Imanes permanentes y magnetismo residual en piezas mecanizadas por CNC

¿Planea un nuevo proyecto con conjuntos de imanes permanentes o componentes de acero de precisión? Comprender cómo funcionan los imanes permanentes le ayudará a diseñar mejores productos y a cumplir con los requisitos de su mecanizado CNC.

¿Qué es un imán permanente?

Los imanes permanentes son uno de los componentes básicos de la ingeniería moderna. Mantienen un campo magnético constante sin necesidad de alimentación externa. Sin duda, vale la pena familiarizarse con el concepto de imán permanente antes de encargar componentes magnéticos para su proyecto; le ahorrará tiempo y evitará costosos cambios de diseño.

Definición de imán permanente

Un imán permanente es un material que mantiene un campo magnético durante mucho tiempo después de ser magnetizado, sin necesidad de una fuente de energía eléctrica. A diferencia de un electroimán, no necesita energía para conservar su estado magnético. Los imanes permanentes también se conocen como imanes duros o imanes estáticos. En ciencia de los materiales, un imán duro se refiere a un material con alta coercitividad, lo que significa que resiste fuertemente la desmagnetización.

Ejemplos de imanes permanentes

Los imanes permanentes se utilizan en diversos ámbitos, desde nuestra vida cotidiana hasta aplicaciones industriales. A continuación, se presentan algunos ejemplos de imanes permanentes:

Ejemplos cotidianos de imanes permanentes

Utilizamos imanes permanentes a diario sin darnos cuenta. Algunos ejemplos son las juntas de las puertas de los frigoríficos, los cierres de los armarios, los altavoces, los motores de vibración de los teléfonos inteligentes, los auriculares y los imanes de las pizarras blancas, todos los cuales dependen de ellos.

Ejemplos de imanes permanentes industriales

Por otro lado, los imanes permanentes se encuentran en servomotores industriales, generadores de turbinas eólicas, codificadores magnéticos, actuadores lineales, máquinas de resonancia magnética, cojinetes magnéticos y mandriles de sujeción magnéticos utilizados en talleres de mecanizado CNC. Todas estas aplicaciones requieren un mecanizado CNC de alta precisión de carcasas, soportes o piezas polares.

Imán permanente vs. imán permanente

"Imán permanente" es un término que se utiliza para referirse al material físico en sí, es decir, al material magnetizado.

El término "magnético permanente" se refiere a una propiedad física, es decir, algo que posee propiedades magnéticas permanentes, como un plato magnético permanente o un acoplamiento magnético permanente. Esta diferencia es importante para la escritura, el dibujo de notas o las órdenes de compra.

Imán permanente vs. imán temporal vs. electroimán

La siguiente tabla 01 muestra la diferencia entre el imán permanente, el imán temporal y el electroimán.

Tabla 01: Diferencia entre el imán permanente, el imán temporal y el electroimán

¿Cómo funcionan los imanes permanentes?

Las propiedades de los imanes permanentes a nivel atómico influyen en el diseño de las piezas que los rodean. Comprender este fenómeno le ayudará a evitar costosos errores durante la fabricación o en el uso final del producto.

La ciencia detrás del magnetismo

Todo material magnético posee áreas muy pequeñas en su microestructura, conocidas como dominios magnéticos. Como se muestra en la figura inferior, en cada dominio, los espines de los electrones se orientan en una sola dirección, lo que hace que esa área sea magnética. En una pieza de acero no magnetizada, los dominios se orientan aleatoriamente y sus efectos magnéticos se anulan entre sí. Si el material se somete a un campo magnético intenso, estos dominios se alinearán con el campo. En un material magnético duro, los dominios permanecerán alineados incluso después de que se elimine el campo magnético. Es este magnetismo residual el que se percibe como un imán permanente.

¿Por qué los materiales ferromagnéticos pueden volverse magnéticos?

Existen algunos materiales que pueden magnetizarse fuertemente. Algunos ejemplos comunes son el hierro, el níquel, el cobalto y diversas aleaciones a base de hierro.

Poseen redes cristalinas que ayudan a que los momentos magnéticos de los átomos cercanos se alineen en la misma dirección. Gracias a esta propiedad, se utilizan ampliamente en conjuntos magnéticos, circuitos magnéticos y elementos de guía de flujo.

¿Por qué los imanes permanentes mantienen el magnetismo sin energía?

Los materiales que son imanes duros se caracterizan por una fuerte resistencia a la desmagnetización (alta coercitividad). Esto significa que solo un campo desmagnetizante muy intenso puede hacer que los dominios vuelvan a ser completamente aleatorios. Sin esa fuerza desmagnetizante, los dominios permanecen alineados y el imán puede mantener su campo indefinidamente o, al menos, hasta que se exponga a temperaturas muy elevadas, un impacto mecánico o una bobina desmagnetizante.

Principales tipos de imanes permanentes

No todos los imanes permanentes son iguales. Los distintos tipos de imanes ofrecen diferentes valores en cuanto a fuerza, tolerancia a la temperatura, resistencia a la corrosión y precio. La elección de un imán dependerá de su entorno de trabajo y de las necesidades del proyecto. A continuación, se detallan los aspectos que su equipo de ingeniería debe conocer antes de seleccionar un tipo para una aplicación específica.

