

مغناطيسات الفريت ميسورة التكلفة. بالإضافة إلى ذلك، فهي تتمتع بثبات حراري ممتاز ومقاومة ممتازة للتآكل.

ولكن، بالمقارنة مع المغناطيسات الأرضية النادرة ومغناطيس النيكو فهي الأقل مغناطيسية.

تسمح مرونة تصنيع السيراميك وتوافقه مع المواد الأخرى بتصنيع مغناطيسات الفريت المختلفة. يمكن أيضاً ربط الفريتات بمواد البوليمر مما ينتج عنه مغناطيسات بلاستوفريت أضعف بكثير ولكن مرنة.

تأخذ عملية تصنيع الفريت عن طريق التلبيد الشكل التالي:

الخلط

يعتمد التلبيد على تعدين المسحوق حيث تبدأ عملية إنتاج المسحوق بخلط مركبات السيراميك. وأكسيد الحديديك هو مادة أولية إلى جانب كربونات السترونتيوم أو كربونات الباريوم، وليس كليهما.

يعد استخدام نسب مناسبة من المادتين ضروريًا لضمان توازن إكراه المغناطيس وبقاؤه. عندما تتجاوز كمية أكسيد الحديديك المطلوبة، فإنك تحرض نمو الحبيبات المنتفخة مع إبطال الإكراه.

يعمل فائض الكربونات ضد خاصية إعادة التكلس للمغناطيس. ويؤدي إدخال السيليكا إلى تثبيط نمو الحبيبات ويفضل التكلس عند درجات حرارة أعلى.

التكليس

تتراوح درجات الحرارة المحققة أثناء التكليس بين 1250 درجة مئوية و1300 درجة مئوية. وتعيق درجات الحرارة المنخفضة جدًا اكتمال تفاعل الحالة الصلبة بينما تقلل درجات الحرارة المرتفعة جدًا من التكلس وتعزز نمو الحبيبات.

شكل يوضح تدفق العملية لمغناطيس الفريت المتباين الخواص الملبد:

الطحن الرطب

يتم طحن مادة الفريت من التكليس إلى مسحوق بإضافة الماء لتشكيل ملاط وتعزيز المحاذاة والكثافة. يحقق الطحن الرطب جسيمات تتراوح بين 0.7 ميكرومتر و0.9 ميكرومتر.

تتسبب الجسيمات الأصغر حجمًا الأقل من 0.7 ميكرومتر في حدوث مشكلات أثناء الضغط والتلبيد. ومن ناحية أخرى، تؤدي الجسيمات الأكبر حجمًا التي يزيد حجمها عن 0.9 ميكرومتر إلى انخفاض الإكراه.

الكبس الرطب

يتم نقل الجسيمات الصغيرة من الطحن الرطب إلى القوالب في محطة كبس مع وجود مجال مغناطيسي قوي. عادةً ما يكون المجال المغناطيسي متعامدًا مع اتجاه الكبس الميكانيكي.

يتم ضغط الجسيمات الرطبة تحت ضغط كبير يتراوح عادةً بين 5-15 ميجا باسكال. ويمكن إضافة الكافور وكحول البولي فينيل كمادة رابطة لتعزيز الضغط والتخلص منها في عملية التلبيد التالية.

والبديل للضغط الرطب هو الكبس الجاف الذي يمكن تنفيذه إما بشكل متباين الخواص أو متساوي الخواص. ومع ذلك، فإن الضغوط المطلوبة لضغط المسحوق في شكل مضغوط أعلى بكثير تتراوح بين 40 و80 ميجا باسكال.

التلبيد

يتم تلبيد مادة الفريت المضغوطة من عملية الكبس عن طريق تعريضها لمعالجة حرارية تتراوح بين 1150 درجة مئوية - 1200 درجة مئوية. وعادةً ما تكون درجة حرارة التلبيد أقل من تلك المستخدمة في التكليس بحوالي 100 درجة مئوية لمنع نمو الحبيبات.

يحسّن التقنين الدقيق والتحكم في نمو الحبيبات المتراصفة بشكل كبير على تلك الأقل تراصفًا من النسيج المغناطيسي لمادة الفريت. تبلغ جزيئات المسحوق حوالي ميكرومتر مما يجعلها صغيرة بما يكفي للمرحلة التالية.

يمكنك إضافة ثاني أكسيد السيليكون أو الألومينا أو الكروميا أو أكسيد الكالسيوم بشكل منفرد أو في خلائط لتحسين التكثيف. إن التلبيد عرضة للانكماش متباين الخواص مما يجعلها من الاعتبارات الضرورية في تصميم القالب.

