Способ изготовления постоянных магнитов

Как делают магниты

Главная » Наука и техника » Как делают магниты и какие их виды бывают | «Зачем и почему»

Приветствуем Вас, дорогие читатели, на нашем сайте!

Здесь вы сможете узнать множество интересных и зажигательных историй, множество фактов и объяснений в мире. На нашем сайте вы найдете много полезной и интересной информации из различных областей науки, спорта, природы, животных и многое многое другое.
Читайте и делитесь с друзьями!

В данной статье мы с Вами узнаем – КАК ДЕЛАЮТ МАГНИТЫ

Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.

Начиная с 12 – 13 веков его начали активно применять в производстве компасов и других инновационных изобретений. Сегодня можно увидеть распространённость и разнообразие магнитов во всех сферах нашей жизни. Каждый раз, когда мы встречам очередное изделие из магнита, мы часто задаёмся вопросом: «Так как делают магниты?»

Из чего делают магниты?

Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты.

Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.

Как делают магниты разными способами

Прессованные магнитопласты – это магниты, полученные путем смешивания специального вида порошка NdFeB с полимерными связывающими материалами. Затем эта масса прессуется в форму и нагревается.

Магнитные изделия, получаемые таким способом, могут быть сложных форм, и обычно не требуют дополнительной обработки. Они имеют более низкую энергию продукта, чем спеченные магниты, до 10 МГсЭ.

Изотропные магнитопласты NdFeB могут быть намагничены в любом направлении.

При использовании специальных соленоидов можно получить многополюсные магниты или магниты со специальной формой магнитного поля.

Разумеется, такие сложные соленоиды могут стоить очень дорого в зависимости от сложности конструкции и требуемой производительности.

Литые магнитопласты – при этом способе производства магнитов порошок NdFeB смешивается с полимерным материалом и выдавливается в форму. Получающиеся магнитные изделия имеют энергию продукта до 5 МГсЭ, но могут быть сделаны замысловатых форм.

Спеченные неомагниты – мелкий порошок NdFeB запрессовывается в форму, затем спекается и обрабатывается до нужного размера (шлифуется).

Производство неодимовых магнитов – сложный высокотехнологичный процесс, требующий соблюдения состава, содержания примесей. Все операции, кроме шлифовки в размер, проводятся без доступа кислорода в вакууме или атмосфере инертных газов. Направление намагниченности задается текстурой магнитного поля во время прессования.

Изготовление электромагнитов

Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.

Выплавка

Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки.

Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.

Измельчение

Однородный сплав в специальных дробилках измельчают в два этапа.

В результате первичного дробления брикета, получают крупные частицы, размером в мелкую щебенку. После вторичного дробления образуется порошок с размером частиц в несколько микронов. Это необходимо, чтобы на следующем этапе, правильно выставить магнитные поля.

Прессование

Порошок загружают в специальный аппарат, где под воздействием магнитного поля и механического давления его прессуют в брикеты, требуемых размеров и форм. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы внутри порошка направляются в одну сторону.

В результате выравнивается полярность будущего магнита.

Готовые брикеты пакуют в герметичные пакеты и выкачивают изнутри воздух. Это необходимо, чтобы предотвратить окисление металла и потери магнитных свойств.

Спекание

Брикет помещают в специальную печь, из которой удаляют воздух и под воздействием высокой температуры спекают все компоненты в единый магнит. Изделие приобретает высокую прочность и увеличивает мощность магнитных полей.

Завершение производства

Магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику.

Интересный факт: первая шахта по выработке магнитной руды была построена на холмах магнезии в Малой Азии. С ее недр было выработано множество тонн руды, которую использовали для производства компасов и других уникальных инструментов.

Технология производства магнитов заключается в смешивании нескольких компонентов и получении изделия, издающего магнитное поле. В зависимости от состава и пропорций, в каждом отдельном случае процесс будет немного отличаться. Готовые изделия будут использоваться в разных сферах нашей жизни, начиная от крупных электродвигателей и заканчивая сувенирами на холодильник.

Видео

Источник

Производство электрических аппаратов управления и защиты — Технология изготовления постоянных магнитов