Imanes de neodimio

Los imanes de neodimio-hierro-boro (NdFeB) poseen el mayor producto energético de cualquier imán, hasta 52 MGOe (megagauss-Oersted). Debido a su alta fuerza magnética, se utilizan frecuentemente en aplicaciones de alta potencia en dispositivos pequeños, como servomotores y conjuntos de sensores. Su principal inconveniente es que su temperatura máxima de funcionamiento es limitada; los grados estándar comienzan a desmagnetizarse a 80 °C, pero los grados especiales pueden alcanzar los 200 °C. Además, los imanes de NdFeB se corroen fácilmente y requieren recubrimientos protectores como níquel, epoxi o zinc.

Imanes de cobalto de samario

Los imanes de cobalto de samario (SmCo) siguen siendo la primera opción para los usuarios que necesitan imanes muy fuertes y un rendimiento estable por encima de los 150 °C. Los imanes SmCo de grado 2:17 pueden incluso funcionar de forma continua a 300 °C. Son más caros y más frágiles que los imanes de NdFeB, pero ofrecen una mejor estabilidad magnética y resistencia a la desmagnetización a temperaturas elevadas. Estos se utilizan principalmente en actuadores aeroespacialessensores de alta temperatura y aplicaciones en turbomaquinaria.

imanes de ferrita o cerámica

Los imanes de ferrita son los más utilizados debido a su bajo costo. Su producto energético es modesto, generalmente de 1 a 4 MGOe, pero son resistentes a la corrosión, no requieren recubrimiento y tienen un rango de temperatura de 40 °C a +250 °C. Estos imanes se utilizan principalmente en pequeños motores de CC, pestillos de puertas, altavoces y sensores magnéticos, donde la fuerza no es un factor clave.

Imanes Alnico

Los imanes de Alnico (aleaciones de aluminio, níquel y cobalto) fueron la principal tecnología para imanes permanentes antes de la aparición de los imanes de tierras raras. Son muy estables a altas temperaturas, hasta 540 °C, y presentan una excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, su coercitividad es tan baja que se desmagnetizan con facilidad. Todavía se utilizan en pastillas de guitarra, instrumentos musicales, medidores y aplicaciones similares que requieren un flujo magnético estable a temperaturas elevadas.

Cómo elegir entre los diferentes tipos de imanes permanentes

La siguiente tabla 02 muestra los principales criterios y ejemplos para la selección entre imanes permanentes.

Tabla 02: Criterios principales para la selección de tipos de imanes permanentes

Materiales magnéticos duros y materiales magnéticos blandos

Los materiales magnéticos duros son aquellos que conservan su magnetismo tras la eliminación de una fuente magnética externa. Estos materiales tienen la capacidad de mantener su magnetismo durante mucho tiempo. Por otro lado, los materiales magnéticos blandos se magnetizan y desmagnetizan fácilmente. La razón principal es que requieren menos energía para desmagnetizarse.

Qué significan “duro” y “blando” en magnetismo

En magnetismo, la dureza y la blandura se refieren a la facilidad con la que un material puede magnetizarse y desmagnetizarse. Si un material no se desmagnetiza fácilmente después de la magnetización, se trata de un imán duro.

Por qué esta diferencia importa en las piezas mecanizadas

La elección entre imanes duros y blandos es fundamental en las piezas mecanizadas. Por ejemplo, si se selecciona un imán blando para sensores o conjuntos de rotores, esto afectará su rendimiento y provocará que no cumplan con los requisitos.

¿El hierro, el acero o el acero inoxidable son imanes permanentes?

Los distintos materiales presentan un comportamiento magnético diferente. Su magnetismo depende de su proceso de fabricación, microestructura y composición. La siguiente sección analiza cómo responden los diferentes materiales al magnetismo:

¿Es el hierro un imán permanente?

El hierro es un material ferromagnético fuerte. Sin embargo, no es un imán permanente. Esto se debe a que, al eliminar el campo magnético externo, pierde su magnetismo.

¿Es el acero un imán permanente?

Los distintos tipos de acero se utilizan ampliamente como imanes permanentes. Tienen la capacidad de conservar su magnetización tras ser expuestos a un campo magnético.

¿El acero inoxidable es magnético?

La magnetización del acero inoxidable depende de su estructura cristalina. Los aceros inoxidables 304 y 316 recocidos se consideran generalmente no magnéticos o con una magnetización débil. Sin embargo, el trabajo en frío, el conformado, el mecanizado y la soldadura pueden aumentar la permeabilidad magnética local, especialmente en el tipo 304. Por otro lado, los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos son magnéticos, pero no se utilizan comúnmente como imanes permanentes.

Magnetismo residual en piezas de acero

Algunas piezas de acero conservan el magnetismo residual tras el mecanizado debido a la alineación de los dominios magnéticos del acero durante el proceso. Los procesos de mecanizado, como el rectificado y el corte, pueden dejar un pequeño efecto magnético permanente una vez finalizados.

Material magnético frente a imán permanente

Un material magnético no siempre es un imán permanente. Un material magnético puede conservar cierto magnetismo residual tras la exposición a un campo magnético, pero esto no lo convierte necesariamente en un imán permanente. Por lo tanto, las piezas de acero mecanizadas pueden presentar magnetismo residual aunque no sean imanes permanentes.

