Permanente magneten en restmagnetisme in CNC-gefreesde onderdelen

Bent u van plan een nieuw project te starten met permanente magneetassemblages of precisie-onderdelen van staal? Inzicht in de werking van permanente magneten helpt u bij het ontwerpen van betere producten en het voldoen aan de eisen van uw CNC-bewerking.

Wat is een permanente magneet?

Permanente magneten behoren tot de meest fundamentele bouwstenen van de moderne techniek. Ze behouden een constant magnetisch veld zonder dat er een externe stroombron nodig is. Het is absoluut de moeite waard om het concept van een permanente magneet te leren kennen voordat u magneetcomponenten voor uw project bestelt; het zal u ongetwijfeld tijd besparen en de kans op kostbare ontwerpwijzigingen verkleinen.

Definitie van een permanente magneet

Een permanente magneet is een materiaal dat, nadat het gemagnetiseerd is, een magnetisch veld zeer lang vasthoudt zonder dat er een elektrische energiebron nodig is. In tegenstelling tot een elektromagneet heeft een permanente magneet geen stroom nodig om zijn magnetische toestand te behouden. Permanente magneten worden ook wel 'harde magneten' of 'statische magneten' genoemd. In de materiaalkunde verwijst 'harde magneet' naar een materiaal met een hoge coërciviteit, wat betekent dat het zeer sterk bestand is tegen demagnetisatie.

Voorbeelden van permanente magneten

Permanente magneten worden gebruikt in uiteenlopende toepassingen, van ons dagelijks leven tot industriële toepassingen. Hieronder volgen enkele voorbeelden van permanente magneten:

Dagelijkse voorbeelden van permanente magneten

We hebben dagelijks te maken met permanente magneten zonder dat we het beseffen. Denk bijvoorbeeld aan deurrubbers van koelkasten, kastsluitingen, luidsprekers, trilmotoren in smartphones, koptelefoons en magneten op whiteboards; al deze toepassingen zijn ervan afhankelijk.

Voorbeelden van industriële permanente magneten

Aan de andere kant worden permanente magneten gebruikt in industriële servomotoren, windturbines, magnetische encoders, lineaire actuatoren, MRI-apparaten, magnetische lagers en magnetische spankoppen in CNC-bewerkingswerkplaatsen. Al deze toepassingen vereisen zeer nauwkeurige CNC-bewerking van behuizingen, beugels of poolstukken.

Permanente magneet versus permanent magnetisch

"Permanente magneet" is een term die gebruikt wordt voor het fysieke materiaal zelf, oftewel het gemagnetiseerde materiaal.

"Permanent magnetisch" is een fysische eigenschap, oftewel iets dat permanente magnetische eigenschappen bezit, bijvoorbeeld een permanent magnetische spantang of een permanent magnetische koppeling. Het verschil is belangrijk bij het schrijven, tekenen, noteren of opstellen van inkooporders.

Permanente magneet versus tijdelijke magneet versus elektromagneet

De volgende tabel 01 toont het verschil tussen de permanente, tijdelijke en elektromagnetische magneet.

Tabel 01: Verschil tussen de permanente, tijdelijke en elektromagnetische

Hoe werken permanente magneten?

De eigenschappen van permanente magneten op atomair niveau beïnvloeden het ontwerp van de onderdelen die deze magneten omringen. Inzicht in dit fenomeen helpt u kostbare fouten tijdens de productie of bij het uiteindelijke gebruik van het product te voorkomen.

De wetenschap achter magnetisme

Elk magnetisch materiaal heeft zeer kleine gebieden in zijn microstructuur die bekend staan ​​als magnetische domeinen. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, zijn in elk domein de spins van elektronen slechts in één richting georiënteerd, waardoor dat gebied magnetisch is. Een stuk staal dat niet gemagnetiseerd is, heeft willekeurig georiënteerde domeinen, waardoor hun magnetische effecten elkaar opheffen. Als het materiaal wordt blootgesteld aan een sterk magnetisch veld, zullen deze domeinen zich zo richten dat ze in lijn liggen met het veld. In een hard magnetisch materiaal blijven de domeinen in lijn liggen, zelfs nadat het magnetische veld is verwijderd. Het is dit resterende magnetisme dat wordt waargenomen als een permanente magneet.

Waarom ferromagnetische materialen magnetisch kunnen worden

Sommige materialen kunnen sterk gemagnetiseerd worden. Enkele bekende voorbeelden zijn ijzer, nikkel, kobalt en verschillende legeringen op ijzerbasis.

Ze hebben kristalroosters die ervoor zorgen dat de magnetische momenten van nabijgelegen atomen zich in dezelfde richting uitlijnen. Dankzij deze eigenschap worden ze veelvuldig gebruikt voor magnetische assemblages, magnetische circuits en fluxgeleidende elementen.

Waarom permanente magneten magnetisme behouden zonder stroom.

Materialen die harde magneten zijn, kenmerken zich door een sterke weerstand tegen demagnetisatie (hoge coërciviteit). Dit betekent dat alleen een zeer sterk demagnetiserend veld de domeinen weer volledig willekeurig kan maken. Zonder die demagnetiserende kracht blijven de domeinen in harmonie en kan de magneet zijn veld permanent behouden, of in ieder geval totdat hij wordt blootgesteld aan zeer hoge temperaturen, mechanische schokken of een demagnetiserende spoel.

Belangrijkste soorten permanente magneten

Niet alle permanente magneten zijn hetzelfde. Verschillende soorten magneten bieden verschillende waarden op het gebied van sterkte, temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid en prijs. De keuze van een magneet hangt af van de werkomgeving en de behoeften van het project. Hieronder vindt u wat uw engineeringteam moet weten voordat ze een type magneet voor een specifieke toepassing kiezen.

Neodymium magneten

Neodymium-ijzer-boor-magneten hebben het hoogste energieproduct van alle magneten, tot wel 52 MGOe (Megagauss-Oersted). Vanwege hun hoge magnetische sterkte worden ze vaak gebruikt in kleine toepassingen met hoge krachten, zoals servomotoren en sensorassemblages. Hun belangrijkste nadeel is de beperkte maximale bedrijfstemperatuur; standaardkwaliteiten beginnen te demagnetiseren bij 80 °C, maar speciale kwaliteiten kunnen temperaturen tot 200 °C verdragen. Bovendien corroderen NdFeB-magneten gemakkelijk en moeten ze worden voorzien van beschermende coatings zoals nikkel, epoxy of zink.

Samarium Kobalt Magneten

Samariumkobalt (SmCo)-magneten blijven de eerste keuze voor gebruikers die zeer sterke magneten en stabiele prestaties boven de 150 °C nodig hebben. SmCo-magneten van klasse 2:17 kunnen zelfs continu werken bij 300 °C. Ze zijn duurder en brosser dan NdFeB-magneten, maar bieden een betere magnetische stabiliteit en weerstand tegen demagnetisatie bij hoge temperaturen. Ze worden voornamelijk gebruikt in actuatoren voor de lucht- en ruimtevaart , hogetemperatuursensoren en turbomachines.

Ferriet- of keramische magneten

Ferrietmagneten worden het meest gebruikt vanwege hun lage kosten. Hun energieproduct is bescheiden, doorgaans 1-4 MGOe, maar ze zijn corrosiebestendig, hebben geen coating nodig en zijn bestand tegen temperaturen van 40 °C tot +250 °C. Deze magneten worden voornamelijk gebruikt in kleine gelijkstroommotoren, deursloten, luidsprekers en magnetische sensoren, waar de kracht geen cruciale factor is.

Alnico magneten

Alnico-magneten (legeringen van aluminium, nikkel en kobalt) waren de belangrijkste technologie voor permanente magneten voordat zeldzame-aardemagneten hun intrede deden. Ze zijn zeer stabiel bij hoge temperaturen tot 540 °C en hebben ook een zeer goede corrosiebestendigheid. Aan de andere kant is hun coërciviteit zo laag dat ze gemakkelijk gedemagnetiseerd kunnen worden. Ze worden tot op de dag van vandaag gebruikt in gitaarelementen, instrumenten, meters en soortgelijke toepassingen die een stabiele flux bij relatief hoge temperaturen vereisen.

Hoe kies je tussen verschillende soorten permanente magneten?

Tabel 02 hieronder toont de belangrijkste criteria en voorbeelden daarvan voor de selectie tussen permanente magneten.

Tabel 02: Belangrijkste criteria voor de selectie van typen permanente magneten

Harde magnetische materialen en zachte magnetische materialen

Hardmagnetische materialen zijn materialen die hun magnetisme behouden nadat een externe magnetische bron is verwijderd. Hardmagnetische materialen hebben het vermogen om hun magnetisme gedurende lange tijd te behouden. Zachtmagnetische materialen daarentegen kunnen gemakkelijk gemagnetiseerd en gedemagnetiseerd worden. De belangrijkste reden hiervoor is dat er minder energie nodig is om ze te demagnetiseren.

Wat "hard" en "zacht" betekenen in magnetisme

In de magnetisme verwijst 'hard' en 'zacht' naar hoe gemakkelijk een materiaal gemagnetiseerd en gedemagnetiseerd kan worden. Als een materiaal na magnetisatie niet gemakkelijk gedemagnetiseerd kan worden, dan is het een harde magneet.

Waarom dit verschil belangrijk is bij machinaal bewerkte onderdelen

De keuze tussen harde en zachte magneten is cruciaal bij machinaal bewerkte onderdelen. Als er bijvoorbeeld een zachte magneet wordt gekozen voor sensoren of rotorassemblages, kan dit de prestaties beïnvloeden en ervoor zorgen dat niet aan de eisen wordt voldaan.

Is ijzer, staal of roestvrij staal een permanente magneet?

Verschillende materialen vertonen verschillend magnetisch gedrag. Hun magnetisme is afhankelijk van de fabricage, microstructuur en samenstelling. In het volgende gedeelte wordt besproken hoe de verschillende materialen reageren op magnetisme:

Is ijzer een permanente magneet?

IJzer is een sterk ferromagnetisch materiaal. Het is echter geen permanente magneet. De reden hiervoor is dat het zijn magnetisme verliest wanneer je het externe magnetische veld verwijdert.

Is staal een permanente magneet?

Verschillende soorten staal worden veel gebruikt als permanente magneten. Ze hebben het vermogen om hun magnetisatie te behouden nadat ze aan een magnetisch veld zijn blootgesteld.

Is roestvrij staal magnetisch?

De magnetisatie van roestvrij staal hangt af van de kristalstructuur. Gegloeid roestvrij staal van de typen 304 en 316 wordt over het algemeen als niet-magnetisch of slechts zwak magnetisch beschouwd. Koudvervorming, vormen, machinale bewerking en lassen kunnen echter de lokale magnetische permeabiliteit verhogen, met name bij type 304. Ferritisch en martensitisch roestvrij staal zijn daarentegen wel magnetisch, maar worden niet vaak gebruikt als permanente magneten.

Restmagnetisme in stalen onderdelen

Sommige stalen onderdelen behouden na bewerking een restmagnetisme doordat de magnetische domeinen in het staal zich tijdens het bewerkingsproces uitlijnen. Bewerkingsprocessen zoals slijpen en snijden kunnen na afloop een klein permanent magnetisch effect achterlaten.

Magnetisch materiaal versus permanente magneet

Een magnetisch materiaal is niet altijd een permanente magneet. Een magnetisch materiaal kan na blootstelling aan een magnetisch veld een zekere mate van restmagnetisme behouden, maar dit maakt het niet per se een permanente magneet. Bewerkte stalen onderdelen kunnen daarom restmagnetisme vertonen, ook al zijn het geen permanente magneten.

