Co to jest magnes?
Magnes to materiał, który wywiera na niego oczywistą siłę bez fizycznego kontaktu z innymi materiałami. Siła ta nazywa się magnetyzmem. Siła magnetyczna może przyciągać lub odpychać. Większość znanych materiałów zawiera pewną siłę magnetyczną, ale siła magnetyczna w tych materiałach jest bardzo mała. W przypadku niektórych materiałów siła magnetyczna jest bardzo duża, dlatego materiały te nazywane są magnesami. Sama Ziemia jest także ogromnym magnesem.
Na każdym magnesie są dwa punkty, w których siła magnetyczna jest największa. Nazywa się je biegunami. W prostokątnym magnesie sztabkowym bieguny znajdują się bezpośrednio naprzeciw siebie. Nazywa się je biegunem północnym lub biegunem poszukującym północy i biegunem południowym lub biegunem poszukującym południa.
Magnes można po prostu zrobić, biorąc istniejący magnes i pocierając nim kawałek metalu. Używany element metalowy należy pocierać w sposób ciągły w jednym kierunku. To sprawia, że elektrony w tym kawałku metalu zaczynają wirować w tym samym kierunku. Prąd elektryczny może również wytwarzać magnesy. Ponieważ elektryczność jest przepływem elektronów, kiedy ruchome elektrony poruszają się w drucie, niosą ze sobą taki sam efekt, jak elektrony wirujące wokół jądra atomowego. Nazywa się to elektromagnesem.
Ze względu na sposób ułożenia elektronów nikiel, kobalt, żelazo i stal są bardzo dobrymi magnesami. Metale te mogą pozostać magnesami na zawsze, gdy staną się magnesami. Noszą więc nazwę twardych magnesów. Jednakże te metale i inne metale mogą chwilowo zachowywać się jak magnesy, jeśli zostały wystawione na działanie twardego magnesu lub zbliżyły się do niego. Noszą wtedy nazwę magnesy miękkie.
Jak działa magnetyzm
Magnetyzm występuje, gdy maleńkie cząstki zwane elektronami poruszają się w jakiś sposób. Cała materia składa się z jednostek zwanych atomami, które z kolei składają się z elektronów i innych cząstek, którymi są neutrony i protony. Elektrony te mają tendencję do rotacji wokół jądra, które zawiera inne cząstki wspomniane powyżej. Niewielka siła magnetyczna jest spowodowana rotacją tych elektronów. W niektórych przypadkach wiele elektronów w obiekcie obraca się w jednym kierunku. Rezultatem wszystkich tych maleńkich sił magnetycznych elektronów jest duży magnes.
Przygotowanie proszku
Odpowiednie ilości żelaza, boru i neodymu ogrzewa się do stopienia pod próżnią lub w piecu do topienia indukcyjnego przy użyciu gazu obojętnego. Zastosowanie próżni ma na celu zapobieganie reakcjom chemicznym pomiędzy topiącymi się materiałami a powietrzem. Kiedy stopiony stop ostygnie, pęka i kruszy się, tworząc małe metalowe paski. Następnie małe kawałki są proszkowane i kruszone na drobny proszek o średnicy od 3 do 7 mikronów. Nowo utworzony proszek jest wysoce reaktywny i może spowodować zapłon w powietrzu, dlatego należy go przechowywać z dala od tlenu.
Zagęszczanie izostatyczne
Proces zagęszczania izostatycznego nazywany jest również prasowaniem. Sproszkowany metal jest pobierany i umieszczany w formie. Forma ta nazywana jest również matrycą. Aby sproszkowany materiał znalazł się w jednej linii z cząsteczkami proszku, wywierana jest siła magnetyczna, a w okresie przykładania siły magnetycznej stosuje się siłowniki hydrauliczne, aby całkowicie go sprasować z dokładnością do 0,125 cala (0,32 cm) od planowanej grubość. Wysokie ciśnienie stosuje się zwykle od 10 000 psi do 15 000 psi (70 MPa do 100 MPa). Inne projekty i kształty wytwarza się poprzez umieszczenie substancji w hermetycznym, próżniowym pojemniku przed sprasowaniem ich do pożądanego kształtu za pomocą ciśnienia gazu.
Większość materiałów, na przykład drewno, woda i powietrze, ma bardzo słabe właściwości magnetyczne. Magnesy bardzo silnie przyciągają obiekty zawierające te pierwsze metale. Przyciągają lub odpychają także inne twarde magnesy, gdy zostaną zbliżone. Wynik ten wynika z faktu, że każdy magnes ma dwa przeciwne bieguny. Bieguny południowe przyciągają bieguny północne innych magnesów, ale odpychają inne bieguny południowe i odwrotnie.
