Что такое Магнит?
Магнит — это материал, который оказывает на него очевидную силу без физического контакта с другими материалами. Эта сила называется магнетизмом. Магнитная сила может притягивать или отталкивать. Большинство известных материалов содержат некоторую магнитную силу, но магнитная сила в этих материалах очень мала. У некоторых материалов магнитная сила очень велика, поэтому такие материалы называются магнитами. Сама Земля также является огромным магнитом.
На всех магнитах есть две точки, где магнитная сила наибольшая. Они известны как полюса. В прямоугольном стержневом магните полюса расположены прямо друг напротив друга. Их называют Северным полюсом или полюсом, ищущим север, и Южным полюсом, или полюсом, ищущим юг.
Магнит можно просто сделать, взяв существующий магнит и потерев им кусок металла. Используемый металлический предмет необходимо непрерывно тереть в одном направлении. Это заставляет электроны в этом металлическом куске вращаться в одном и том же направлении. Электрический ток также способен создавать магниты. Поскольку электричество — это поток электронов, когда подвижные электроны движутся по проводу, они несут с собой тот же эффект, что и электроны, вращающиеся вокруг атомного ядра. Это называется электромагнит.
Из-за особенностей расположения электронов металлы никель, кобальт, железо и сталь являются очень хорошими магнитами. Эти металлы могут оставаться магнитами навсегда, как только они станут магнитами. Таким образом, они получили название «жесткие магниты». Однако эти и другие металлы могут временно вести себя как магниты, если они подверглись воздействию жесткого магнита или оказались рядом с ним. Тогда они носят название мягкие магниты.
Как работает магнетизм
Магнетизм возникает, когда крошечные частицы, называемые электронами, каким-то образом движутся. Вся материя состоит из единиц, называемых атомами, которые, в свою очередь, состоят из электронов и других частиц, то есть нейтронов и протонов. Эти электроны имеют тенденцию вращаться вокруг ядра, которое содержит другие частицы, упомянутые выше. Крошечная магнитная сила вызвана вращением этих электронов. В некоторых случаях многие электроны в объекте вращаются в одном направлении. Результатом всех этих крошечных магнитных сил электронов является большой магнит.
Подготовка порошка
Подходящие количества железа, бора и неодима нагревают до плавления в вакууме или в индукционной плавильной печи с использованием инертного газа. Использование вакуума предназначено для предотвращения химических реакций между плавящимися материалами и воздухом. Когда расплавленный сплав остывает, он ломается и измельчается, образуя небольшие металлические полосы. После этого мелкие кусочки измельчаются в мелкий порошок диаметром от 3 до 7 микрон. Вновь образовавшийся порошок обладает высокой реакционной способностью и способен вызвать воспламенение на воздухе, поэтому его следует хранить вдали от воздействия кислорода.
Изостатическое уплотнение
Процесс изостатического уплотнения еще называют прессованием. Металлический порошок берется и помещается в форму. Эту форму еще называют штампом. Чтобы порошкообразный материал располагался на одной линии с частицами порошка, применяется магнитная сила, и в течение периода приложения магнитной силы используются гидравлические цилиндры, чтобы полностью сжать его с точностью до 0,125 дюйма (0,32 см) от запланированного. толщина. Обычно используется высокое давление от 10 000 до 15 000 фунтов на квадратный дюйм (от 70 до 100 МПа). Другие конструкции и формы изготавливаются путем помещения веществ в герметичный вакуумированный контейнер перед приданием им желаемой формы под давлением газа.
Большинство материалов, например дерево, вода и воздух, обладают очень слабыми магнитными свойствами. Магниты очень сильно притягивают предметы, содержащие бывшие металлы. Они также притягивают или отталкивают другие твердые магниты, когда их приближают. Этот результат объясняется тем, что каждый магнит имеет два противоположных полюса. Южные полюса притягивают северные полюса других магнитов, но отталкивают другие южные полюса и наоборот.