Waar worden permanente magneten gebruikt?

Permanente magneten worden in een breed scala aan toepassingen gebruikt. De belangrijkste functie van permanente magneten is het genereren van magnetische kracht voor sensoren, precisieapparatuur, werkstukbevestiging en energieomzetting. Het volgende gedeelte en de onderstaande afbeelding geven u een algemeen beeld van de toepassingen van permanente magneten:

Permanente magneten in motoren en generatoren

In een motor genereren de permanente magneten een magnetisch veld om elektrische energie om te zetten in mechanische beweging. Bij generatoren zetten de permanente magneten de mechanische beweging om in elektrische energie.

Permanente magneten in sensoren en encoders

Veel sensoren en encoders maken gebruik van permanente magneten. Deze magneten leveren een stabiel magnetisch veld om nauwkeurige signalen te genereren voor het detecteren van snelheid, positie en beweging.

Permanente magneten in medische en precisieapparatuur

Permanente magneten worden veel gebruikt in medische en precisieapparatuur, zoals chirurgische instrumenten, MRI-systemen en laboratoriumapparatuur. Permanente magneten zorgen voor nauwkeurige positionering, detectie en stabiele prestaties.

Permanente magneten in magnetische klemming en werkstukbevestiging

Permanente magneten worden gebruikt in magnetische klem- en opspansystemen om het magnetische werkstuk vast te houden tijdens het las- en bewerkingsproces. In CNC-bewerkingsbedrijven worden magnetische spankoppen en opspaninrichtingen gebruikt om het gebruik van conventionele, mechanische klemmen te vermijden.

Hoe worden permanente magneten geïnstalleerd?

Permanente magneten worden vaak gebruikt in combinatie met voetstukken, platen en behuizingen om mechanische ondersteuning te bieden. Dit helpt de permanente magneet te beschermen tegen beschadiging. In het volgende gedeelte worden de gangbare methoden voor het installeren van permanente magneten en hun fabricageproces uitgelegd.

Verlijmde montage

Deze methode wordt veel gebruikt in industriële toepassingen omdat ze goedkoop is. Hierbij worden permanente magneten met behulp van een tweecomponenten structurele epoxylijm aan de montagevoeten, -platen en -behuizing bevestigd.

Het gebruik van lijm wordt echter niet aanbevolen als enige bevestigingsmethode in veiligheidskritische of zwaarbelaste omgevingen. De kleefkracht kan afnemen onder langdurige trillingen, stoten, afschuifkrachten, temperatuurschommelingen, vocht of blootstelling aan chemicaliën, waardoor het risico op losraken van de magneet toeneemt. Waar de structurele belastingen aanzienlijk zijn, dient een machinaal bewerkte uitsparing met een bevestigingsplaat, huls, klem of afdekking te worden gebruikt, waarbij de lijm slechts als secundaire bevestiging dient.

Inbouwmontage

Hierbij worden de permanente magneten in de gefreesde uitsparingen geplaatst. Vervolgens worden de magneten met lijm vastgezet. Dit beschermt de magneten tegen stoten, corrosie en beschadiging.

Mechanische retentie

Bij mechanische bevestiging wordt de permanente magneet fysiek vastgezet met behulp van een klem, bevestigingsmiddel en behuizing. Dit beschermt de magneet tegen trillingen, schokken en temperatuurschommelingen.

Ingekapselde montage

Hierbij is de permanente magneet volledig ingekapseld in een behuizing van epoxyhars, roestvrij staal en rubber. Dit helpt de prestaties van de permanente magneet te behouden door schade door corrosie, chemicaliën en schokken te voorkomen.

Montage van magnetische circuits

Hierbij worden de permanente magneten ingebouwd in ferromagnetische componenten zoals behuizingen, platen en poolstukken. Vervolgens worden deze magneten vastgezet door middel van lijmen en perspassing.

Factoren die van invloed zijn op het installatieontwerp

Om de duurzaamheid en betrouwbare werking te garanderen, moet rekening worden gehouden met de volgende factoren:

• Vereiste magnetische kracht
• De magneetkwaliteit wordt geselecteerd op basis van de bedrijfstemperatuur.
• Kies een geschikte montagemethode om schokken, stoten, corrosie en beschadiging van de permanente magneet te voorkomen.
• Maximaliseer de magnetische efficiëntie door rekening te houden met de luchtspleten en stalen componenten.

Permanente magneten in bewerkte onderdelen

Permanente magneten worden in bewerkte onderdelen gebruikt om de magnetische kracht te leveren. De bewerkte onderdelen, zoals assen, jukken, poolstukken en klemmen, dienen om de magneten vast te houden en te beschermen.

De magneet als functionele kern

De permanente magneet in de bewerkte onderdelen fungeert als functionele kern die de magnetische kracht opwekt voor diverse toepassingen.

Bewerkte behuizingen, bussen, beugels en borgringen

De machinaal bewerkte behuizingen, hulzen, beugels en houders worden gebruikt om de magneten vast te houden. Deze onderdelen zorgen ervoor dat het magnetische veld in de juiste richting wijst en beschermen de permanente magneten tegen corrosie, stoten en trillingen.

Poolstukken, jukken en fluxgeleidingscomponenten

De volgende componenten worden gebruikt om het magnetische veld te concentreren en de efficiëntie ervan te verhogen:

• Poolstukken: Deze concentreren het magnetische veld op de gewenste locatie.
• Jukken: Deze verhogen de efficiëntie van het magnetische veld door een retourpad te bieden.
• Fluxgeleiding: Dit vermindert de magnetische verliezen.

Waarom CNC-bewerking belangrijk is voor permanentmagneetassemblages

CNC-bewerking speelt een belangrijke rol bij de productie van permanentmagneetassemblages, met name voor de onderdelen die de magneten vasthouden en beschermen. Deze onderdelen omvatten onder andere montagevoeten, platen, beugels, bussen en behuizingen.