Содержание материала

Постоянные магниты (ПМ) используются в поляризованных исполнениях пускозащитной аппаратуры. В основном применяют ПМ, изготовленные на основе железоникельалюминиевых сплавов с различными добавками (кобальт, медь, титан, кремний и др.) методами литья и порошковой металлургии.
Материал литых магнитов указанного сплава отличается большой твердостью и хрупкостью и поддается обработке только шлифованием корундовыми и алмазными кругами. Порошковые же магниты, несколько уступая литым магнитам по магнитным характеристикам, поддаются всем видам механической обработки с применением нормального режущего инструмента.
При процессе отливки ПМ небольших размеров и массы (до 0,1—0,2 кг) использование общего объема расплавленного сплава, непосредственно идущего па изготовление изделий, не превосходит 10—20%, остальной объем металла расходуется па литники, прибыли, тогда как использование материала при порошковой металлургии достигает 95—98%.
Находит применение магнитный сплав марки ЮНДЧ (АНЗ), простой по составу (25 Ni — 25,5 А1 — 4 Си — 45,5 Fe) и с удовлетворительными магнитными свойствами (Вr = 0,5T; Нс= 40 кА/м; (ВН)макс/(8π) =3600 Дж/м 3 ). Изготовляют НМ методом литья в земляные формы и по выплавляемым моделям.
Шихтовые материалы применяют с обработкой их пескоструйным способом. Огневая резка при разделке шихтовых материалов недопустима.
Плавку материала обычно производят в открытых высокочастотных индукционных печах в тиглях с кислой футеровкой. Масса шихтовых материалов составляется с расчетом использования 50% переплава. Соблюдается порядок загрузки в тигель и соответственно поочередное расплавление входящих в сплав компонентов: железо, 50% переплава, никель, медь. Перед введением в сплав меди, подогретой до 150° С, температуру содержимого расплава в тигле доводят до 1520—1550° С; алюминий в подогретом состоянии вводят в расплав при температуре 1550—1570° С и, поддерживая эту температуру, снимают шлак и выдают расплав в различные ковши с кислой футеровкой. Контроль температуры расплава осуществляют термопарой с керамическим наконечником.
Заливку форм производят короткой непрерывной струей. Через несколько минут после заливки изделия выколачивают из опок и оставляют их остывать на поверхности выбитой из опок формовочной земли.
В литейном цехе отливки подвергаются предварительной обработке: их освобождают от литников, отверстия очищают от песка, производится зачистка заусенцев и незначительных выступов, остатков от литников и пр.
Каждая плавка подвергается контролю: проверяются химический состав сплава, магнитные свойства материала (Вr, Нс, поле насыщения Hмакс >5Нс), геометрические размеры изделий, состояние поверхности, а также выявляются недопустимые поверхностные дефекты — одиночные раковины, в том числе усадочные, холодные трещины, утяжины, сколы и др.
С целью придания материалу отливок из сплава ЮНДЧ оптимальных магнитных свойств отливки подвергаются нормализации при температуре 1100± 10° С.
Намагничивание заготовок постоянных магнитов производят на специальных намагничивающих устройствах с электромагнитами, питаемыми постоянным током или импульсами постоянного или переменного тока с обеспечением поля насыщения образцов не ниже 5 Нс.

При изготовлении постоянных магнитов точным литьем по выплавляемым моделям технологический процесс распадается па изготовление оболочковых форм и заделку их в опоки, плавку сплава, заливку форм, отделку литых изделий, термическую обработку, намагничивание.
Процесс изготовления оболочковых форм при точном литье аналогичен рассмотренному в § 3-8.
При отливке достаточно малых по габаритам и массе ПМ опоки с оболочковыми формами, заделанными в песчаный сухой наполнитель, за несколько часов до заливки (от 1,5 до 5 ч) прокаливают в электропечи при температуре 600° С с последующим повышением температуры до 850—900° С. Заливку форм производят без промедления в горячие формы.
Термическая обработка и намагничивание заготовок идентичны изготовлению ПМ из сплава ЮНДЧ.
Контроль качества изготовления ПМ точным литьем производится непрерывно на всех этапах технологического процесса с участием лабораторий по химическому анализу сплава и магнитным измерениям.

Изготовление постоянных магнитов методов порошковой металлургии.

Технология изготовления ПМ методом порошковой металлургии отличается рядом специфических особенностей, связанных с этим видом производства. Используемые металлические порошки в виде сырого материала отличаются высокой химической чистотой исходного материала (98—99%), но более дорогие по сравнению с литым металлом.
По размерам порошковые частицы классифицируются по следующей шкале: ультратонкие — менее 0,5 мкм; весьма тонкие— от 0,5 до 7 Па; р — удельное давление прессования, · 10 7 Па.
При использовании металлических порошков в процессе подготовки к прессованию возможна их очистка, отжиг, рассев по фракциям крупности, развеска, смешивание (шихтование), введение смазки.
Очистка порошкового материала применяется при наличии загрязнений продуктами износа дробящих устройств. Отжиг в восстановительной среде необходим при частичном окислении материала. Пробный рассев по фракциям крупности производят с целью определения набора зернистости используемого порошкового материала. Развеску производят при изготовлении шихты сложного состава, состоящей из порошков нескольких металлов. Смешивание порошкового материала является ответственной операцией в процессе приготовления шихты; от нее зависит однородность исходного материала, определяющего качество готовых изделий, поэтому этот процесс наиболее тщательно контролируется. Из оборудования используются шаровые и вибрационные мельницы, конусные смесители и смесители типа «пьяная бочка». Смешивание может быть сухое и мокрое (спирт, бензин, глицерин, дистиллированная вода). Мокрое смешивание дает более однородную шихту.
Загрузку пресс-форм производят дозированным количеством порошковой шихты. Дозировку осуществляют весовым или объемным способом.
Прессование порошкового материала в зависимости от высоты прессовок применяют одно- и двустороннее. При двустороннем прессовании (встречное движение пуансонов) обеспечивается более однородная плотность прессовок по высоте.
При выпрессовке изделий из пресс-форм наблюдается упругое последствие материала, приводящее к увеличению линейных размеров прессовок, в ряде случаев доходящее по высоте до 5-6%.
Из прессового оборудования применяют гидравлические и механические (эксцентриковые, кривошипные, фрикционные и др.) прессы и прессы-автоматы с одно- и двусторонним давлением.
Пресс-формы применяют съемные и стационарные, одно- и многогнездовые, одно- и двустороннего прессования, прессовые и калибровочные.
Наивысшей производительностью обладают автоматические прессы до 12 000 мелких прессовок в час; у немеханизированных механических прессов производительность до 500 прессовок в час и у гидравлических прессов — до 100 прессовок в час.

