Permanente magneter og restmagnetisme i CNC-maskinerte deler

Planlegger du et nytt prosjekt med permanentmagnet-enheter eller presisjonsstålkomponenter? Forståelse av hvordan permanentmagneter fungerer vil hjelpe deg med å designe bedre produkter og oppfylle kravene dine til CNC-maskinering.

Hva er en permanentmagnet?

Permanentmagneter er blant de aller grunnleggende byggesteinene i moderne ingeniørkunst. De opprettholder et konstant magnetfelt uten behov for noen ekstern strømkilde. Det er definitivt verdt å bli kjent med selve konseptet bak en permanentmagnet før du bestiller magnetrelaterte enheter til prosjektet ditt. Det er ingen tvil om at det vil spare deg tid og redusere muligheten for å gjøre kostbare designendringer.

Definisjon av permanent magnet

En permanentmagnet er et materiale som holder et magnetfelt i svært lang tid etter å ha blitt magnetisert, uten å kreve en kilde til elektrisk energi. I motsetning til en elektromagnet trenger den ingen strøm for å opprettholde sin magnetiske tilstand. Permanentmagneter kalles også «harde magneter» eller «statiske magneter». I materialvitenskap refererer «hard magnet» til et materiale med høy koersivitet, som betyr at det motstår å bli avmagnetisert på en svært sterk måte.

Eksempler på permanente magneter

Permanente magneter brukes i hverdagen og i industrielle applikasjoner. Følgende er noen permanente magneter:

Eksempler på permanente magneter hver dag

Vi håndterer permanente magneter daglig uten å engang være klar over det. Noen eksempler inkluderer kjøleskapsdørpakninger, skaplåser, høyttalere, vibrasjonsmotorer for smarttelefoner, hodetelefoner og magneter på tavler, som alle er avhengige av dem.

Eksempler på industrielle permanente magneter

På den annen side finnes permanentmagneter i industrielle girservomotorer, vindturbingeneratorer, magnetiske kodere, lineære aktuatorer, MR-maskiner, magnetiske lagre og magnetiske arbeidsholderchucker som brukes i CNC-maskineringsverksteder. Alle disse bruksområdene krever svært presis CNC-maskinering av hus, braketter eller polstykker.

Permanentmagnet vs. permanent magnetisk

«Permanentmagnet» er et begrep som brukes om selve det fysiske materialet, dvs. selve det magnetiserte materialet.

«Permanent magnetisk» er en fysisk egenskap, dvs. noe som har permanente magnetiske egenskaper, f.eks. en permanent magnetisk chuck eller permanent magnetisk kobling. Forskjellen er viktig for skriving, uttegning av notater eller bestillinger.

Permanent magnet vs. midlertidig magnet vs. elektromagnet

Tabell 01 nedenfor viser forskjellen mellom permanent, midlertidig og elektromagnetisk.

Tabell 01: Forskjellen mellom permanent, midlertidig og elektromagnetisk

Hvordan fungerer permanente magneter?

Egenskapene til permanente magneter på atomnivå påvirker hvordan deler rundt disse magnetene er utformet. Å forstå dette fenomenet vil hjelpe deg med å forhindre kostbare feil under produksjonen eller i den endelige bruken av produktet.

Vitenskapen bak magnetisme

Hvert magnetisk materiale har svært små områder i mikrostrukturen sin, kjent som magnetiske domener. Som vist i figuren nedenfor, er elektronspinnene i hvert domene bare arrangert i én retning, noe som gjør dette området magnetisk. Et stålstykke som ikke er magnetisert, har domenene sine orientert tilfeldig, og deres magnetiske effekter kansellerer ut hverandre. Hvis materialet utsettes for et sterkt magnetfelt, vil disse domenene dreie seg slik at de er på linje med feltet. I et hardt magnetisk materiale vil domenene forbli på linje selv etter at magnetfeltet er fjernet. Det er denne gjenværende magnetismen som oppfattes som en permanentmagnet.