¿Dónde se utilizan los imanes permanentes?

Los imanes permanentes se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Su función principal es generar fuerza magnética para sensores, equipos de precisión, sujeción de piezas y conversión de energía. La siguiente sección y figura ofrecen una idea general de las aplicaciones de los imanes permanentes:

Imanes permanentes en motores y generadores

En un motor, los imanes permanentes generan el campo magnético que convierte la energía eléctrica en movimiento mecánico. En los generadores, los imanes permanentes convierten el movimiento mecánico en energía eléctrica.

Imanes permanentes en sensores y codificadores

Muchos sensores y codificadores se basan en imanes permanentes. Estos imanes proporcionan un campo magnético estable para generar señales precisas que permiten detectar la velocidad, la posición y el movimiento.

Imanes permanentes en equipos médicos y de precisión.

Los imanes permanentes se utilizan ampliamente en equipos médicos y de precisión, como instrumental quirúrgico, sistemas de resonancia magnética y equipos de laboratorio. Garantizan un posicionamiento preciso, una detección eficaz y un rendimiento estable.

Imanes permanentes en sistemas de sujeción y fijación magnética de piezas.

Los imanes permanentes se utilizan en sistemas de sujeción magnética para mantener la pieza magnética durante el proceso de soldadura y mecanizado. En talleres de mecanizado CNC, los mandriles y fijaciones magnéticas se utilizan para evitar las abrazaderas mecánicas convencionales innecesarias.

¿Cómo se instalan los imanes permanentes?

Los imanes permanentes se utilizan comúnmente junto con bases, placas y carcasas para brindar soporte mecánico. Esto ayuda a proteger el imán permanente de daños. La siguiente sección le explicará los métodos comunes para instalar imanes permanentes y su fabricación:

Montaje adherido

Este método es común en aplicaciones industriales debido a su bajo costo. En él, se utilizan adhesivos epoxi estructurales de dos componentes para fijar los imanes permanentes a las bases de montaje, placas y carcasas.

Sin embargo, no se recomienda el montaje mediante adhesivo como único método de sujeción en áreas críticas para la seguridad o sometidas a cargas elevadas. La resistencia del adhesivo puede disminuir con la vibración prolongada, los impactos, las cargas de despegue, los ciclos térmicos, la humedad o la exposición a productos químicos, lo que aumenta el riesgo de desprendimiento del imán. En caso de cargas estructurales significativas, utilice una cavidad mecanizada con una placa, manguito, abrazadera o cubierta de sujeción, y considere el adhesivo únicamente como elemento de sujeción secundario.

Montaje integrado

En este proceso, los imanes permanentes se instalan en las cavidades mecanizadas. Posteriormente, los imanes se fijan con adhesivos. Esto ayuda a protegerlos de impactos, corrosión y daños.

Retención Mecánica

En la sujeción mecánica, el imán permanente se fija físicamente mediante una abrazadera, un sujetador y una carcasa. Esto ayuda a proteger el imán de vibraciones, golpes y fluctuaciones de temperatura.

Montaje encapsulado

En este sistema, el imán permanente queda completamente protegido dentro de una carcasa de resina epoxi, acero inoxidable y caucho. Esto ayuda a mantener el rendimiento del imán permanente, evitando daños por corrosión, productos químicos e impactos.

Montaje de circuitos magnéticos

En este proceso, los imanes permanentes se instalan dentro de componentes ferromagnéticos como carcasas, placas y piezas polares. Posteriormente, estos imanes se fijan mediante métodos de unión y ajuste a presión.

Factores de diseño de la instalación

Para garantizar la durabilidad y un rendimiento fiable, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

• Requerimiento de fuerza magnética
• Selección del tipo de imán según la temperatura de funcionamiento.
• Seleccione un método de montaje adecuado para evitar golpes, impactos, corrosión y daños al imán permanente.
• Maximice la eficiencia magnética teniendo en cuenta los entrehierros y los componentes de acero.

Imanes permanentes en piezas mecanizadas

Los imanes permanentes se utilizan en piezas mecanizadas para proporcionar la fuerza magnética. Estas piezas, como ejes, horquillas, piezas polares y abrazaderas, se utilizan para sujetar y proteger los imanes.

El imán como núcleo funcional

El imán permanente en las piezas mecanizadas sirve como núcleo funcional que produce la fuerza magnética para diferentes aplicaciones.

Carcasas, manguitos, soportes y retenedores mecanizados.

Las carcasas, manguitos, soportes y retenedores mecanizados se utilizan para sujetar los imanes. Estas piezas dirigen el campo magnético en la dirección correcta y protegen los imanes permanentes de la corrosión, los impactos y las vibraciones.

Piezas polares, horquillas y componentes de guía de flujo

Los siguientes componentes se utilizan para concentrar y aumentar la eficiencia del campo magnético:

• Piezas polares: Concentran el campo magnético en la ubicación deseada.
• Yugos: Aumentan la eficiencia del campo magnético al proporcionar la ruta de retorno.
• Guía de flujo: Reduce las pérdidas magnéticas.

¿Por qué es importante el mecanizado CNC para los conjuntos de imanes permanentes?