Источник

Как и из чего делают магниты? Описание, фото и видео

Уникальные свойства некоторых веществ, всегда удивляли людей своею необычностью. Особое внимание привлекла способность некоторых металлов и камней – отталкиваться или притягиваться друг к другу. На протяжении всех эпох это вызвало интерес мудрецов и огромное удивление простых обывателей.

Начиная с 12 – 13 веков его начали активно применять в производстве компасов и других инновационных изобретений. Сегодня можно увидеть распространённость и разнообразие магнитов во всех сферах нашей жизни. Каждый раз, когда мы встречам очередное изделие из магнита, мы часто задаёмся вопросом: «Так как же делают магниты?»

Виды магнитов

Существует несколько видов магнитов:

Отличие первых двух магнитов заключается в их степени намагниченности и времени удержания поля внутри себя. В зависимости от состава, магнитное поле будет слабее или сильнее и более устойчивым к воздействию внешних полей. Электромагнит не является настоящим магнитом, это всего лишь эффект электричества, которое создает магнитное поле вокруг металлического сердечника.

Из чего делают магниты?

Для производства постоянных и временных магнитов используют железо, неодим, бор, кобальт, самарий, альнико и ферриты. Они в несколько этапов измельчаются и вместе плавятся, пекутся или спрессовываются до получения постоянного или временного магнитного поля. В зависимости от вида магнитов и требуемых характеристик, меняется состав и пропорции компонентов.

Такое производство позволяет получить три вида магнитов:

Изготовление магнитов

Электромагниты производятся с помощью обмотки проволоки вокруг металлического сердечника. Меняя размеры сердечника и длину проволоки меняют мощность поля, количество употребляемого электричества и размеры устройства.

Выбор компонентов

Постоянные и временные магниты производятся с разной силой полей и устойчивостью к окружающим воздействиям. Перед началом производства, заказчик определяет состав и форму будущих изделий в зависимости от места применения и дороговизны производства. С точностью до грамма подбираются все компоненты и отправляются на первый этап производства.

Выплавка

Оператор загружает в электрическую вакуумную печь все компоненты будущего магнита. После проверки оборудования и соответствия количества материала, печь закрывают. С помощью насоса из камеры откачивают весь воздух и запускают процесс плавки. Воздух из камеры извлекают для того, чтобы предотвратить окисление железа и возможную потерю мощности полей. Расплавленная смесь самостоятельно выливается в форму, а оператор ожидает ее полного остывания. В результате получается брикет, уже имеющий магнитные свойства.

Измельчение

Однородный сплав в специальных дробилках измельчают в два этапа. В результате первичного дробления брикета, получают крупные частицы, размером в мелкую щебенку. После вторичного дробления образуется порошок с размером частиц в несколько микронов. Это необходимо, чтобы на следующем этапе, правильно выставить магнитные поля.

Прессование

Порошок загружают в специальный аппарат, где под воздействием магнитного поля и механического давления его прессуют в брикеты, требуемых размеров и форм. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы внутри порошка направляются в одну сторону. В результате выравнивается полярность будущего магнита. Готовые брикеты пакуют в герметичные пакеты и выкачивают изнутри воздух. Это необходимо, чтобы предотвратить окисление металла и потери магнитных свойств.

Спекание

Брикет помещают в специальную печь, из которой удаляют воздух и под воздействием высокой температуры спекают все компоненты в единый магнит. Изделие приобретает высокую прочность и увеличивает мощность магнитных полей.

Завершение производства

Магниты могут дополнительно нарезать, шлифовать и покрывать защитным слоем. Готовые изделия проходят контроль качества, упаковываются и отправляются заказчику.

Технология производства магнитов заключается в смешивании нескольких компонентов и получении изделия, издающего магнитное поле. В зависимости от состава и пропорций, в каждом отдельном случае процесс будет немного отличаться. Готовые изделия будут использоваться в разных сферах нашей жизни, начиная от крупных электродвигателей и заканчивая сувенирами на холодильник.

Как и из чего делают магниты – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник