Τι είναι ένας μαγνήτης;
Ο μαγνήτης είναι ένα υλικό που ασκεί εμφανή δύναμη πάνω του χωρίς φυσική επαφή με άλλα υλικά.Αυτή η δύναμη ονομάζεται μαγνητισμός.Η μαγνητική δύναμη μπορεί να προσελκύσει ή να απωθήσει.Τα περισσότερα γνωστά υλικά περιέχουν κάποια μαγνητική δύναμη, αλλά η μαγνητική δύναμη σε αυτά τα υλικά είναι πολύ μικρή.Για ορισμένα υλικά, η μαγνητική δύναμη είναι πολύ μεγάλη, επομένως αυτά τα υλικά ονομάζονται μαγνήτες.Η ίδια η γη είναι επίσης ένας τεράστιος μαγνήτης.
Υπάρχουν δύο σημεία σε όλους τους μαγνήτες όπου η μαγνητική δύναμη είναι μεγαλύτερη.Είναι γνωστοί ως πόλοι.Σε έναν ορθογώνιο μαγνήτη ράβδου, οι πόλοι είναι ακριβώς ο ένας απέναντι από τον άλλο.Ονομάζονται Βόρειος Πόλος ή πόλος βόρειας αναζήτησης και Νότιος πόλος ή νότιος πόλος.
Ένας μαγνήτης μπορεί να κατασκευαστεί απλά παίρνοντας έναν υπάρχοντα μαγνήτη και τρίβοντας ένα κομμάτι μετάλλου με αυτόν.Αυτό το μεταλλικό κομμάτι που χρησιμοποιείται πρέπει να τρίβεται συνεχώς προς μία κατεύθυνση.Αυτό κάνει τα ηλεκτρόνια σε αυτό το μεταλλικό κομμάτι να αρχίζουν να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση.Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι επίσης ικανό να δημιουργήσει μαγνήτες.Δεδομένου ότι ο ηλεκτρισμός είναι μια ροή ηλεκτρονίων, όταν τα κινητά ηλεκτρόνια κινούνται σε ένα σύρμα φέρουν μαζί τους το ίδιο αποτέλεσμα με τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον ατομικό πυρήνα.Αυτό ονομάζεται ηλεκτρομαγνήτης.
Λόγω του τρόπου με τον οποίο είναι διατεταγμένα τα ηλεκτρόνια τους, τα μέταλλα νικέλιο, κοβάλτιο, σίδηρος και χάλυβας δημιουργούν πολύ καλούς μαγνήτες.Αυτά τα μέταλλα μπορούν να παραμείνουν μαγνήτες για πάντα μόλις γίνουν μαγνήτες.Μεταφέροντας έτσι το όνομα σκληροί μαγνήτες.Ωστόσο, αυτά τα μέταλλα και άλλα μπορούν να συμπεριφέρονται σαν μαγνήτες προσωρινά εάν έχουν εκτεθεί ή πλησιάσουν σε σκληρό μαγνήτη.Στη συνέχεια φέρουν το όνομα soft magnets.
Πώς λειτουργεί ο Μαγνητισμός
Ο μαγνητισμός εμφανίζεται όταν μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια κινούνται με κάποιο τρόπο.Όλη η ύλη αποτελείται από μονάδες που ονομάζονται άτομα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από ηλεκτρόνια και άλλα σωματίδια, τα οποία είναι νετρόνια και πρωτόνια.Αυτά τα ηλεκτρόνια τείνουν να περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα, ο οποίος περιέχει τα άλλα σωματίδια που αναφέρονται παραπάνω.Η μικροσκοπική μαγνητική δύναμη προκαλείται από την περιστροφή αυτών των ηλεκτρονίων.Σε ορισμένες περιπτώσεις, πολλά ηλεκτρόνια στο αντικείμενο περιστρέφονται προς μία κατεύθυνση.Το αποτέλεσμα όλων αυτών των μικροσκοπικών μαγνητικών δυνάμεων από τα ηλεκτρόνια είναι ένας μεγάλος μαγνήτης.
Προετοιμασία της σκόνης
Κατάλληλες ποσότητες σιδήρου, βορίου και νεοδυμίου θερμαίνονται για να λιώσουν υπό κενό ή σε επαγωγικό κλίβανο τήξης χρησιμοποιώντας αδρανές αέριο.Η χρήση του κενού είναι για την πρόληψη χημικών αντιδράσεων μεταξύ των υλικών τήξης και του αέρα.Όταν το λιωμένο κράμα έχει κρυώσει, σπάει και συνθλίβεται σχηματίζοντας μικρές μεταλλικές λωρίδες.Στη συνέχεια, τα μικρά κομμάτια κονιοποιούνται και συνθλίβονται σε μια λεπτή σκόνη η οποία κυμαίνεται από 3 έως 7 μικρά σε διάμετρο.Η νεοσχηματισμένη σκόνη είναι εξαιρετικά αντιδραστική και μπορεί να προκαλέσει ανάφλεξη στον αέρα και πρέπει να διατηρείται μακριά από έκθεση στο οξυγόνο.