الطحن

يمكن تقطيع السيراميك الملبد وطحنه لتشكيله على الرغم من صلابته وهشاشته المذهلة. يمكن استخدام الأدوات ذات الرؤوس الماسية والكربيدية مثل المطاحن والمناشير.

المغنطة

هذه هي الخطوة النهائية في عملية تصنيع مغناطيس الفريت المتباين الخواص الملبد. يتم تعريض مادة الفريت لمجال مغناطيسي مولد بملف لولبي يصل إلى ثلاثة أضعاف إكراه المغناطيس المطلوب.

 

مغناطيسات مترابطة

مغناطيسات مترابطة يتم تشكيلها عن طريق الجمع بين مادة مغناطيسية صلبة مع مادة رابطة غير مغناطيسية عادةً ما تكون بوليمر أو مطاط صناعي. يمكن أن تكون المغناطيسات المربوطة صلبة أو مرنة (وإن كان ذلك بقوة مغناطيسية أقل) اعتماداً على المادة ونسبة الخلط.

وتجد العناصر الأرضية النادرة مثل النيوديميوم وكوبالت السماريوم إلى جانب الفريتات استخدامات كمواد مغناطيسية صلبة منفردة أو في مجموعات. وتشمل المجلدات الشائعة البوليستر والإيبوكسيات الحرارية والنايلون للمغناطيسات الصلبة المترابطة، والفينيل ومطاط النتريل للمغناطيسات المرنة.

مع المغناطيسات المترابطة، يمكن تجنب الحاجة إلى عمليات ثانوية. وهذا يقلل من تكلفة الإنتاج التي يمكن خفضها أكثر من خلال تقديم تجميعات عملية واحدة.

ومع ذلك، فإن المغناطيسات المترابطة لها درجة حرارة تشغيل قصوى منخفضة نسبيًا مع ثبات حراري ضعيف.

يمكن تمثيل تصنيع المغناطيسات المترابطة على النحو التالي:

إعداد المواد

ستحتاج هنا إلى مادة رابطة ومسحوق مغناطيسي كمواد أساسية. يمكن أن يكون لديك مغناطيس نيوديميوم مترابط أو مغناطيس SmCo مترابط أو مغناطيس فريت مترابط حسب احتياجات تطبيقك.

الخلط والقولبة

تعمل عملية الخلط على توفير سلالة موزعة بشكل موحد من المواد المترابطة لعملية التشكيل حيث يتم تشكيلها. تُعد عملية التشكيل أساسية في تصنيع المغناطيسات الملتصقة مع توفر أربعة خيارات معالجة على النحو التالي:

القولبة بالحقن

تُستخدم مواد النيوديميوم والفريت بشكل شائع كمادة مغناطيسية في قولبة الحقن. يتم تعريض مزيج المواد لدرجات حرارة انصهار عالية قبل الحقن في تجويف قالب مصمم خصيصًا للتبريد.

يمكنك استخدام تجاويف قوالب متعددة عند القيام بإنتاج كميات كبيرة لزيادة الكفاءة. يسمح لك قولبة الحقن بصنع مغناطيسات ملتصقة بأشكال معقدة حيث يمكنك صنع قوالب ذات أشكال فريدة من نوعها.

الربط بالضغط

يعتبر الربط بالضغط مرادفًا لصنع مغناطيسات النيوديميوم المترابطة. في هذه العملية، يتم أولاً تغليف حبيبات مسحوق النيوديميوم المسحوق بواسطة مادة رابطة مسيلة أثناء الخلط. ثم يتم نقل مزيج المسحوق المغلف إلى تجويف مكبس حيث يتم ضغطه بضغط عالٍ إلى الشكل المطلوب.

تلي عملية المعالجة عند درجات حرارة عالية (150 درجة مئوية - 175 درجة مئوية) في فرن بعد عملية الربط بالضغط لزيادة تصلب المادة الرابطة وتصلبها. وتحقق عملية الربط بالضغط كثافة تدفق أكبر للمغناطيسات المربوطة مقارنةً بتلك المصنوعة من القولبة بالحقن.

التقويم

ويستخدم التقويم في الغالب مساحيق الفريت للمادة المغناطيسية والمطاط المرن للمادة الرابطة لصنع صفائح متصلة ذات خصائص مغناطيسية. ويجد NdFeB استخداماً محدوداً مع مادة هجينة تجمع بين NdFeB ومركب الفريت أكثر شيوعًا.