Strikte montagetoleranties

Om de efficiëntie te maximaliseren, is het noodzakelijk om de permanente magneten en de omliggende componenten nauwkeurig uit te lijnen. Hiervoor worden CNC-machines gebruikt om de componenten met nauwe toleranties te produceren, zodat ze perfect passen en een precieze positionering mogelijk maken.

Betere concentriciteit en slingering.

De betere concentriciteit en lage slingering worden bereikt door de componenten met nauwe toleranties te produceren via CNC-bewerking. Dit leidt tot maximale efficiëntie en betrouwbare prestaties.

Ondersteuning van prototype tot productie

CNC-bewerking helpt fabrikanten van het eerste prototype tot de uiteindelijke grootschalige productie. In de prototypefase maken CNC-machines het mogelijk om montageonderdelen, beugels, bussen en plaatcomponenten te testen en te verbeteren. Bij grootschalige productie kan een herhaalde productie met nauwkeurige toleranties worden gerealiseerd.

Magnetische componenten en magnetische assemblages

Naarmate de technologie vordert, bieden permanente magneten een hogere nauwkeurigheid en betrouwbare prestaties. Maar hun prestaties hangen niet alleen af ​​van de magneet zelf; ook de uitlijning, bescherming en nauwe maatnauwkeurigheid spelen een belangrijke rol. In het volgende gedeelte worden de meest voorkomende industriële magnetische assemblages en de belangrijkste verschillen tussen magnetische componenten en magnetische assemblages uitgelegd.

Wat is een magnetische component?

Een enkel fundamenteel onderdeel dat wordt gebruikt om het basismagnetisch veld te genereren. Voorbeelden hiervan zijn de kern en de spoelen.

Wat is een magnetische assemblage?

Een magnetische assemblage bestaat uit een of meer permanente magneten met een behuizing, platen, hulzen, jukken en assen.

Permanente magneet versus magnetische assemblage

Tabel 03 hieronder toont het belangrijkste verschil tussen een permanente magneet en een magnetische assemblage.

Tabel 03: Belangrijkste verschil tussen de permanente magneet en de magnetische assemblage.

Veelvoorkomende industriële magnetische assemblages

Industriële magnetische assemblages bestaan ​​uit magneten en hun componenten. Dit zorgt voor maximale magnetische prestaties. Hieronder staan ​​enkele veelvoorkomende voorbeelden van industriële magnetische assemblages:

Potmagneten

Het bestaat uit een stalen kom om het magnetische veld te concentreren. Bij een potmagneet is de permanente magneet ingesloten in de stalen kom.

Magnetische Koppelingen

Hierbij wordt een permanente magneet gebruikt om beweging contactloos van het ene naar het andere onderdeel over te brengen. Ze worden gebruikt bij chemische processen en voor lekvrije werking.

Rotormagneetassemblages

In rotormagneetassemblages is de permanente magneet op de rotor gemonteerd. Het roterende magnetische veld werkt in op de statorwikkeling, wat leidt tot het opwekken van beweging.

Sensormagneetassemblages

In sensormagneetassemblages wordt de permanente magneet gecombineerd met ondersteunende onderdelen, zoals behuizing en beugels. Deze magneten leveren de gecontroleerde magnetische kracht voor detectie- en positioneringstoepassingen.

Magnetische werkstukbevestigingssystemen

Magnetische opspaninrichtingen worden gebruikt om het werkstuk stabiel te houden met behulp van permanente magneten. Dit is gebruikelijk bij CNC-bewerkingen, frezen en slijpen.

Hoe worden onderdelen voor permanente magneetassemblages bewerkt?

De permanente magneetassemblages bevatten niet alleen de magneet zelf, maar ook andere componenten ter ondersteuning ervan. Deze machineonderdelen moeten nauwkeurig worden gefabriceerd om een ​​goede pasvorm en optimale werking te garanderen.

Bewerkingsonderdelen rondom de magneet

De houders, magneetbehuizing, hulzen, zakjes, juk en achterste ijzeren plaat zijn enkele veelvoorkomende machinaal bewerkte onderdelen rondom de magneet.

• Metalen

Frezen, slijpen, tappen en draaien worden gebruikt bij de vervaardiging van de assen, poolstukken, beugels en behuizingen.

• Kunststoffen

Kunststof onderdelen zoals afstandhouders, isolatoren, afdekkingen en steunconstructies worden gebruikt in magnetische assemblages. De meest voorkomende productiemethoden voor deze onderdelen zijn frezen, CNC-frezen, precisiebewerking en draaien.

• Andere

Composiet- en keramische materialen worden bewerkt met behulp van lasersnijden, waterstraalsnijden en slijpen. Dit is belangrijk voor toepassingen die een hoge slijtvastheid vereisen en om het gewicht van magnetische assemblages te verminderen.

Risico's tijdens de montage van magneten

Zelfs als de magneet zelf niet machinaal bewerkt is, kunnen fouten in omliggende componenten of het assemblageproces deze alsnog beschadigen. De belangrijkste risico's zijn mechanische afbrokkeling, verlies van magnetische eigenschappen door hitte en beschadiging van de coating, wat later tot corrosie kan leiden.

Chippen

Permanentmagneten zijn over het algemeen broos, en een impact tijdens de montage of een botsing kan leiden tot afbrokkeling van het materiaal.

Hitteschade

Tijdens het slijpen en bewerken ontstaan ​​hoge temperaturen. Dit heeft gevolgen voor de prestaties van de permanente magneten.

Schade aan de coating

De coating op de magneten kan tijdens de montage beschadigd raken. Onjuiste behandeling en corrosie kunnen de levensduur verkorten.

