Tłumaczymy nasz sklep na język polski!
Wymaga to jednak czasu, ponieważ w ofercie mamy dużo artykułów, a na nasz sklep składa się wiele stron. Chwilowo nasz katalog produktów dostępny będzie w języku angielskim. Dziękujemy za cierpliwość!
Magnesy neodymowe: Funkcje specjalne, produkcja i zastosowania
Magnesy neodymowe są najsilniejszymi dostępnymi magnesami trwałymi i mogą wytwarzać bardzo silne pola magnetyczne w najmniejszych przestrzeniach. Ta właściwość pozwala na ich integrację z różnymi urządzeniami i aplikacjami, nawet jeśli ilość miejsca jest ograniczona.
Co sprawia, że magnesy neodymowe są tak silne, jakie aplikacje są dostępne, jak są wykonane i co należy wziąć pod uwagę podczas ich używania, omówiono w tym artykule.
Czym jest neodym?
Neodym jest pierwiastkiem chemicznym należącym do grupy lantanu. Jest to metal ziem rzadkich i w swojej naturalnej postaci występuje tylko w związkach chemicznych i w obecności innych lantanoidów, zwłaszcza w minerałach monachitowych i bastneazytowych. Neodym jest stosunkowo powszechny w skorupie ziemskiej, ale stężenie tego pierwiastka jest zwykle tak niskie, że wydobycie gospodarcze nie jest możliwe. Jest zatem często uzyskiwany jako produkt uboczny przy wydobywaniu bardziej skoncentrowanych rud. Z ponad 90% rocznej produkcji neodymu na świecie, Chiny są zdecydowanie najważniejszym dostawcą tego metalu (2023).
Neodym jest bardzo reaktywnym metalem i utlenia się w powietrzu. Sam w sobie ma stosunkowo słabą siłę magnetyczną, ale uzyskuje bardzo wysoką zdolność magnetyzacyjną w połączeniu z żelazem i borem.
Czym jest magnes neodymowy?
Magnesy neodymowe są stopem neodymowo-żelazowo-borowym, również w skrócie NdFeB. Związki te charakteryzują się swoją silną siłą magnetyczną i są obecnie materiałem dostępnym o najwyższej sile magnetycznej. Czasami do stopu dodaje się dodatkowe elementy, aby wpłynąć na właściwości kolejnego magnesu. Siła magnetyczna odpowiednich magnesów neodymowych zależy w dużym stopniu od ich jakości i składu. MISUMI zazwyczaj rozróżnia silne magnesy neodymowe, magnesy neodymowe i odporne na ciepło magnesy neodymowe. Dla różnych magnesów i typów magnesów oferowanych w naszym sklepie, można znaleźć odpowiednią gęstość strumienia powierzchniowego magnetycznego w Gaussa (G) lub Tesli i ich siłę przyciągania magnesu w N w postaci wyraźnie ustrukturyzowanej tabeli.
Produkcja magnesów neodymowych
Magnesy neodymowe są wytwarzane przez stopowanie neodymu, żelaza i boru, przy jednoczesnym dokładnym kontrolowaniu dokładnego składu. Produkcja jest na przykład podzielona na następujące etapy:
| Krok | Opis |
|---|---|
| Wybór materiału | W pierwszym etapie wymagane materiały, boron, żelazo i neodym oraz ewentualnie inne składniki stopu są topione oddzielnie i formowane w pręty okrągłe. |
| Stopowanie | Metale do stopu są wybierane i skraplane w piecu do topienia. Proces topnienia powoduje mieszanie się atomów na poziomie atomowym. Mieszanie przeprowadza się na przykład poprzez poruszanie lub wlewanie. Atomy różnych metali łączą się, tworząc jednorodny stop. Każdy magnes neodymowy ma inny skład, np. Nd2Fe14B. |
| Odlewanie pasków | Podczas odlewania paska materiały są umieszczane w dużej maszynie odlewniczej. W tej maszynie materiał stopowy o temperaturze do 1450°C jest topiony w piecu próżniowym indukcyjnym, kierowany pod ciśnieniem do bębna chłodzącego i bardzo szybko tam chłodzony. Szybkie chłodzenie pozwala stworzyć niewielkie płytki, które stanowią podstawę do dalszych etapów przetwarzania. |
| Dekrepitacja wodorowa (wzrost kruchości) | Materiał jest teraz poddawany obróbce wodorowej. Infuzja wodoru prowadzi do wzrostu kruchości i dalszej redukcji stopu pod wpływem wodorowej atmosfery. Ułatwia to przetwarzanie materiału podczas procesu frezowania. |
| Proces frezowania | Mieszaninę następnie mielono w atmosferze ochronnej na bardzo drobny, jednorodny proszek i przekierowywano do urządzenia dociskającego. |