El mecanizado CNC desempeña un papel importante en los conjuntos de imanes permanentes, ya que produce los componentes que sujetan y protegen los imanes. Estas piezas incluyen las bases de montaje, las placas, los soportes, los manguitos y las carcasas.

Tolerancias de montaje estrictas

Es necesario alinear los imanes permanentes y los componentes circundantes para maximizar la eficiencia. Para ello, las máquinas CNC fabrican los componentes con tolerancias muy ajustadas, lo que garantiza un ajuste perfecto y un posicionamiento preciso.

Mejor concentricidad y desviación

El mejor concentricidad y baja excentricidad Esto se logra mediante la fabricación de componentes con tolerancias estrictas a través del mecanizado CNC. De esta manera, se consigue la máxima eficiencia y un rendimiento fiable.

Soporte desde el prototipo hasta la producción

El mecanizado CNC ayuda a los fabricantes desde el prototipo inicial hasta la producción final a gran escala. En la etapa de prototipo, las máquinas CNC permiten probar y mejorar componentes de montaje, soportes, manguitos y placas. En la producción a gran escala, se puede lograr una producción repetida con tolerancias precisas.

Componentes magnéticos y conjuntos magnéticos

Con el avance de la tecnología, los imanes permanentes ofrecen mayor precisión y un rendimiento fiable. Sin embargo, su rendimiento no solo depende del imán en sí, sino que la alineación, la protección y la estricta precisión dimensional también desempeñan un papel fundamental. La siguiente sección explica los conjuntos magnéticos industriales más comunes y las principales diferencias entre componentes magnéticos y conjuntos magnéticos.

¿Qué es un componente magnético?

Un único componente fundamental que se utiliza para generar el campo magnético base. Algunos ejemplos son el núcleo y las bobinas.

¿Qué es un conjunto magnético?

Un conjunto magnético consta de uno o más imanes permanentes con su carcasa, placas, manguitos, horquillas y ejes.

Imán permanente frente a conjunto magnético

La siguiente tabla 03 muestra la principal diferencia entre el imán permanente y el conjunto magnético.

Tabla 03: Principal diferencia entre el imán permanente y el conjunto magnético.

Conjuntos magnéticos industriales comunes

Los conjuntos magnéticos industriales constan de imanes y sus componentes. Esto garantiza el máximo rendimiento magnético. A continuación se muestran algunos ejemplos de conjuntos magnéticos industriales comunes:

Imanes de olla

Consiste en una copa de acero para concentrar el campo magnético. En un imán de olla, el imán permanente está encerrado dentro de la copa de acero.

Acoplamientos magnéticos

En este sistema, se utiliza un imán permanente para transferir el movimiento de una parte a otra sin contacto. Se emplean en procesos químicos y para garantizar un funcionamiento sin fugas.

Conjuntos de imanes de rotor

En los conjuntos de imanes de rotor, el imán permanente se monta sobre el rotor. El campo magnético giratorio interactúa con el devanado del estator, lo que produce movimiento.

Conjuntos de imanes sensores

En los conjuntos de imanes para sensores, el imán permanente se combina con las piezas de soporte, como la carcasa y los soportes. Estos imanes proporcionan la fuerza magnética controlada necesaria para aplicaciones de detección y posicionamiento.

Conjuntos de sujeción magnética

Los sistemas de sujeción magnética se utilizan para mantener la pieza de trabajo estable mediante imanes permanentes. Esto es común en las operaciones de mecanizado, fresado y rectificado CNC.

¿Cómo se mecanizan las piezas para los conjuntos de imanes permanentes?

Los conjuntos de imanes permanentes no solo contienen el imán, sino también otros componentes para su soporte. Estas piezas deben mecanizarse con precisión para garantizar un ajuste y un rendimiento óptimos.

Mecanizado de piezas alrededor del imán

Los soportes, la carcasa del imán, los manguitos, los alojamientos, el yugo y la placa de hierro posterior son algunas de las piezas mecanizadas comunes que rodean al imán.

• Metales

Las operaciones de fresado, rectificado, roscado y torneado-fresado se utilizan para fabricar los ejes, las piezas polares, los soportes y las carcasas.

• Plásticos

En los conjuntos magnéticos se utilizan piezas de plástico como espaciadores, aislantes, cubiertas y estructuras de soporte. Los métodos de fabricación más comunes para estas piezas son el fresado, el mecanizado CNC, el mecanizado de precisión y el torneado.

• Otros

Los materiales compuestos y cerámicos se mecanizan mediante corte láser, corte por chorro de agua y rectificado. Esto es importante para aplicaciones que requieren alta resistencia al desgaste y para reducir el peso en los conjuntos magnéticos.

Riesgos durante el montaje de imanes

Aunque el imán en sí no esté mecanizado, los errores en los componentes circundantes o en el proceso de ensamblaje pueden dañarlo. Los principales riesgos incluyen el astillamiento mecánico, la pérdida de rendimiento magnético por sobrecalentamiento y el daño en el recubrimiento, que posteriormente puede provocar corrosión.

Astillado

En general, los imanes permanentes son frágiles, y un impacto durante el montaje o una colisión provoca que el material se astille.

Daño causado por el calor

Durante las operaciones de rectificado y mecanizado se generan altas temperaturas, lo que afecta al rendimiento de los imanes permanentes.