Hvorfor ferromagnetiske materialer kan bli magnetiske

Det finnes noen materialer som kan magnetiseres sterkt. Vanlige eksempler inkluderer jern, nikkel, kobolt og forskjellige jernbaserte legeringer.

De har krystallgitter som hjelper de magnetiske momentene til nærliggende atomer med å bli justert i samme retning. På grunn av denne egenskapen brukes de mye til magnetiske sammenstillinger, magnetiske kretser og fluksstyrende elementer.

Hvorfor permanente magneter holder magnetisme uten strøm

Materialer som er harde magneter kjennetegnes av sterk motstand mot avmagnetisering (høy koersivitet). Dette betyr at bare et veldig sterkt avmagnetiseringsfelt kan tvinge domenene til å bli helt tilfeldige igjen. Uten denne avmagnetiseringskraften forblir domenene i samspill, og magneten er i stand til å opprettholde feltet sitt for alltid, eller i det minste til den møter veldig høy temperatur, mekanisk støt eller en avmagnetiseringsspole.

Hovedtyper av permanente magneter

Ikke alle permanentmagneter er like. Ulike typer magneter gir forskjellige verdier i styrke, temperaturtoleranse, korrosjonsbestandighet og pris. Valget av magnet vil være basert på arbeidsmiljøet og prosjektets behov. Her er hva ingeniørteamet ditt trenger å vite før de velger en type for en bestemt applikasjon.

Neodymmagneter

Neodym-jernbormagneter har det høyeste energiproduktet av alle magneter, opptil 52 MGOe (Megagauss-Ørsted). På grunn av sin høye magnetiske styrke brukes de ofte i små høykraftsapplikasjoner som servomotorer og sensorenheter. Deres største ulempe er at den maksimale driftstemperaturen er begrenset; standardkvaliteter begynner å avmagnetisere ved 80 °C, men spesialkvaliteter kan gå opptil 200 °C. Videre korroderer NdFeB-magneter lett og må dekkes med beskyttende belegg som nikkel, epoksy eller sink.

Samarium koboltmagneter

Samariumkobolt (SmCo)-magneter er fortsatt et førstevalg for brukere med behov for svært sterke magneter og stabil ytelse over 150 °C. SmCo grad 2:17-magneter kan til og med fungere kontinuerlig ved 300 °C. De er dyrere og mer sprø enn NdFeB-magneter, men de tilbyr bedre magnetisk stabilitet og motstand mot avmagnetisering ved forhøyede temperaturer. Disse brukes hovedsakelig i luftfartsaktuatorer , høytemperatursensorer og turbomaskineriapplikasjoner.

Ferritt- eller keramiske magneter

Ferrittmagneter er de mest brukte på grunn av den lave kostnaden. Energiproduktet deres er beskjedent, vanligvis 1–4 MGOe, men de er motstandsdyktige mot korrosjon, trenger ikke belegg og har et temperaturområde fra 40 °C til +250 °C. Disse magnetene brukes hovedsakelig i små likestrømsmotorer, dørlåser, høyttalere og magnetiske sensorer, der kraften ikke er en nøkkelfaktor.

Alnico magneter

Alnico-magneter (legeringer av aluminium, nikkel og kobolt) var den viktigste teknologien for permanentmagneter før sjeldne jordartsmagneter kom. De er svært vedvarende når det gjelder stabilitet ved høye temperaturer opptil 540 °C og har også veldig god motstand mot korrosjon. På den annen side er koersiviteten deres så lav at de lett kan avmagnetiseres. De finnes den dag i dag i gitarpickuper, instrumenter, målere og lignende applikasjoner som krever en stabil fluks ved ganske høye temperaturer.

Hvordan velge mellom permanente magnettyper

Tabell 02 nedenfor viser hovedkriteriene og eksempler på disse for valg mellom permanentmagneter.

Tabell 02: Hovedkriterier for valg av permanentmagnettyper

Harde magnetiske materialer og myke magnetiske materialer

Hardmagnetiske materialer er de som beholder magnetismen sin etter at en ekstern magnetisk kilde er fjernet. Hardmagnetiske materialer har evnen til å beholde magnetismen sin over lengre tid. På den annen side kan myke magnetiske materialer lett magnetiseres og avmagnetiseres. Hovedårsaken til dette er at det kreves mindre energi for å avmagnetisere dem.

Hva "hard" og "myk" betyr i magnetisme

Innen magnetisme refererer hard og myk til hvor lett et materiale kan magnetiseres og avmagnetiseres. Hvis et materiale ikke kan avmagnetiseres lett etter magnetisering, betyr det at det er en hard magnet.

Hvorfor denne forskjellen er viktig i maskinerte deler

Valget mellom hard og myk magnet er kritisk i maskinerte deler. Hvis for eksempel en myk magnet velges for sensorer eller rotorenheter, fører dette til at ytelsen påvirkes og at kravene ikke oppfylles.

Er jern, stål eller rustfritt stål en permanentmagnet?

Ulike materialer viser ulik magnetisk oppførsel. Magnetismen deres avhenger av produksjon, mikrostruktur og sammensetning. Følgende avsnitt drøfter hvordan de forskjellige materialene reagerer på magnetisme:

Er jern en permanentmagnet?

Jern er et sterkt ferromagnetisk materiale. Men det er ikke en permanentmagnet. Årsaken til dette er at når du fjerner det eksterne magnetfeltet, vil det føre til at magnetismen mistes.

Er stål en permanentmagnet?

Ulike typer stål er mye brukt som permanentmagneter. De har evnen til å beholde magnetiseringen sin etter å ha blitt utsatt for et magnetfelt.

Er rustfritt stål magnetisk?

Magnetiseringen av rustfritt stål avhenger av krystallstrukturen. Glødde rustfritt stål av type 304 og 316 anses generelt som ikke-magnetiske eller bare svakt magnetiske. Kaldbearbeiding, forming, maskinering og sveising kan imidlertid øke lokal magnetisk permeabilitet, spesielt i type 304. På den annen side er ferritisk og martensittisk rustfritt stål magnetiske, men brukes ikke ofte som permanentmagneter.

Restmagnetisme i ståldeler

Noen ståldeler beholder den gjenværende magnetismen etter maskinering på grunn av justeringen av magnetiske domener i stålet med maskineringsprosessen. Maskineringsprosesser som sliping og kutting kan etterlate en liten permanent magnetisk effekt etter at prosessen er fullført.

Magnetisk materiale vs. permanentmagnet

Et magnetisk materiale er ikke alltid en permanentmagnet. Et magnetisk materiale kan beholde noe gjenværende magnetisme etter eksponering for et magnetfelt, men dette gjør det ikke nødvendigvis til en permanentmagnet. Maskinbearbeidede ståldeler kan derfor vise gjenværende magnetisme selv om de ikke er permanentmagneter.

Hvor brukes permanente magneter?

Permanente magneter brukes i en rekke bruksområder. Hovedfunksjonen til permanente magneter er å generere magnetisk kraft for sensorer, presisjonsutstyr, arbeidsfester og energiomforming. Følgende avsnitt og figur nedenfor gir deg hovedideen om bruksområdene til permanente magneter:

Permanente magneter i motorer og generatorer

I en motor genererer permanentmagnetene et magnetfelt for å omdanne elektrisk energi til mekanisk bevegelse. For generatorer omdanner permanentmagnetene den mekaniske bevegelsen til elektrisk energi.

Permanente magneter i sensorer og kodere

Mange sensorer og kodere er avhengige av permanentmagneter. Disse magnetene gir et stabilt magnetfelt for å generere nøyaktige signaler for å oppdage hastighet, posisjon og bevegelse.

Permanente magneter i medisinsk og presisjonsutstyr

Permanente magneter er mye brukt i medisinsk og presisjonsutstyr, som i kirurgiske verktøy, MR-systemer og laboratorieutstyr. Permanente magneter sikrer nøyaktig posisjonering, registrering og stabil ytelse.

Permanente magneter i magnetisk klemming og arbeidsfesting

Permanente magneter brukes i magnetiske klemme- og arbeidsfestesystemer for å holde det magnetiske arbeidsstykket under sveise- og maskineringsprosessen. I CNC-maskineringsverksteder brukes magnetiske chucker og fester for å unngå unødvendige konvensjonelle mekaniske klemmer.

Hvordan installeres permanente magneter

Permanente magneter brukes ofte sammen med baser, plater og hus for å gi mekanisk støtte. Dette bidrar til å beskytte permanentmagneten mot skade. Følgende avsnitt vil forklare de vanlige metodene for å installere permanentmagneter og produksjonen av dem:

Limt montering

Denne metoden er vanlig i industrielle applikasjoner fordi den er billig. I denne metoden brukes lim til å feste permanentmagnetene til monteringsbasene, platene og huset ved hjelp av tokomponents strukturelle epoksylim.

Limmontering anbefales imidlertid ikke som eneste retensjonsmetode i sikkerhetskritiske eller tungt belastede områder. Limstyrken kan avta under langvarig vibrasjon, støt, avskallingsbelastning, termisk sykling, fuktighet eller kjemisk eksponering, noe som øker risikoen for at magneten løsner. Der strukturelle belastninger er betydelige, bruk en maskinert lomme med en festeplate, hylse, klemme eller deksel, og behandle limet kun som sekundær retensjon.

Innebygd montering

I dette tilfellet installeres permanentmagnetene i de maskinerte lommene, hulrommene. Deretter festes magnetene med lim. Dette vil bidra til å beskytte magneten mot støt, korrosjon og skade.

Mekanisk oppbevaring

Ved mekanisk retensjon er permanentmagneten fysisk festet ved hjelp av en klemme, et festemiddel og et hus. Dette vil bidra til å beskytte magneten mot vibrasjoner, støt og temperatursvingninger.

Innkapslet montering

I denne er permanentmagneten fullstendig festet i huset av epoksyharpiks, rustfritt stål og gummi. Dette vil bidra til å opprettholde permanentmagnetens ytelse ved å unngå skader fra korrosjon, kjemikalier og støt.

Magnetisk kretsmontering

I dette tilfellet installeres permanentmagnetene i de ferromagnetiske komponentene som hus, plater og polstykker. Deretter festes disse magnetene ved hjelp av liming og pressmontering.

Faktorer ved installasjonsdesign

For å sikre holdbarhet og pålitelig ytelse, bør følgende faktorer vurderes:

• Krav til magnetisk kraft
• Valg av magnetkvalitet i henhold til driftstemperatur.
• Velg en passende monteringsmetode for å unngå støt, slag, korrosjon og skade på permanentmagneten.
• Maksimer den magnetiske effektiviteten ved å ta hensyn til luftspalter og stålkomponenter.

Permanente magneter i maskinerte deler

Permanente magneter brukes i maskinerte deler for å gi magnetisk kraft. De maskinerte delene, som aksler, åk, polstykker og klemmer, brukes til å holde og beskytte magnetene.

Magneten som den funksjonelle kjernen

Permanentmagneten i de maskinerte delene fungerer som en funksjonell kjerne som produserer magnetisk kraft for forskjellige bruksområder.

Maskinbearbeidede hus, hylser, braketter og holdere

De maskinerte husene, hylsene, brakettene og holderne brukes til å holde magnetene. Disse delene styrer magnetfeltet i riktig retning og beskytter permanentmagnetene mot korrosjon, støt og vibrasjoner.

Polstykker, åk og fluksstyrende komponenter

Følgende komponenter brukes til å konsentrere og øke effektiviteten til magnetfeltet:

• Polstykker: De konsentrerer magnetfeltet på ønsket sted.
• Åk: De øker magnetfeltets effektivitet ved å sørge for returveien.
• Fluksstyring: Det reduserer magnetiske tap.

Hvorfor CNC-maskinering er viktig for permanente magnetmonteringer

CNC-maskinering spiller en viktig rolle i permanentmagnetmonteringer ved å produsere komponentene som holder og beskytter magnetene. Disse delene inkluderer monteringsbaser, plater, braketter, hylser og hus.

Snære monteringstoleranser

Det er nødvendig å justere permanentmagnetene og omkringliggende komponenter for å maksimere effektiviteten. For dette produserer CNC-maskiner komponentene med små toleranser for å sikre at komponentene passer og gir nøyaktig posisjonering.

Bedre konsentrisitet og utløp

Bedre konsentrisitet og lavt rundkast oppnås ved å produsere komponentene med små toleranser fra CNC-maskinering. Dette vil føre til maksimal effektivitet og pålitelig ytelse.

Støtte fra prototype til produksjon

CNC-maskinering hjelper produsenter fra den første prototypen til den endelige fullskalaproduksjonen. I prototypefasen tillater CNC-maskiner testing og forbedring av montering, braketter, hylser og platekomponenter. I fullskalaproduksjon kan man oppnå en gjentatt produksjon med presise toleranser.

Magnetiske komponenter og magnetiske sammenstillinger

Etter hvert som teknologien utvikler seg, gir permanentmagneter høyere nøyaktighet og pålitelig ytelse. Men ytelsen deres avhenger ikke bare av selve magneten, men også justering, beskyttelse og streng dimensjonsnøyaktighet spiller en viktig rolle. Følgende avsnitt forklarer de vanlige industrielle magnetiske enhetene og de viktigste forskjellene mellom magnetiske komponenter og magnetiske enheter.

Hva er en magnetisk komponent?

En enkelt grunnleggende del som brukes til å generere det grunnleggende magnetfeltet. Eksempler er kjerne og spoler.

Hva er en magnetisk montering?

En magnetisk enhet består av en eller flere permanentmagneter med hus, plater, hylser, åk og aksler.

Permanentmagnet vs. magnetisk montering

Tabell 03 nedenfor viser hovedforskjellen mellom permanentmagneten og den magnetiske enheten.

Tabell 03: Hovedforskjellen mellom permanentmagneten og den magnetiske enheten.

Vanlige industrielle magnetiske sammenstillinger

Industrielle magnetiske enheter består av magneter og deres komponenter. Dette vil føre til maksimal magnetisk ytelse. Vanlige industrielle magnetiske enheter er gitt nedenfor:

Pottemagneter

Den består av en stålkopp for å konsentrere magnetfeltet. I en potmagnet er permanentmagneten innelukket inne i stålkoppen.

Magnetiske koblinger

I dette brukes en permanentmagnet til å overføre bevegelsen fra en del til en annen uten kontakt. De brukes til kjemisk prosessering og lekkasjefri drift.

Rotormagnet-enheter

I rotormagnetenheter er permanentmagneten montert på rotoren. Det roterende magnetfeltet samhandler med statorviklingen, og dette fører til bevegelse.

Sensormagnetenheter

I sensormagnetenheter kombineres permanentmagneten med støttende deler, som hus og braketter. Disse magnetene gir den kontrollerte magnetiske kraften for sensor- og posisjoneringsapplikasjoner.

Magnetiske arbeidsfesteenheter

Magnetiske arbeidsfesteenheter brukes til å holde arbeidsstykket stabilt ved hjelp av permanentmagneter. Dette er vanlig i CNC-maskinering, fresing og sliping.

Hvordan maskineres deler til permanente magnetmonteringer?

Permanentmagnetenhetene inneholder ikke bare magneten. Men den inneholder også andre komponenter for støtte av magnetene. Disse maskindelene må maskineres presist for å sikre riktig passform og ytelse.

Maskinering av deler rundt magneten

Holderne, magnethuset, hylsene, lommene, åket og den bakre jernplaten er noen vanlige maskineringsdeler rundt magneten.

• Metaller

Fresing, sliping, gjenging og dreiing brukes til å produsere aksler, polstykker, braketter og hus.

• Plast

Plastdeler som avstandsstykker, isolatorer, deksler og støttestrukturer brukes i magnetiske sammenstillinger. Vanlige produksjonsmetoder for disse delene er fresing, CNC-fresing, presisjonsmaskinering og dreiing.