Ισοστατική Συμπίεση
Η διαδικασία της ισοστατικής συμπύκνωσης ονομάζεται επίσης συμπίεση.Το κονιοποιημένο μέταλλο λαμβάνεται και τοποθετείται σε καλούπι.Αυτό το καλούπι ονομάζεται επίσης καλούπι.Προκειμένου το κονιοποιημένο υλικό να είναι ευθυγραμμισμένο με τα σωματίδια της σκόνης ασκείται μαγνητική δύναμη και κατά τη διάρκεια της περιόδου που εφαρμόζεται η μαγνητική δύναμη, χρησιμοποιούνται υδραυλικοί κριοί για να το συμπιέσουν πλήρως σε απόσταση 0,125 ίντσες (0,32 cm) από την προγραμματισμένη πάχος.Οι υψηλές πιέσεις χρησιμοποιούνται συνήθως από 10.000 psi έως 15.000 psi (70 MPa έως 100 MPa).Άλλα σχέδια και σχήματα κατασκευάζονται τοποθετώντας τις ουσίες σε ένα αεροστεγές δοχείο που έχει εκκενωθεί πριν πιεστούν στο επιθυμητό σχήμα με πίεση αερίου.
Τα περισσότερα από τα υλικά που παίρνουν για παράδειγμα το ξύλο, το νερό και τον αέρα έχουν μαγνητικές ιδιότητες που είναι πολύ αδύναμες.Οι μαγνήτες προσελκύουν πολύ έντονα αντικείμενα που περιέχουν τα προηγούμενα μέταλλα.Επίσης, προσελκύουν ή απωθούν άλλους σκληρούς μαγνήτες όταν τους φέρνουν πιο κοντά.Αυτό το αποτέλεσμα είναι επειδή κάθε μαγνήτης έχει δύο αντίθετους πόλους.Οι νότιοι πόλοι προσελκύουν τους βόρειους πόλους άλλων μαγνητών, αλλά απωθούν τους άλλους νότιους πόλους και αντίστροφα.
Κατασκευή μαγνητών
Η πιο κοινή μέθοδος που χρησιμοποιείται στην κατασκευή μαγνητών ονομάζεται μεταλλουργία σκόνης.Δεδομένου ότι οι μαγνήτες αποτελούνται από διαφορετικά υλικά, οι διαδικασίες κατασκευής τους είναι επίσης διαφορετικές και μοναδικές από μόνες τους.Για παράδειγμα, οι ηλεκτρομαγνήτες κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας τεχνικές χύτευσης μετάλλων, ενώ οι εύκαμπτοι μόνιμοι μαγνήτες κατασκευάζονται σε διαδικασίες που περιλαμβάνουν πλαστική εξώθηση στις οποίες οι πρώτες ύλες αναμειγνύονται σε θερμότητα πριν εξαναγκαστούν να περάσουν από ένα άνοιγμα υπό συνθήκες ακραίας πίεσης.Παρακάτω είναι η διαδικασία κατασκευής μαγνητών.
Όλες οι κρίσιμες και σημαντικές πτυχές της επιλογής των μαγνητών θα πρέπει να συζητηθούν τόσο με τις ομάδες μηχανικών όσο και με την ομάδα παραγωγής.Η διαδικασία μαγνήτισης στις διαδικασίες κατασκευής των μαγνητών, σε αυτό το σημείο, το υλικό είναι ένα κομμάτι συμπιεσμένου μετάλλου.Αν και ασκήθηκε σε μια μαγνητική δύναμη κατά τη διαδικασία της ισοστατικής συμπίεσης, η δύναμη δεν έφερε μαγνητικό αποτέλεσμα στο υλικό, παρά μόνο τα σωματίδια χαλαρής σκόνης.Το τεμάχιο φέρεται ανάμεσα στους πόλους ενός ισχυρού ηλεκτρομαγνήτη και στη συνέχεια προσανατολίζεται προς την κατεύθυνση που προορίζεται για μαγνήτιση.Αφού ενεργοποιηθεί ο ηλεκτρομαγνήτης, η μαγνητική δύναμη ευθυγραμμίζει τις μαγνητικές περιοχές μέσα στο υλικό, καθιστώντας το κομμάτι έναν πολύ ισχυρό μόνιμο μαγνήτη.
Θέρμανση του Υλικού
Μετά τη διαδικασία της ισοστατικής συμπύκνωσης ο γυμνοσάλιαγκας του κονιοποιημένου μετάλλου διαχωρίζεται από τη μήτρα και τοποθετείται σε φούρνο.Η πυροσυσσωμάτωση είναι η διαδικασία ή η μέθοδος προσθήκης θερμότητας σε συμπιεσμένα κονιοποιημένα μέταλλα προκειμένου να μετατραπούν στη συνέχεια σε τηγμένα, στερεά μεταλλικά κομμάτια.
Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης περιλαμβάνει κυρίως τρία στάδια.Κατά το αρχικό στάδιο της διαδικασίας, το συμπιεσμένο υλικό θερμαίνεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες για να διώξει όλη την υγρασία ή όλες τις μολυσματικές ουσίες που μπορεί να έχουν παγιδευτεί κατά τη διαδικασία ισοστατικής συμπύκνωσης.Κατά τη διάρκεια του δεύτερου σταδίου πυροσυσσωμάτωσης, υπάρχει αύξηση της θερμοκρασίας στο 70-90% περίπου του σημείου τήξης του κράματος.Στη συνέχεια, η θερμοκρασία διατηρείται εκεί για διάστημα ωρών ή ημερών, προκειμένου τα μικρά σωματίδια να ταιριάζουν, να δεσμεύονται και να συγχωνεύονται μεταξύ τους.Το τελικό στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης είναι όταν το υλικό ψύχεται πολύ αργά σε ελεγχόμενες αυξήσεις θερμοκρασίας.
Ανόπτηση του Υλικού
Μετά τη διαδικασία θέρμανσης ακολουθεί η διαδικασία της ανόπτησης.Αυτό συμβαίνει όταν το πυροσυσσωματωμένο υλικό υφίσταται μια άλλη ελεγχόμενη διαδικασία θέρμανσης και ψύξης βήμα προς βήμα, προκειμένου να απορριφθεί οποιαδήποτε ή όλες οι υπολειμματικές τάσεις που παραμένουν μέσα στο υλικό και να γίνει ισχυρότερο.
Φινίρισμα με μαγνήτη
Οι παραπάνω πυροσυσσωματωμένοι μαγνήτες αποτελούνται από κάποιο επίπεδο ή βαθμό μηχανικής κατεργασίας, που κυμαίνονται από την λεία και παράλληλη λείανση τους ή το σχηματισμό μικρότερων τμημάτων από μπλοκ μαγνήτες.Το υλικό που δημιουργεί τον μαγνήτη είναι πολύ σκληρό και εύθραυστο (Rockwell C 57 έως 61).Επομένως, αυτό το υλικό χρειάζεται τροχούς διαμαντιών για τις διαδικασίες κοπής, χρησιμοποιούνται επίσης για λειαντικούς τροχούς για τις διαδικασίες λείανσης.Η διαδικασία του τεμαχισμού μπορεί να γίνει με μεγάλη ακρίβεια και συνήθως αφαιρεί την ανάγκη για τη διαδικασία λείανσης.Οι προαναφερθείσες διεργασίες απαιτούν να γίνουν πολύ προσεκτικά ώστε να μειωθεί το θρυμματισμό και το ράγισμα.
Υπάρχουν περιπτώσεις όπου η δομή ή το σχήμα του τελικού μαγνήτη είναι πολύ ευνοϊκό για την επεξεργασία με έναν διαμορφωμένο τροχό λείανσης με διαμάντια όπως τα καρβέλια ψωμιού.Το τελικό αποτέλεσμα στο τελικό σχήμα περνά από τον τροχό λείανσης και ο τροχός λείανσης παρέχει ακριβείς και ακριβείς διαστάσεις.Το ανοπτημένο προϊόν είναι τόσο κοντά στο τελικό σχήμα και τις διαστάσεις που είναι επιθυμητό να κατασκευαστεί.Σχήμα κοντά στο δίχτυ είναι το όνομα που συνήθως δίνεται σε αυτήν την κατάσταση.Μια τελευταία και τελική διαδικασία κατεργασίας αφαιρεί τυχόν περίσσεια υλικού και παρουσιάζει μια πολύ λεία επιφάνεια όπου χρειάζεται.Τέλος για να σφραγιστεί η επιφάνεια στο υλικό δίνεται προστατευτική επίστρωση.
Διαδικασία μαγνητισμού
Η μαγνήτιση ακολουθεί τη διαδικασία φινιρίσματος και όταν ολοκληρωθεί η διαδικασία κατασκευής, ο μαγνήτης χρειάζεται φόρτιση για να δημιουργήσει ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.Για να επιτευχθεί αυτό, χρησιμοποιείται ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι ένας κοίλος κύλινδρος στον οποίο μπορούν να τοποθετηθούν διαφορετικά μεγέθη και σχήματα μαγνήτη ή με εξαρτήματα κατασκευάζεται μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα για να προσδώσει διάφορα μαγνητικά σχέδια ή σχέδια. Προκειμένου να αποφευχθεί ο χειρισμός και η συναρμολόγηση αυτών των ισχυρών μαγνητών στις μαγνητισμένες συνθήκες τους, μπορούν να μαγνητιστούν μεγάλα συγκροτήματα .Πρέπει να ληφθούν υπόψη οι απαιτήσεις του πεδίου μαγνήτισης, οι οποίες είναι πολύ σημαντικές.
Ώρα δημοσίευσης: Ιούλ-05-2022