Производство магнитов
Самый распространенный метод изготовления магнитов называется порошковой металлургией. Поскольку магниты состоят из разных материалов, процессы их изготовления также различны и уникальны сами по себе. Например, электромагниты изготавливаются с использованием методов литья металлов, а гибкие постоянные магниты производятся с помощью процессов, включающих экструзию пластика, при которой сырье смешивается при нагревании, а затем проталкивается через отверстие в условиях экстремального давления. Ниже представлен процесс изготовления магнита.
Все решающие и важные аспекты выбора магнитов должны обсуждаться как с инженерными, так и с производственными группами. Процесс намагничивания на процессах изготовления магнитов, на данный момент материал представляет собой кусок сжатого металла. Хотя в процессе изостатического прессования на него воздействовала магнитная сила, эта сила не оказывала магнитного воздействия на материал, а лишь выравнивала рыхлые частицы порошка. Деталь помещают между полюсами сильного электромагнита и затем ориентируют в направлении предполагаемого намагничивания. После того, как на электромагнит подается напряжение, магнитная сила выравнивает магнитные домены внутри материала, превращая изделие в очень сильный постоянный магнит.
Нагрев материала
После процесса изостатического уплотнения заготовку металлического порошка отделяют от матрицы и помещают в печь. Спекание — это процесс или метод нагревания сжатых порошкообразных металлов с целью последующего превращения их в расплавленные твердые металлические детали.
Процесс спекания в основном состоит из трех стадий. На начальном этапе прессованный материал нагревается при очень низких температурах, чтобы удалить всю влагу или все загрязняющие вещества, которые могли быть захвачены во время процесса изостатического уплотнения. На втором этапе спекания происходит повышение температуры примерно до 70-90% температуры плавления сплава. Затем температура поддерживается в течение нескольких часов или дней, чтобы мелкие частицы совпадали, связывались и сплавлялись вместе. На заключительном этапе спекания материал очень медленно охлаждается с контролируемым шагом температуры.
Отжиг материала
После процесса нагрева наступает процесс отжига. Это когда спеченный материал подвергается еще одному пошаговому контролируемому процессу нагрева и охлаждения, чтобы устранить любые или все остаточные напряжения, оставшиеся внутри материала, и сделать его более прочным.
Магнитная отделка
Вышеупомянутые спеченные магниты состоят из определенного уровня или степени механической обработки, начиная от их гладкого и параллельного шлифования или формирования более мелких деталей из блочных магнитов. Материал, из которого изготовлен магнит, очень твердый и хрупкий (от 57 до 61 по Роквеллу). Поэтому для этого материала необходимы алмазные круги для процессов нарезки, они также используются для абразивных кругов для процессов шлифования. Процесс нарезки может выполняться с большой точностью и обычно устраняет необходимость в процессе измельчения. Вышеупомянутые процессы необходимо выполнять очень осторожно, чтобы избежать сколов и трещин.
Бывают случаи, когда окончательная структура или форма магнита очень удобна для обработки профилированным алмазным шлифовальным кругом, например, хлебными буханками. Конечный результат в окончательной форме передается через шлифовальный круг, и шлифовальный круг обеспечивает точные и точные размеры. Отожженное изделие настолько близко к готовой форме и размерам, что его желательно изготовить. Почти чистая форма – это название, которое обычно дается этому состоянию. Последний и заключительный процесс обработки удаляет излишки материала и обеспечивает очень гладкую поверхность там, где это необходимо. Наконец, чтобы герметизировать поверхность, на материал наносится защитное покрытие.
Процесс намагничивания
Намагничивание следует за процессом отделки, и когда производственный процесс завершен, магнит необходимо зарядить, чтобы создать внешнее магнитное поле. Для этого используется соленоид. Соленоид представляет собой полый цилиндр, в который можно поместить магниты разных размеров и форм, или с помощью приспособлений соленоид изготавливается для придания различных магнитных рисунков или конструкций. Чтобы избежать манипуляций и сборки этих мощных магнитов в намагниченных состояниях, можно намагничивать большие сборки. . Следует учитывать требования к намагничивающему полю, которые весьма существенны.
Время публикации: 05 июля 2022 г.