Produkcja magnesów
Najpowszechniejszą metodą stosowaną w produkcji magnesów jest metalurgia proszków. Ponieważ magnesy składają się z różnych materiałów, procesy ich wytwarzania również same w sobie są różne i niepowtarzalne. Na przykład elektromagnesy są wytwarzane przy użyciu technik odlewania metali, podczas gdy elastyczne magnesy trwałe są wytwarzane w procesach obejmujących wytłaczanie tworzyw sztucznych, podczas których surowce miesza się na gorąco, a następnie przepycha się je przez otwór pod ekstremalnym ciśnieniem. Poniżej znajduje się proces produkcji magnesu.
Wszystkie istotne i ważne aspekty doboru magnesów należy omówić zarówno z zespołami inżynieryjnymi, jak i produkcyjnymi. Proces magnesowania w procesach produkcyjnych magnesów, do tego momentu materiałem jest kawałek sprasowanego metalu. Chociaż podczas procesu prasowania izostatycznego wywierano na nią siłę magnetyczną, siła ta nie wywołała efektu magnetycznego na materiale, a jedynie ułożyła luźne cząsteczki proszku. Element wprowadza się pomiędzy bieguny silnego elektromagnesu, a następnie orientuje w kierunku zamierzonym namagnesowania. Po zasileniu elektromagnesu siła magnetyczna wyrównuje domeny magnetyczne w materiale, dzięki czemu element jest bardzo silnym magnesem trwałym.
Ogrzewanie materiału
Po procesie zagęszczania izostatycznego bryłka sproszkowanego metalu oddzielana jest od matrycy i umieszczana w piecu. Spiekanie to proces lub metoda dodawania ciepła do sprasowanych sproszkowanych metali w celu późniejszego przekształcenia ich w stopione, stałe kawałki metalu.
Proces spiekania składa się głównie z trzech etapów. W początkowej fazie procesu sprasowany materiał jest podgrzewany w bardzo niskich temperaturach, aby usunąć całą wilgoć i wszelkie substancje zanieczyszczające, które mogły zostać uwięzione podczas procesu zagęszczania izostatycznego. Podczas drugiego etapu spiekania następuje wzrost temperatury do około 70-90% temperatury topnienia stopu. Następnie utrzymuje się tam temperaturę przez kilka godzin lub dni, aby małe cząstki dopasowały się, związały i stopiły. Ostatnim etapem spiekania jest bardzo powolne schładzanie materiału w kontrolowanych przyrostach temperatury.
Wyżarzanie materiału
Po procesie nagrzewania następuje proces wyżarzania. Dzieje się tak, gdy spiekany materiał poddawany jest kolejnemu, krok po kroku kontrolowanemu procesowi ogrzewania i chłodzenia, w celu usunięcia wszelkich lub wszystkich naprężeń szczątkowych pozostałych w materiale i wzmocnienia go.
Wykończenie magnesem
Powyższe magnesy spiekane składają się z pewnego poziomu lub stopnia obróbki, począwszy od gładkiego i równoległego szlifowania lub formowania mniejszych części z magnesów blokowych. Materiał, z którego wykonany jest magnes, jest bardzo twardy i kruchy (Rockwell C 57 do 61). Dlatego materiał ten potrzebuje tarcz diamentowych do procesów krojenia, są one również wykorzystywane do tarcz ściernych do procesów szlifowania. Proces krojenia można przeprowadzić z dużą precyzją i zazwyczaj eliminuje się potrzebę procesu mielenia. Powyższe procesy wymagają bardzo starannego wykonania, aby ograniczyć odpryski i pęknięcia.
Zdarzają się przypadki, gdy ostateczna struktura lub kształt magnesu bardzo sprzyja obróbce za pomocą kształtowej ściernicy diamentowej, takiej jak bochenki chleba. Efekt końcowy w postaci ostatecznego kształtu jest przenoszony przez ściernicę, a ściernica zapewnia dokładne i precyzyjne wymiary. Wyżarzony produkt jest tak zbliżony do gotowego kształtu i wymiarów, że pożądane jest jego wykonanie. Kształt zbliżony do netto to nazwa zwykle nadawana temu schorzeniu. Ostatni i końcowy proces obróbki usuwa nadmiar materiału i w razie potrzeby zapewnia bardzo gładką powierzchnię. Na koniec, w celu uszczelnienia powierzchni, materiał zostaje pokryty powłoką ochronną.
Proces magnesowania
Magnesowanie następuje po procesie wykańczania, a po zakończeniu procesu produkcyjnego magnes wymaga naładowania, aby wytworzyć zewnętrzne pole magnetyczne. Aby to osiągnąć, stosuje się elektromagnes. Elektromagnes to wydrążony cylinder, w którym można umieścić magnesy o różnych rozmiarach i kształtach lub za pomocą uchwytów, solenoid jest wykonany w celu nadawania różnych wzorów lub konstrukcji magnetycznych. Aby uniknąć przenoszenia i montażu tych potężnych magnesów w ich namagnesowanych warunkach, można namagnesować duże zespoły . Należy wziąć pod uwagę wymagania dotyczące pola magnesowania, które są bardzo duże.
Czas publikacji: 05 lipca 2022 r