Daños en el revestimiento

El revestimiento de los imanes puede dañarse durante el montaje. Un manejo inadecuado y la corrosión pueden reducir su vida útil.

Requisitos de tolerancia para conjuntos de imanes permanentes

Tolerancia de espacio de aire

La tolerancia del entrehierro es, básicamente, la variación de distancia permitida entre el imán y su componente de acoplamiento. Es importante equilibrarla con la seguridad mecánica para obtener el máximo campo magnético.

Planitud y paralelismo

La tolerancia de planitud es la variación permitida de la superficie magnética con respecto a una superficie perfectamente plana. Esto afecta al entrehierro y al rendimiento general del conjunto. El paralelismo se define como la posición de dos superficies paralelas que mantienen una orientación constante entre sí. Si se supera o se reduce la tolerancia de paralelismo, esto afecta al entrehierro y, por consiguiente, al rendimiento magnético.

Concentricidad y desviación

La concentricidad es la alineación entre el eje central del imán y el eje con el eje de referencia. Una mejor concentricidad ayuda a mantener un entrehierro uniforme y un rendimiento magnético más consistente. Por otro lado, la excentricidad es la desviación de la superficie giratoria respecto a su rotación ideal. Una excentricidad excesiva produce ruido, un campo magnético inconsistente y un entrehierro variable durante la rotación.

La precisión de posicionamiento

La precisión de posicionamiento se refiere a la exactitud con la que se coloca un imán en su posición. Un posicionamiento preciso del imán genera un campo magnético en la dirección correcta.

Espacio libre de adhesivo

La holgura adhesiva es el espacio entre el imán y su superficie de contacto. Un espacio suficiente permite una distribución uniforme del adhesivo y una excelente unión.

Características de ajuste a presión y retención

En el ajuste a presión, el imán tiene dimensiones ligeramente mayores que el orificio donde se instala. Gracias a sus grandes dimensiones, el imán se ajusta firmemente sin necesidad de adhesivos. Durante vibraciones y rotaciones a alta velocidad, el sistema de retención evita que los imanes se muevan.

Control de polaridad y orientación

En el control de polaridad, los polos norte y sur se posicionan exactamente según los requisitos. En cambio, en el control de orientación, el imán se coloca en la dirección correcta. La polaridad y orientación correctas evitan cualquier efecto en el rendimiento del conjunto.

Tratamientos superficiales y recubrimientos para piezas de imanes permanentes

Se utilizan diferentes recubrimientos y tratamientos superficiales para aumentar la durabilidad, proteger contra la corrosión y mejorar la apariencia.

Recubrimientos magnéticos comunes

A continuación se explican las principales funciones y efectos visuales del recubrimiento magnético común:

Recubrimiento de níquel

El recubrimiento de níquel proporciona un acabado metálico plateado brillante. Este recubrimiento mejora la apariencia, la adherencia y la protección contra la corrosión.

Recubrimiento de epoxi

El recubrimiento epoxi le confiere un aspecto brillante similar al del vidrio. Los recubrimientos epoxi se utilizan para crear una barrera contra el medio ambiente.

Recubrimiento de zinc

El recubrimiento de zinc le confiere un aspecto plateado brillante. Es de uso común, económico, aumenta la durabilidad y protege contra la corrosión.

Revestimiento de parileno

El espesor de esta capa de recubrimiento es muy fino. Por ello, se utiliza donde se requiere una precisión dimensional exacta. Este recubrimiento proporciona una apariencia transparente y cumple las siguientes funciones:

• Protección contra el desgaste y de las superficies
• Mantiene el rendimiento magnético
• Aislamiento electrico
• Protección contra la corrosión

Acabados superficiales para piezas metálicas mecanizadas

El acabado de superficies Es el último paso para las piezas metálicas mecanizadas. Esto es necesario para lograr un rendimiento a largo plazo en diversos entornos.

Anodizado

En el proceso de anodizado, se forma una capa de óxido de aluminio para proteger el metal de la corrosión y aumentar su resistencia al desgaste.

Pasivación

En este proceso, se elimina el hierro libre de la superficie del acero inoxidable. La resistencia a la corrosión puede incrementarse optimizando la capa de óxido natural.

Óxido negro

Este proceso altera químicamente la capa superficial del metal, transformándola en una capa de magnetita. Al igual que el recubrimiento y el chapado, la capa de óxido negro no modifica significativamente las dimensiones de los componentes.

Níquel Electroless

Esta capa le confiere un aspecto metálico plateado y una excelente resistencia a la corrosión. Se deposita uniformemente sobre la superficie sin necesidad de una fuente de corriente externa.

Galvanizado

Se deposita una capa de zinc sobre la superficie, y esta capa le confiere el brillante color azul plateado.

Cómo influye el entorno en la selección de recubrimientos

El entorno operativo es el factor crítico en la selección de un recubrimiento. La exposición de un recubrimiento a diferentes entornos puede afectar su rendimiento. A continuación, se presentan algunos recubrimientos recomendados para diferentes entornos:

• Humedad y condensación: Níquel químico, recubrimiento epoxi
• Exposición química: Recubrimiento de epoxi y parileno
• Desgaste y abrasión: Niquelado y niquelado químico

Cuando las piezas mecanizadas se magnetizan accidentalmente

En ocasiones, las piezas mecanizadas se magnetizan accidentalmente. En los siguientes componentes y técnicas de inspección, puede existir magnetismo residual. Es necesario desmagnetizar los componentes para evitar que esto afecte su rendimiento. Este fenómeno es común en materiales ferromagnéticos, como el acero inoxidable.