Tolerantie-eisen voor permanente magneetassemblages

Luchtspleettolerantie

De tolerantie voor de luchtspleet is in principe de toelaatbare afstandsvariatie tussen de magneet en het bijbehorende onderdeel. Het vinden van een balans met de mechanische veiligheid is belangrijk om een ​​maximaal magnetisch veld te verkrijgen.

Vlakheid en parallelliteit

Vlakheidstolerantie is de toegestane afwijking van het magnetische oppervlak ten opzichte van een perfect vlak oppervlak. Dit beïnvloedt de luchtspleet en de algehele prestaties van de assemblage. Parallelliteit wordt gedefinieerd als de twee parallelle oppervlakken die een constante oriëntatie ten opzichte van elkaar garanderen. Als de parallelliteitstolerantie wordt overschreden of verlaagd, heeft dit gevolgen voor de luchtspleet en daarmee voor de magnetische prestaties.

Concentriciteit en uitloop

Concentriciteit is de uitlijning tussen de centrale as van de magneet en de as met de referentieas. Een betere concentriciteit draagt ​​bij aan een uniforme luchtspleet en consistentere magnetische prestaties. De slingering daarentegen is de afwijking van het roterende oppervlak ten opzichte van de ideale rotatie. Een te grote slingering leidt tot ruis, een inconsistent magnetisch veld en een variabele luchtspleet tijdens de rotatie.

Positioning Nauwkeurigheid

Positioneringsnauwkeurigheid geeft aan hoe precies een magneet op zijn plaats wordt gezet. Een nauwkeurige positionering van de magneet zorgt ervoor dat er een magnetisch veld in de juiste richting wordt opgewekt.

Lijmspeling

De lijmspeling is de ruimte tussen de magneet en het oppervlak waarop deze moet worden aangesloten. Een voldoende grote ruimte zorgt voor een gelijkmatige verdeling van de lijm en een uitstekende hechting.

Druk- en bevestigingsfuncties

Bij een perspassing is de afmeting van de magneet iets groter dan het gat waarin deze wordt geïnstalleerd. Door de grotere afmetingen past de magneet stevig vast zonder dat er lijm nodig is. Tijdens trillingen en snelle rotaties voorkomen de bevestigingseigenschappen dat de magneten verschuiven.

Polariteits- en oriëntatiecontrole

Bij polariteitscontrole worden de noord- en zuidpool exact volgens de vereisten gepositioneerd. Bij oriëntatiecontrole wordt de magneet in de juiste richting geplaatst. De juiste polariteit en oriëntatie voorkomen dat de prestaties van de assemblage worden beïnvloed.

Oppervlaktebehandelingen en coatings voor onderdelen met permanente magneten

Er worden verschillende coatings en oppervlaktebehandelingen gebruikt om de duurzaamheid te verhogen, te beschermen tegen corrosie en het uiterlijk te verbeteren.

Veelvoorkomende magneetcoatings

De belangrijkste functies en visuele effecten van de gangbare magneetcoating worden hieronder uitgelegd:

Nikkel coating

Een nikkelcoating geeft een heldere, zilverkleurige metallic afwerking. De nikkelcoating verbetert het uiterlijk, de hechting en de bescherming tegen corrosie.

Expoxy laag

Epoxycoating geeft een glasachtige, glanzende uitstraling. Epoxycoatings worden gebruikt om een ​​barrière tegen omgevingsinvloeden te vormen.

Zink laag

Zinkcoating geeft een heldere, zilverachtige uitstraling. Het wordt veel gebruikt, is kosteneffectief, verhoogt de duurzaamheid en beschermt tegen corrosie.

Parylene-coating

De dikte van deze coatinglaag is zeer dun. Daarom wordt deze gebruikt waar nauwkeurige maatvoering vereist is. Deze coating geeft een transparant uiterlijk en heeft de volgende functies:

• Slijtage- en oppervlaktebescherming
• Behoudt magnetische prestaties
• Elektrische isolatie
• Bescherming tegen corrosie

Oppervlakteafwerkingen voor machinaal bewerkte metalen onderdelen

De oppervlakteafwerking is de laatste stap voor de machinaal bewerkte metalen onderdelen. Dit is noodzakelijk om langdurige prestaties in diverse omgevingen te garanderen.

Anodiseren

Bij anodiseren wordt een laagje aluminiumoxide gevormd dat het metaal beschermt tegen corrosie en de slijtvastheid verhoogt.

passivatie

Hierbij wordt het vrije ijzer van het oppervlak van roestvrij staal verwijderd. De corrosiebestendigheid kan worden verhoogd door de natuurlijke oxidelaag te optimaliseren.

Zwarte oxide

Het zet de oppervlaktelaag van het metaal chemisch om in een magnetietlaag. Net als bij coating en galvanisatie verandert de zwarte oxidelaag de afmetingen van de componenten niet significant.

Stroomloos nikkel

Deze laag geeft het zilverkleurige metaalachtige uiterlijk en biedt uitstekende corrosiebestendigheid. De laag wordt gelijkmatig op het oppervlak aangebracht zonder gebruik te maken van een externe stroombron.

Zinkplaten

Er wordt een laag zink op het oppervlak aangebracht, en deze laag geeft het de heldere zilverblauwe kleur.

Hoe de omgeving de keuze van coatings beïnvloedt

De gebruiksomgeving is een cruciale factor bij de keuze van een coating. Blootstelling van een coating aan verschillende omgevingen kan de prestaties beïnvloeden. Hieronder volgen enkele aanbevolen coatings voor diverse omgevingen:

• Vochtigheid en condensatie: Chemisch vernikkelen, epoxycoating
• Blootstelling aan chemicaliën: Epoxy- en parylene-coating
• Slijtage en schuren: Vernikkeling en chemisch vernikkelen

Wanneer bewerkte onderdelen per ongeluk gemagnetiseerd raken

Soms raken bewerkte onderdelen per ongeluk gemagnetiseerd. Bij de volgende componenten en inspectietechnieken kan er restmagnetisme aanwezig zijn. Het is noodzakelijk de componenten te demagnetiseren om de prestaties niet te beïnvloeden. Dit verschijnsel komt vaak voor bij ferromagnetische materialen, zoals roestvrij staal.