| Proces formowania | W procesie formowania proszek ściskany jest do zgrubnej postaci początkowej (np. blok, cylinder). Należy zadbać o to, aby nie dopuścić do ponownego wmieszania się tlenu._x000D_ W tym etapie dla pierwszego wyrównania cząstek w kierunku kolejno pożądanego pola magnetycznego przykładane jest silne pole magnetyczne._x000D_ W dalszym procesie prasowania materiał jest dalej ściskany, a ostateczne kształty są tworzone pod ciśnieniem do 1000 barów. Następnie prasa olejowa dodatkowo ściska kształty ciśnieniem do 1600 barów._x000D_ Istnieją następujące metody prasowania:_x000D_ Osiowa: Materiał znajduje się we wnęce narzędzia, gdzie jest ściskany poprzez penetrację stempli. Pole wyrównania magnetycznego jest stosowane przed kompresją, równolegle do kierunku kompresji. W trakcie prasowania krzyżowego pole wyrównania działa prostopadle do kierunku kompresji._x000D_ Izostatycznie: Pole wyrównania jest nakładane na elastyczny pojemnik wypełniony proszkiem. Pojemnik jest następnie wprowadzany do prasy izostatycznej, gdzie ciśnienie jest wywierane z zewnątrz, np. przez wodę. Dzięki temu materiał jest równomiernie zagęszczany ze wszystkich stron._x000D_ |
| Spiekanie | Podczas spiekania przedformy są teraz umieszczane w piecu i spiekane przez kilka godzin w temperaturze 250°C – 900°C. Proces ten może potrwać około 20 godzin w przypadku magnesów klasy N35 i do 36 godzin w przypadku magnesów klasy N52._x000D_ Prawie cała siła magnetyczna jest tracona podczas spiekania, ale wyrównanie jest utrzymywane._x000D_ Szybkie chłodzenie po spiekaniu zapobiega powstawaniu niepożądanych faz i zmniejsza naprężenia materiału poprzez hartowanie. |
| Proces formowania | Po spiekaniu przedformy są doprowadzane do ich ostatecznego kształtu. Na przykład, cylindry są szlifowane aż do uzyskania pożądanej średnicy. Bloki są doprowadzane do prawidłowego kształtu na kołach ściernych, a powierzchnia jest szlifowana do gładkiego wykończenia._x000D_ Bloki są bardzo twarde i do obróbki wymagane są specjalne narzędzia. Wióry i proszek muszą być również chłodzone płynem chłodzącym, aby uniknąć spontanicznego zapłonu._x000D_ Magnesy mogą być produkowane w różnych wariantach:_x000D_ Magnes neodymowy z otworem_x000D_ Gumowany magnes neodymowy_x000D_ Magnesy prostokątne, okrągłe, cylindryczne_x000D_ Samoprzylepne magnesy neodymowe_x000D_ Małe i duże magnesy neodymowe_x000D_ |
| Powłoka | Następnie zostanie zastosowana powłoka, która zabezpieczy magnes przed utlenianiem w przyszłości. Powłoka może być na przykład wykonana z niklu lub żywicy epoksydowej i nadaje magnesowi typowy wygląd. |
| Magnetyzacja | Magnes jest ostatecznie namagnesowywany w ostatnim kroku. W tym momencie z powodu obróbki cieplnej nie pozostały żadne właściwości magnetyczne. W celu namagnesowania magnes neodymowy jest wystawiony na działanie wyjątkowo silnego i celowo wyrównanego pola magnetycznego. |
Po namagnesowaniu magnesy są gotowe do użycia:
Właściwości magnesów neodymowych
Magnesy neodymowe mają szereg korzystnych właściwości:
- Duża siła magnetyczna: Magnesy neodymowe są niezwykle silne.
- Kompaktowy rozmiar: W porównaniu z innymi magnesami, mogą być produkowane tak, aby były bardzo lekkie i kompaktowe ze względu na ich dużą siłę magnetyczną.
- Miniaturyzacja: Ich niewielki rozmiar przy tej samej sile magnetycznej wpływa na urządzenia, w których są zainstalowane. W rezultacie elektronika i inne urządzenia mogą być znacznie mniejsze.
- Efektywna konwersja energii: Są one stosowane na przykład w turbinach wiatrowych, gdzie zwiększają sprawność silników elektrycznych ze względu na wyższą siłę magnetyczną i zdolność do redukcji masy bezwładności, przyczyniając się tym samym do produkcji czystej energii.
- Trwałość: Magnesy neodymowe zachowują swoje właściwości magnetyczne przez długi czas.
Są jednak również kruche, co czyni je podatnymi na fragmentację. Spiekanie sprawia, że są one bardzo trudne i trudne do obróbki. Magnesy neodymowe są wrażliwe na wstrząsy i są podatne na korozję bez powłoki. Należy również zwrócić uwagę na obce pola magnetyczne podczas ich używania. Obce, inaczej zorientowane pola magnetyczne mogą spowodować częściową lub całkowitą utratę właściwości magnetycznych magnesów neodymowych.
Instrukcja użycia
Podczas montowania magnesów obowiązują następujące środki ostrożności:
- Są bardzo delikatne, tzn. nie są dostępne żadne inne opcje obróbki.
- Magnes jest wrażliwy na wstrząsy i należy go instalować ostrożnie.
- Promieniowanie magnetyczne może mieć negatywny wpływ na następujące elementy: urządzenia elektryczne, takie jak telefony komórkowe, komputery, zegarki i urządzenia medyczne, takie jak rozruszniki serca.
- W temperaturach powyżej maksymalnej temperatury roboczej siła magnetyczna może się zmniejszyć.
- Silny wstrząs lub zmiany w magnesach mogą zmniejszyć siłę magnetyczną. Należy zachować odległość 0,1 ~ 0,3 mm od korpusu podstawy, aby zapobiec bezpośredniemu uderzeniu w magnesy.
Instrukcje instalacji magnesów neodymowych
- 1 - Obrabiany przedmiot
- 2- Obudowa
- 3 - Magnes neodymowy
Dlatego należy z wyprzedzeniem dokładnie zaplanować, w jakim środowisku używany jest magnes neodymowy i jakie grupy osób mogą pracować w pobliżu magnesu neodymowego.
Następujące zakresy temperatur są uważane za punkt odniesienia dla różnych magnesów:
Zakresy temperatur dla różnych składów magnesów
- 1 - Wersja o wysokiej wytrzymałości - Magnes neodymowy
- 2 - Magnes neodymowy
- 3 - Odporny na wysoką temperaturę magnes neodymowy
- 4 – Magnes samarowo-kobaltowy
- 5 - Magnes ferrytowy
- 6 - Magnes AlNiCo (AlNiCo)
Konserwacja magnesów neodymowych
Konserwacja i dbałość o magnesy neodymowe są ważne dla maksymalizacji ich żywotności i zapewnienia, że zachowują swoje właściwości magnetyczne. Następujące środki wydłużają żywotność magnesów neodymowych:
- Ochrona przed wstrząsami i obciążeniami mechanicznymi: Ze względu na swoją kruchą strukturę, magnesy neodymowe mogą łatwo pękać. Unikaj narażania ich na silne uderzenia lub upuszczania ich.
- Ochrona przed korozją: Korozja może spowodować pogorszenie działania magnesów neodymowych. Można temu zapobiec przez odpowiednią powłokę. Należy je również przechowywać w suchym miejscu.
- Ochrona przed nadmiernymi temperaturami: Wysokie temperatury mogą powodować utratę właściwości magnetycznych. Dlatego zawsze należy przestrzegać limitów temperatury. Powinny być przechowywane w chłodnym miejscu.
- Demagnetyzacja: Magnesy neodymowe mogą zostać rozmagnesowane w pobliżu innych silnych pól magnetycznych. Dlatego powinny być używane lub przechowywane poza zasięgiem takich pól magnetycznych.
Używanie magnesów neodymowych
Magnesy neodymowe są stosowane na przykład w wirnikach z magnesami trwałymi (np. silniki krokowe i serwomotory) lub w silnikach liniowych do osi pozycjonowania, np. w zastosowaniach CNC. Niektóre różnice wyjaśniono bardziej szczegółowo poniżej.
Magnesy neodymowe w silnikach liniowych
Magnesy neodymowe są stosowane na przykład w liniowych wirnikach silnikowych. Wytwarzają tam niezwykle silne pole magnetyczne. Odwrotnie, pole magnetyczne jest generowane w stojanie przez prąd elektryczny (cewki). Wirnik porusza się teraz wzdłuż linii wywołanej przez interakcję między dwoma polami magnetycznymi. W zależności od konstrukcji silnika liniowego magnesy trwałe można również umieścić na stojanie, a wirnik może być wyposażony w cewki. Zasada ta jest powszechnie stosowana w wielu silnikach, a nawet generatorach. Wybór silników można również znaleźć w naszym sklepie MISUMI.
Magnesy neodymowe w sprzęgłach i hamulcach
Na przykład, pole magnetyczne przenosi moment obrotowy bez bezpośredniego kontaktu mechanicznego pomiędzy obracającymi się i nieruchomymi częściami. Hamulce i złącza magnetyczne składają się z wirnika i stojana. Również tutaj wirnik jest wyposażony w magnes neodymowy. Interakcja magnetyczna między polami magnetycznymi wirnika i stojana prowadzi następnie do różnych reakcji: w sprzęgle wirnik jest połączony ze stojanem, w układzie hamulcowym wirnik naciska na stojan.
MISUMI umożliwia wybór spośród szerokiej gamy magnesów neodymowych, jak również innych magnesów.