Sujeción magnética

En la sujeción magnética, la pieza de trabajo se estabiliza mediante una fuerte fuerza magnética. Sin embargo, la exposición prolongada al campo magnético puede dejar magnetismo residual.

Inspeccion de particulas magneticas

La inspección por partículas magnéticas se utiliza para comprobar las grietas en la superficie y en el interior del material. Si el material presenta magnetismo residual (proveniente del proceso de mecanizado), esto provoca la acumulación de partículas magnéticas en zonas incorrectas y da lugar a una indicación errónea del problema.

Elevación y manipulación magnética

Un componente puede magnetizarse durante las operaciones de elevación y manipulación magnética. La magnetización residual en los componentes puede atraer a los componentes cercanos, como metales y virutas.

Contacto con herramientas magnéticas potentes

Durante el mecanizado, las piezas pueden magnetizarse al entrar en contacto con las potentes herramientas magnéticas y el plato magnético.

Molienda y partículas metálicas finas

Durante el proceso de molienda, pueden generarse finas partículas metálicas. Estas partículas pueden atraer los componentes magnetizados del residuo. Por lo tanto, es necesario realizar una limpieza y desmagnetización adecuadas para solucionar este problema.

¿Por qué es importante la magnetización accidental antes del envío?

Tras el mecanizado, el magnetismo residual puede provocar que las piezas retengan virutas metálicas, interfieran con la inspección magnética o se peguen entre sí durante la manipulación y el transporte. Por lo tanto, los componentes magnetizados involuntariamente deben desmagnetizarse antes del envío para evitar la contaminación, errores de inspección y problemas de manipulación.

Magnetismo residual en piezas mecanizadas

La siguiente sección le dará una idea sobre el magnetismo residual, sus efectos, causas e importancia de la desmagnetización.

¿Qué es el magnetismo residual?

Tras el mecanizado, el campo magnético residual en los componentes se denomina magnetismo residual. Básicamente, se trata del material que no se necesita después del proceso de mecanizado. A continuación se detallan las causas comunes del magnetismo residual:

• Sujeción magnética de piezas
• Operaciones de molienda
• Equipos magnéticos de elevación y manipulación
• Inspección de partículas magnéticas (MPI)
• Exposición a campos electromagnéticos intensos

Por qué las piezas de acero pueden conservar el magnetismo residual.

Tras el mecanizado, los dominios magnéticos internos de algunas piezas de acero no alcanzan su estado neutro. Estas piezas mantienen la misma alineación incluso después de eliminar el campo magnético externo. Por ello, algunas piezas de acero pueden conservar magnetismo residual.

Cómo afecta el magnetismo residual a la limpieza

Un eje de acero puede conservar su magnetismo tras el rectificado. Después del rectificado y la eliminación del campo magnético externo, algunos dominios permanecen alineados. Esto genera pequeñas partículas metálicas que pueden ser atraídas por los imanes.

Cómo afecta el magnetismo residual al ensamblaje

Durante el montaje, el magnetismo residual de los componentes mecanizados de la caja de engranajes puede atraer las virutas metálicas. Esto afectará la precisión dimensional y dificultará la alineación.

Cómo afecta el magnetismo residual a la inspección

El magnetismo residual en las piezas mecanizadas también puede afectar la inspección por partículas magnéticas. Debido a este magnetismo residual, las partículas magnéticas pueden acumularse en zonas donde no existe ningún defecto.

Cómo afecta el magnetismo residual a los rodamientos, sensores y holguras de precisión

La siguiente sección le explicará cómo el magnetismo residual afecta a los sensores, las holguras de precisión y los rodamientos.

• Rodamiento: Un componente de magnetismo residual del rodamiento puede atraer las partículas metálicas del lubricante. Esto provoca sobrecalentamiento y reduce la vida útil del rodamiento.
• Holguras de precisión: El magnetismo residual puede atraer las pequeñas partículas de acero de la superficie. Esto reduce las holguras entre las superficies de apoyo, lo que afecta al rendimiento, aumenta la fricción y genera problemas durante el montaje de los componentes.
• Sensores: Un campo magnético residual en un componente de acero puede interferir con la señal magnética prevista del sensor. Esto provoca errores en la lectura debido a la señal.

Dirección de magnetización en aplicaciones magnéticas

En esta sección vamos a analizar cómo se utiliza la dirección magnética en las aplicaciones de imanes:

¿Qué es la dirección de magnetización?

La dirección en la que se alinean los dominios magnéticos durante el proceso de magnetización se denomina dirección de magnetización.

Direcciones de magnetización comunes

Estas son las direcciones de magnetización comunes:

Magnetización axial

Este tipo de dirección de magnetización se utiliza en imanes de disco y de anillo. En este tipo de magnetización, el campo magnético discurre en línea recta a través del eje central o del espesor del imán.

Magnetización radial

En este tipo, el patrón de magnetización está dirigido radialmente en lugar de axialmente o diametralmente. Se utiliza en imanes de anillo.