Magnetische werkstukopspanning

Bij magnetische opspanning wordt het werkstuk gestabiliseerd door een sterke magnetische kracht. Langdurige blootstelling aan een magnetisch veld kan echter restmagnetisme achterlaten.

Magnetische deeltjesinspectie

Magnetisch deeltjesonderzoek wordt gebruikt om scheuren aan het oppervlak en in de onderliggende lagen te controleren. Als er al restmagnetisme in het materiaal aanwezig is (van het bewerkingsproces), leidt dit tot de ophoping van magnetische deeltjes op de verkeerde plek, wat een onjuiste indicatie van een fout geeft.

Magnetisch heffen en hanteren

Tijdens magnetische hef- en hanteringsprocessen kan een component gemagnetiseerd raken. Restmagnetisatie in componenten kan nabijgelegen componenten, zoals metalen en spanen, aantrekken.

Contact met sterk magnetische gereedschappen

Tijdens de bewerking kunnen de onderdelen gemagnetiseerd raken door het contact met de sterk magnetische gereedschappen en de magnetische spankop.

Slijpen en fijne metaaldeeltjes

Tijdens het slijpen kunnen fijne metaaldeeltjes ontstaan. Deze deeltjes kunnen de magnetiserende resten aantrekken. Daarom zijn een goede reiniging en demagnetisatie noodzakelijk om dit probleem te verhelpen.

Waarom onbedoelde magnetisatie van belang is vóór verzending

Na de bewerking kan restmagnetisme ervoor zorgen dat onderdelen metaalspanen vasthouden, magnetische inspectie belemmeren of aan elkaar kleven tijdens hantering en transport. Daarom moeten onbedoeld gemagnetiseerde onderdelen vóór verzending worden gedemagnetiseerd om verontreiniging, inspectiefouten en problemen tijdens de hantering te voorkomen.

Restmagnetisme in bewerkte onderdelen

In het volgende gedeelte krijgt u een idee van het restmagnetisme, het effect, de oorzaken en het belang van demagnetisatie.

Wat is restmagnetisme?

Na de bewerking blijft er een magnetisch veld achter in de componenten. Dit wordt restmagnetisme genoemd. Het is in feite het product dat na het bewerkingsproces niet meer nodig is. De meest voorkomende oorzaken van restmagnetisme worden hieronder beschreven:

• Magnetische werkstukbevestiging
• Slijpbewerkingen
• Magnetische hef- en transportapparatuur
• Magnetische deeltjesinspectie (MPI)
• Blootstelling aan sterke elektromagnetische velden

Waarom stalen onderdelen restmagnetisme kunnen behouden

Na de bewerking keren de interne magnetische domeinen van sommige stalen onderdelen niet terug naar hun neutrale toestand. Deze onderdelen behouden dezelfde oriëntatie, zelfs na het verwijderen van het externe magnetische veld. Daarom kunnen sommige stalen onderdelen restmagnetisme behouden.

Hoe restmagnetisme de reiniging beïnvloedt

Een stalen as kan na het slijpen magnetisme behouden. Na het slijpen en het verwijderen van het externe magnetische veld blijven sommige domeinen uitgelijnd. Dit leidt tot kleine metaaldeeltjes die door magneten kunnen worden aangetrokken.

Hoe restmagnetisme de assemblage beïnvloedt

Tijdens de montage kan het restmagnetisme in de bewerkte onderdelen van de versnellingsbak metaalspanen aantrekken. Dit kan de maatnauwkeurigheid beïnvloeden en de uitlijning bemoeilijken.

Hoe restmagnetisme de inspectie beïnvloedt

Restmagnetisme in bewerkte onderdelen kan ook van invloed zijn op het magnetisch deeltjesonderzoek. Door restmagnetisme kunnen magnetische deeltjes zich ophopen in een gebied waar geen defect aanwezig is.

Hoe restmagnetisme lagers, sensoren en precisiespleten beïnvloedt

In het volgende gedeelte wordt uitgelegd hoe restmagnetisme de sensoren, precisiespleten en lagers beïnvloedt.

• Lager: Een restmagnetisch component van het lager kan metaaldeeltjes uit het smeermiddel aantrekken. Dit leidt tot oververhitting en verkort de levensduur van het lager.
• Nauwkeurige speling: Het resterende magnetisme kan kleine staaldeeltjes op het oppervlak aantrekken. Dit leidt tot een vernauwing van de speling tussen de lageroppervlakken. Dit beïnvloedt de prestaties, verhoogt de wrijving en veroorzaakt problemen bij het monteren van componenten.
• Sensoren: Een restmagnetisch veld in een stalen component kan het beoogde magnetische signaal van de sensor verstoren. Dit leidt tot afwijkingen in de meetwaarde als gevolg van signaalfouten.

Magnetisatierichting in magneettoepassingen

Laten we in dit gedeelte eens bekijken hoe de magnetische richting wordt gebruikt bij magneettoepassingen:

Wat is de magnetisatierichting?

De richting waarin magnetische domeinen zich tijdens het magnetiseringsproces uitlijnen, wordt de magnetiseringsrichting genoemd.

Veelvoorkomende magnetisatierichtingen

Dit zijn de meest voorkomende magnetisatierichtingen:

Axiale magnetisatie

Dit type magnetisatierichting wordt gebruikt in schijf- en ringmagneten. Bij dit type magnetisatie loopt het magnetische veld recht door de centrale as of de dikte van de magneet.

Radiale magnetisatie

Bij dit type is het magnetisatiepatroon radiaal gericht in plaats van axiaal of diametraal. Het wordt gebruikt in ringmagneten.