يتم توصيل المزيج المركب الذي يحتوي على المطاط والمواد المغناطيسية إلى لفات متتالية ساخنة تستخدم قوة ضغط كبيرة. ويؤدي مزيج الحرارة والضغط إلى تحويل الخليط المركب إلى صفائح ذات شد كبير بأطوال متفاوتة.

البثق

ويشترك البثق في نفس المكونات الخام المستخدمة في التقويم، أي الحديديات، أو NdFeB، أو NdFeB/الفريت الهجينة مع اللدائن المرنة. وتتطلب الطبيعة الكاشطة لمواد NdFeB والفريت أن تكون الأدوات مغلفة بمواد مقاومة للتآكل.

يتم تسليم المادة المترابطة المختلطة والمسخنة إلى نظام القالب الساخن تحت الضغط عبر برغي البثق. يتم تكديس المنتج المبثوق الذي يأخذ المظهر الجانبي المقطعي لتجويف القالب أو تقطيعه بالأطوال المرغوبة.

التشطيب

إن دقة الأبعاد للمواد الملتصقة في العمليات المميزة عالية مما يجعل العمليات الثانوية غير ضرورية. ومع ذلك، لا يزال بإمكانك إجراء عمليات التشطيب مثل القطع والتثقيب لاستخراج الشرائح بالشكل المطلوب.

الطلاء

بالنسبة للمغناطيسات الصلبة المترابطة مثل النيوديميوم، يوفر الطلاء حماية للسطح من التآكل مع تعزيز المتانة. مواد الطلاء الشائعة المستخدمة في الربط هي الإيبوكسي والطلاء بالنيكل.

المغنطة

تنطوي عملية المغنطة للمواد المغناطيسية المترابطة على تعريضها لمجالات مغناطيسية كبيرة لفترات وجيزة. ويمكن تنفيذ هذه العملية باتخاذ مسارات متباينة الخواص أو متساوية الخواص بدرجات متفاوتة من النجاح.

يعمل المسار متساوي الخواص للمواد المغناطيسية المترابطة على تبسيط عملية التصنيع لأن غياب المغنطة المتبقية يسمح بمعالجة أسهل للعملية.

مقارنة بين المغناطيسات الملبدة والمغناطيسات المترابطة

ويوضح الجدول التالي الاختلافات بين المغناطيس الملبد والمغناطيس الملصق.

الممتلكات	سينتيرد	مرهون
القوة المغناطيسية	تصنع مغناطيسات قوية للغاية.	المغناطيسات أقل قوة.
القوة الميكانيكية	قوة ميكانيكية منخفضة نسبياً مقارنةً بنظيرتها.	قوة ميكانيكية عالية بسبب زيادة التصاق الجسيمات.
المرونة	محدودة في أشكال المغناطيس التي يمكنك تحقيقها.	قادرة على صنع أشكال مغناطيسية معقدة للغاية.
المواد الخام	عادةً ما يستخدم مسحوق المواد المغناطيسية فقط.	يتطلب استخدام مسحوق مادة مغناطيسية ومادة مغناطيسية ومادة رابطة من البوليمر.
دقة الأبعاد	ذات دقة أبعاد منخفضة تتطلب معالجة ثانوية.	تتمتع بدقة أبعاد عالية بسبب التشكيل لمرة واحدة وعدم الحاجة إلى مزيد من المعالجة.
خسارة المعالجة	تتكبد خسائر مادية كبيرة من العمليات الثانوية.	يضمن تشكيل المكونات لمرة واحدة تسجيل خسائر مادية منخفضة.
الاتجاه المغناطيسي	لا يمكن مغنطة إلا في الاتجاه المحدد أثناء كبس القالب.	تسمح الطبيعة المتساوية الخواص للمادة بالمغنطة في ترتيب متعدد الأقطاب.
ناتج الطاقة القصوى (BHماكس)	يعرض قيم BH أكبر تتجاوز 50M.	سجل قيم BH أقل بكثير من 10M.
يكلف	لها تكلفة عالية ناشئة عن استخدام مسحوق المواد المغناطيسية 100% والحاجة إلى معالجة ثانوية.	ذات تكلفة أقل نتيجة انخفاض متطلبات المسحوق وقلة الحاجة إلى التصنيع الآلي.

خاتمة

سواء كنت ترغب في صنع مغناطيسات دائمة أو مؤقتة، فإنها تنطوي على عملية متسلسلة.

من الناحية المثالية، ستحدد عملية تصنيع المغناطيس جودة المنتج النهائي وخصائصه.

لجميع مغناطيساتك عالية الجودة من الصين, اتصل بنا الآن.