Magnetización diametral

En este tipo, los campos magnéticos discurren a lo largo del diámetro. Se utiliza comúnmente en imanes cilíndricos. Los polos norte y sur se encuentran en lados curvos opuestos.

Magnetización multipolar

En pocas palabras, en la magnetización multipolar, un imán puede tener más de dos polos. Este tipo se utiliza en codificadores rotativos, motores BLDC y servomotores.

Cara de trabajo y orientación del poste

La cara de trabajo se refiere a la superficie del imán que está destinada a realizar la función magnética en el conjunto.

La orientación de los polos especifica dónde se encuentran los polos norte y sur.

Deben estar claramente indicados en los planos, ya que garantizan un montaje correcto, un rendimiento magnético adecuado y la prevención de fallos de funcionamiento.

Desmagnetización de piezas mecanizadas

Esta sección ofrece información sobre la desmagnetización de piezas mecanizadas:

¿Qué es la desmagnetización?

La pérdida parcial o total de la fuerza magnética en un imán se denomina desmagnetización.

Desmagnetización frente a la conversión de un material en no magnético

La siguiente tabla describe brevemente las diferencias entre la desmagnetización y la conversión de un material en no magnético.

Cómo funciona la desmagnetización por corriente alterna

En este proceso, los dominios magnéticos de un material se ven obligados a invertir repetidamente su dirección bajo un campo magnético decreciente. Básicamente, desmagnetización por corriente alterna Aplica un campo magnético alterno, lo que significa que el campo cambia de polaridad continuamente.

Cuándo deben los compradores solicitar la desmagnetización

A continuación se detallan los momentos en que los compradores deben solicitar la desmagnetización de las piezas mecanizadas:

Después del rectificado del mandril magnético

El proceso de rectificado puede dejar magnetismo residual en la pieza, lo cual es peligroso en cuanto a su funcionalidad, calidad y posibles problemas de montaje en etapas posteriores. Por ello, los compradores deben solicitar la desmagnetización tras el rectificado con plato magnético.

Después de la inspección por partículas magnéticas

Durante la inspección por partículas magnéticas, los campos magnéticos pueden quedar remanentes en la pieza, lo que afecta su funcionalidad en etapas posteriores. Por lo tanto, es necesario realizar la desmagnetización después de la inspección por partículas magnéticas.

Antes de la limpieza de precisión

Es necesario desmagnetizar las piezas antes de la limpieza de precisión, ya que el magnetismo puede atraer la contaminación durante la limpieza, y esto ayuda a lograr un mejor control de la química de la superficie.

Antes del montaje cerca de sensores o cojinetes

• El magnetismo presente en las piezas puede crear un campo magnético local no deseado, lo que puede distorsionar las lecturas de los sensores.
• En el caso de los cojinetes, el magnetismo atrae las partículas metálicas, lo que acelera el desgaste abrasivo.

Antes del embalaje de piezas de acero fino

La desmagnetización previa al embalaje de piezas finas de acero ayuda a prevenir la atracción de partículas metálicas, evitando que las piezas se peguen entre sí y reduciendo el riesgo de corrosión.

Notas de dibujo relacionadas con imanes para piezas CNC

La siguiente figura muestra algunas notas de dibujo relacionadas con imanes para piezas CNC, que le serán útiles para el diseño de las piezas:

Posición del imán

La posición del imán es importante porque el rendimiento de todo el sistema depende de la ubicación del campo magnético con respecto a los demás componentes. Además, garantiza una correcta alineación con los sensores y mantiene la precisión de rotación.

Dirección de polaridad

La polaridad indica qué lado del imán será el norte o el sur. Es importante porque:

• El funcionamiento del sensor depende de la polaridad.
• Los codificadores rotativos requieren una orientación específica de los polos.
• El rendimiento del motor y del actuador se ve afectado.

Entrehierro

El entrehierro afecta directamente a la fuerza y ​​el rendimiento magnéticos. Es fundamental porque controla el flujo y la fuerza magnética, por lo que los planos CNC deben especificarlo y controlarlo con precisión.

Tolerancia de bolsillo

La tolerancia del bolsillo controla la precisión con la que el imán se ajusta y se posiciona dentro del bolsillo. Es importante porque:

• Evita que el imán quede demasiado suelto.
• Evita que el imán quede demasiado apretado.
• Garantiza la correcta separación del aire.

Método de retención

Es importante en los planos relacionados con imanes para piezas mecanizadas por CNC porque evita el movimiento del imán, determina las dimensiones y tolerancias de los alojamientos, previene daños en el imán y garantiza la uniformidad del montaje.

Recubrimiento de limpieza

La holgura del recubrimiento es fundamental, ya que este añade espesor a las superficies mecanizadas. Garantiza un ajuste adecuado del imán, evita una fuerza de ajuste a presión excesiva y mantiene los espacios de aire críticos.

Temperatura de Funcionamiento

Es importante porque las propiedades magnéticas de los imanes cambian con la temperatura. Durante el funcionamiento, la dilatación térmica afecta al conjunto, y la selección del material depende de la temperatura.