Diametrische magnetisatie

Bij dit type magneet lopen de magnetische velden dwars op de diameter. Het wordt vaak gebruikt bij cilindrische magneten. De noord- en zuidpool bevinden zich aan tegenoverliggende gebogen zijden.

Multipolaire magnetisatie

Simpel gezegd, bij meerpolige magnetisatie kunnen er meer dan twee polen in één magneet aanwezig zijn. Dit type wordt gebruikt in roterende encoders, BLDC-motoren en servomotoren.

Werkvlak- en paaloriëntatie

Het werkvlak verwijst naar het oppervlak van de magneet dat bedoeld is om de magnetische functie in de assemblage uit te voeren.

De pooloriëntatie geeft aan waar de noord- en zuidpool zich bevinden.

Ze moeten duidelijk op de tekeningen vermeld staan, omdat ze een correcte montage, de juiste magnetische prestaties en het voorkomen van functionele storingen garanderen.

Demagnetisatie van bewerkte onderdelen

Deze sectie geeft inzicht in de demagnetisatie van bewerkte onderdelen:

Wat is demagnetiseren?

Het gedeeltelijk of volledig verlies van magnetische sterkte in een magneet wordt demagnetisatie genoemd.

Demagnetisatie versus het niet-magnetisch maken van een materiaal

De volgende tabel beschrijft in het kort de verschillen tussen demagnetiseren en het niet-magnetisch maken van een materiaal.

Hoe wisselstroomdemagnetisatie werkt

Bij dit proces worden de magnetische domeinen in een materiaal onder invloed van een afnemend magnetisch veld herhaaldelijk van richting veranderd. In principe wordt bij AC-demagnetisatie een wisselend magnetisch veld toegepast, wat betekent dat de polariteit van het veld continu verandert.

Wanneer kopers om demagnetisatie moeten vragen

De volgende punten zijn van belang wanneer kopers demagnetisatie van bewerkte onderdelen moeten aanvragen:

Na het slijpen met een magnetische spankop

Het slijpproces kan restmagnetisme in het onderdeel achterlaten, wat gevaarlijk is met betrekking tot functionaliteit, kwaliteit en montageproblemen in latere fasen. Daarom moeten kopers na het slijpen van een magnetische spankop om demagnetisatie vragen.

Na magnetisch deeltjesonderzoek

Tijdens magnetisch deeltjesonderzoek kunnen magnetische velden in het onderdeel achterblijven, wat de functionaliteit in latere fasen kan beïnvloeden. Daarom is demagnetisatie na magnetisch deeltjesonderzoek noodzakelijk.

Voor de precisiereiniging

Demagnetisatie is noodzakelijk vóór precisiereiniging, omdat magnetisme in de onderdelen tijdens het reinigen verontreiniging kan aantrekken. Bovendien helpt demagnetisatie bij een betere beheersing van de oppervlaktechemie.

Vóór montage in de buurt van sensoren of lagers

• Magnetisme in de onderdelen kan een onbedoeld lokaal magnetisch veld creëren, wat de sensorwaarden kan vertekenen.
• Bij lagers trekt magnetisme metaaldeeltjes aan, waardoor slijtage door wrijving wordt versneld.

Voor het verpakken van fijnstalen onderdelen

Demagnetisatie vóór het verpakken van fijnstalen onderdelen helpt de aantrekking van metaaldeeltjes te voorkomen, waardoor onderdelen niet aan elkaar kleven en het risico op corrosie wordt verminderd.

Tekeninstructies met betrekking tot magneten voor CNC-onderdelen

De volgende afbeelding toont enkele tekeninstructies met betrekking tot magneten voor CNC-onderdelen, die u kunnen helpen bij het ontwerpen van de onderdelen:

Positie van de magneet

De positie van de magneet is belangrijk, omdat de prestaties van het hele systeem afhangen van de locatie van het magneetveld ten opzichte van andere componenten. Bovendien zorgt een goede positionering voor een correcte uitlijning met de sensoren en behoudt het de rotatienauwkeurigheid.

Polariteitsrichting

Polariteit geeft aan welke kant van de magneet noord of zuid is. Dit is belangrijk omdat:

• De werking van de sensor is afhankelijk van de polariteit.
• Roterende encoders vereisen een specifieke pooloriëntatie.
• De prestaties van de motor en de actuator worden hierdoor beïnvloed.

Luchtspleet

De luchtspleet heeft een directe invloed op de magnetische kracht en prestaties. Het is cruciaal omdat het de magnetische flux en kracht regelt, daarom moeten CNC-tekeningen deze nauwkeurig specificeren en controleren.

Zaktolerantie

De tolerantie van de pocket bepaalt hoe nauwkeurig de magneet in de pocket past en gepositioneerd is. Dit is belangrijk omdat:

• Voorkomt dat de magneet te los komt te zitten.
• Voorkomt dat de magneet te strak komt te zitten.
• Zorgt voor de juiste luchtspleet.

Retentiemethode

Het is belangrijk in magneetgerelateerde tekeningen voor CNC-onderdelen, omdat het magnetenbeweging voorkomt, de afmetingen en toleranties van de uitsparing bepaalt, magnetenschade voorkomt en consistentie in de assemblage garandeert.

Coatingvrijgave

De speling van de coating is cruciaal, omdat de coating de dikte van de bewerkte oppervlakken vergroot. Het zorgt voor een goede passing van de magneet, voorkomt overmatige perskracht en behoudt de noodzakelijke luchtspleten.

Bedrijfstemperatuur

Dit is belangrijk omdat de magnetische eigenschappen van magneten veranderen met de temperatuur. Tijdens gebruik beïnvloedt thermische uitzetting de constructie, en de materiaalkeuze is afhankelijk van de temperatuur.