Objetivo de rendimiento magnético

Es la capacidad mínima que debe alcanzar la pieza terminada para realizar la función prevista. Es importante considerar:

1. Garantiza que se cumplan los requisitos funcionales.
2. Proporciona una aceptación medible
3. Evita el mal funcionamiento de los imanes.
4. Reduce los fallos en el campo de montaje.

Límite de magnetismo residual

Dado que el magnetismo no deseado puede interferir con el funcionamiento, el montaje y la inspección de la pieza mecanizada por CNC, debe considerarse importante en lo que respecta a los planos relacionados con imanes para piezas mecanizadas por CNC.

Cómo elegir el proveedor de mecanizado a medida adecuado para su proyecto.

Cuando esté buscando proveedores de mecanizado a medida, confirme los siguientes puntos con los proveedores antes de elegirlos para sus proyectos:

Soporte para la selección de materiales

Dado que el magnetismo es una propiedad inherente de los materiales, seleccionar los materiales que cumplan con los requisitos magnéticos necesarios es un paso complejo. El proveedor elegido debe brindar apoyo en este proceso.

Capacidad de mecanizado

La capacidad de mecanizado de un proveedor es fundamental, ya que influye en el acabado superficial, la precisión dimensional y, en última instancia, el rendimiento. Por lo tanto, un proveedor debe contar con máquinas CNC avanzadas y operarios experimentados para cumplir con los requisitos de rendimiento.

Experiencia en ensamblaje magnético

Se debe dar prioridad a un proveedor que tenga experiencia en el ensamblaje magnético, ya que ese proveedor sabe cómo se especifican los polos magnéticos, etc., con respecto a los requisitos.

Como Mecanizado CNC TuofaTuofa, empresa con casi 20 años de experiencia en la fabricación de piezas a medida, ayuda a sus clientes a desmagnetizar las piezas y a garantizar su correcto funcionamiento durante el proceso de montaje y entrega. Además, Tuofa también ofrece servicios de semimontaje.

Control del tratamiento de superficies

Es importante porque afecta la fiabilidad, la durabilidad y el rendimiento funcional del sistema. Por lo tanto, el proveedor debe tener una amplia experiencia en el control del tratamiento de superficies.

Control de magnetización y polaridad

Es importante a la hora de seleccionar un proveedor de mecanizado a medida porque afecta a:

• Corrección funcional
• Comportamiento de ensamblaje
• Seguridad del sistema basado en imanes

Capacidad de inspección

La inspección garantiza que las piezas mecanizadas no presenten defectos, ya que estos afectan al rendimiento y, en última instancia, pueden provocar averías graves. Por lo tanto, se debe elegir al proveedor que cuente con las mejores tecnologías de inspección.

Control de envases y limpieza

Esta capacidad de cualquier proveedor es importante porque determina si una pieza completamente mecanizada sigue siendo utilizable cuando llega a la fase de montaje.

Las capacidades que deben cumplirse son: capacidad de mecanizado, experiencia en ensamblaje magnético, capacidad de inspección, embalaje y control de la limpieza. tuofa Somos un proveedor equipado con máquinas CNC avanzadas y operarios experimentados, capaz de ofrecer servicios de semiensamblaje, ensamblaje u otros servicios, lo que nos convierte en una solución integral.

Comunicación antes de la cotización

La comunicación previa a la cotización incluye información técnica, de fabricación, de calidad y de entrega, para que el proveedor pueda generar una cotización precisa y sin suposiciones.

Conclusión

Es importante comprender el magnetismo permanente y residual, especialmente para el mecanizado de piezas CNC. Una gestión adecuada del magnetismo mejora el rendimiento y la fiabilidad del producto. Los imanes permanentes conservan su magnetismo durante mucho tiempo, incluso después de la eliminación de la fuente externa. Sin embargo, las piezas mecanizadas pueden retener cierto magnetismo. Este magnetismo residual puede generar problemas como la atracción entre las piezas metálicas y las partes magnetizadas residuales, lo que afecta al proceso de mecanizado y ensamblaje. Este problema debe solucionarse seleccionando el imán permanente adecuado y desmagnetizando las piezas mecanizadas.

Preguntas Frecuentes

¿Los imanes permanentes son de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC)?

Los imanes permanentes, como el imán de neodimio, proporcionan un campo magnético constante, por lo que se trata de magnetismo de corriente continua (CC).

¿Existe algún imán verdaderamente permanente?

Sí, existen imanes permanentes de verdad, y pueden proporcionar el campo magnético sin una fuente externa durante mucho tiempo.

¿Cuánto tiempo dura un imán permanente?

En condiciones de funcionamiento adecuadas, los imanes permanentes pueden durar entre diez y cien años. Por ejemplo, el imán de samario-cobalto (SmCo) puede durar más de 100 años.

¿Cuál es el imán permanente más potente?

El imán de neodimio-hierro-boro (NdFeB) de grado N52 es el imán permanente más potente. Su vida útil supera los 100 años y posee una fuerza magnética muy fuerte.

¿Cómo elijo el conjunto de imanes permanentes adecuado para mi proyecto?

Al seleccionar el conjunto de imanes permanentes adecuado, se deben considerar factores como la fuerza magnética requerida, el entrehierro de trabajo, las limitaciones de tamaño del imán, la exposición ambiental, la vida útil requerida, el método de montaje mecánico y el costo.