Doelstelling voor magnetische prestaties

Het is de minimale capaciteit waaraan het eindproduct moet voldoen om de beoogde functie te vervullen. Het is belangrijk om rekening te houden met:

1. Zorgt ervoor dat aan de functionele eisen wordt voldaan.
2. Biedt een meetbare acceptatie
3. Voorkomt dat magneten slecht presteren.
4. Vermindert storingen tijdens de assemblage.

Restmagnetismelimiet

Omdat ongewenst magnetisme de werking, montage en inspectie van CNC-onderdelen kan verstoren, is het belangrijk om hier rekening mee te houden bij het ontwerpen van tekeningen met magneten voor CNC-onderdelen.

Hoe u de juiste leverancier voor maatwerkbewerking voor uw project kiest

Wanneer u op zoek bent naar leveranciers voor maatwerkbewerkingen, controleer dan de volgende punten met de leveranciers voordat u een keuze maakt voor uw projecten:

Ondersteuning bij materiaalselectie

Omdat magnetisme een inherente eigenschap van materialen is, is het selecteren van materialen die aan de vereiste magnetische eigenschappen voldoen een lastige stap. De gekozen leverancier moet daarbij ondersteuning bieden.

Bewerkbaarheid

De bewerkingscapaciteit van een leverancier is van essentieel belang, omdat deze de oppervlakteafwerking, de maatnauwkeurigheid en uiteindelijk de prestaties beïnvloedt. Een leverancier moet daarom beschikken over geavanceerde CNC-machines en ervaren operators om aan de prestatie-eisen te kunnen voldoen.

Ervaring met magnetische assemblage

Een leverancier met ervaring in magnetische assemblage verdient de voorkeur, omdat die leverancier weet hoe de magnetische polen, enzovoort, gespecificeerd moeten worden volgens de eisen.

Neem bijvoorbeeld Tuofa CNC Machining , een bedrijf dat al bijna 20 jaar maatwerkonderdelen maakt. Zij helpen klanten met het demagnetiseren van onderdelen en zorgen ervoor dat deze tijdens het assemblage- en leveringsproces goed functioneren. Bovendien biedt Tuofa ook semi-assemblagediensten aan.

Oppervlaktebehandelingscontrole

Dit is belangrijk omdat het de betrouwbaarheid, duurzaamheid en functionele prestaties van het systeem beïnvloedt. De leverancier moet daarom uitstekende ervaring hebben met de beheersing van oppervlaktebehandelingen.

Magnetisatie- en polariteitscontrole

Het is belangrijk om bij de selectie van een leverancier voor maatwerkbewerkingen een goede keuze te maken, omdat dit van invloed is op:

• Functionele correctheid
• Assemblagegedrag
• Veiligheid van op magneten gebaseerde systemen

Inspectievermogen

Inspectie zorgt ervoor dat de bewerkte onderdelen geen gebreken bevatten, omdat deze gebreken de prestaties beïnvloeden en uiteindelijk tot rampen kunnen leiden. Daarom moet de leverancier worden gekozen die beschikt over de beste inspectietechnologieën.

Verpakking en reinheidscontrole

Dit vermogen van elke leverancier is belangrijk, omdat het bepaalt of een volledig bewerkt onderdeel bruikbaar blijft wanneer het de assemblage bereikt.

Bewerkingsmogelijkheden, ervaring met magnetische assemblage, inspectiemogelijkheden, verpakking en hygiënecontrole zijn de vereiste competenties. Tuofa is een leverancier die beschikt over geavanceerde CNC-machines en ervaren operators en kan semi-assemblage, assemblage of andere diensten leveren, waardoor wij een totaaloplossing bieden.

Communicatie voorafgaand aan de offerte

Communicatie voorafgaand aan de offerte omvat technische, productie-, kwaliteits- en leveringsaspecten, zodat de leverancier een nauwkeurige en op de fabrikant gebaseerde offerte kan opstellen zonder aannames.

Conclusie

Het is belangrijk om inzicht te hebben in permanente magneten en restmagnetisme, met name bij de bewerking van CNC-onderdelen. Een juiste beheersing van het magnetisme kan de levensduur en betrouwbaarheid van het product verbeteren. Permanente magneten behouden hun magnetisme lange tijd, zelfs nadat de externe bron is verwijderd. Bewerkte onderdelen kunnen echter een zekere mate van magnetisme behouden. Dit restmagnetisme kan problemen veroorzaken, zoals de aantrekking van metalen onderdelen door de restmagnetische onderdelen. Dit heeft gevolgen voor de bewerkings- en assemblageprocessen. Dit probleem kan worden opgelost door de juiste permanente magneet te selecteren en de bewerkte onderdelen te demagnetiseren.

FAQ

Zijn permanente magneten wisselstroom- of gelijkstroommagneten?

Permanente magneten, zoals neodymiummagneten, leveren een constant magnetisch veld, waardoor er sprake is van gelijkstroommagnetisme.

Bestaan ​​er echt permanente magneten?

Ja, er bestaan ​​echt permanente magneten, en die kunnen gedurende lange tijd een magnetisch veld leveren zonder externe bron.

Hoe lang gaat een permanente magneet mee?

Onder geschikte bedrijfsomstandigheden kunnen permanente magneten tien tot honderd jaar meegaan. Samariumkobalt (SmCo) kan bijvoorbeeld meer dan honderd jaar meegaan.

Wat is de sterkste permanente magneet?

Neodymium-ijzer-boor (NdFeB) – kwaliteit N52 is de sterkste permanente magneet. De levensduur ervan is meer dan 100 jaar met een zeer sterke magnetische kracht.

Hoe kies ik de juiste permanente magneetset voor mijn project?

Factoren zoals de benodigde magnetische kracht, de werkingsluchtspleet, beperkingen in magneetgrootte, blootstelling aan de omgeving, de vereiste levensduur, de mechanische montagemethode en de kosten moeten in overweging worden genomen bij de selectie van de juiste permanente magneetassemblage.