• andre

Kompositt- og keramiske materialer bearbeides med laserskjæring, vannstråleskjæring og sliping. Dette er viktig for applikasjoner som krever høy slitestyrke og for å redusere vekten i magnetiske enheter.

Risikoer under magnetmontering

Selv når magneten ikke er maskinert, kan feil i omkringliggende komponenter eller monteringsprosessen fortsatt skade den. De viktigste risikoene inkluderer mekanisk avskalling, varmerelatert tap av magnetisk ytelse og beleggskader som senere kan føre til korrosjon.

chipping

Permanente magneter er for det meste sprø, og et støt under montering eller kollisjon fører til avskalling av materialet.

Varmeskade

Høy temperatur produseres under sliping og maskinering. Dette påvirker ytelsen til permanentmagneter.

Beleggskader

Belegget på magnetene kan bli skadet under montering. Feil håndtering og korrosjon kan redusere levetiden.

Toleransekrav for permanente magnetenheter

Toleranse for luftgap

Luftgapstoleranse er i utgangspunktet den tillatte avstandsvariasjonen mellom magneten og dens motstående komponent. Balansering med mekanisk sikkerhet er viktig for å få maksimalt magnetfelt.

Flathet og parallellisme

Planhetstoleranse er den tillatte variasjonen for den magnetiske overflaten fra en perfekt plan overflate. Dette påvirker luftgapet og den generelle ytelsen til enheten. Parallellitet er definert som de to parallelle overflatene som sikrer en konstant orientering i forhold til hverandre. Hvis parallellitetstoleransen overskrides eller reduseres, fører dette til en effekt på luftgapet, og dermed påvirker det den magnetiske ytelsen.

Konsentrisitet og utløp

Konsentrisitet er justeringen mellom magnetens sentrale akse og akselen i forhold til referanseaksen. Bedre konsentrisitet bidrar til å opprettholde et jevnt luftgap og mer konsistent magnetisk ytelse. På den annen side er kast avviket til den roterende overflaten fra sin ideelle rotasjon. For stort kast fører til støy, et inkonsistent magnetfelt og et variabelt luftgap under rotasjon.

Posisjonsnøyaktighet

Posisjoneringsnøyaktighet er hvor nøyaktig en magnet plasseres på sin posisjon. Nøyaktig posisjonering av magneten fører til generering av et magnetfelt i riktig retning.

Limklaring

Limavstanden er gapet mellom magneten og dens kontaktflate. Tilstrekkelig avstand fører til jevn fordeling av lim og utmerket binding.

Presstilpasning og retensjonsfunksjoner

Ved presspasning er magnetens dimensjon litt større enn hullet der den er montert. På grunn av de store dimensjonene sitter magneten tett uten behov for lim. Under vibrasjon og høyhastighetsrotasjon hindrer retensjonsfunksjonene magnetene i å bevege seg.

Polaritets- og orienteringskontroll

Ved polaritetskontroll plasseres sør- og nordpolen nøyaktig i henhold til kravet. Ved orienteringskontroll plasseres magneten i riktig retning. Riktig polaritet og orientering fører til at man unngår en effekt på enhetens ytelse.

Overflatebehandlinger og belegg for permanentmagnetdeler

Ulike belegg og overflatebehandlinger brukes for å øke holdbarheten, beskytte mot korrosjon og forbedre utseendet.

Vanlige magnetbelegg

Hovedfunksjonene og de visuelle effektene til det vanlige magnetbelegget er forklart nedenfor:

Nikkelbelegg

Nikkelbelegg gir en blank sølvmetallisk overflate. Nikkelbelegg forbedrer utseendet, vedheftet og beskyttelsen mot korrosjon.

Epoxy belegg

Epoksybelegg gir et glasslignende, skinnende utseende. Epoksybelegg brukes til å skape en barriere mot miljøet.

Sinkbelegg

Sinkbelegg gir et skinnende sølvaktig utseende. Det er vanlig brukt, kostnadseffektivt, øker holdbarheten og beskytter mot korrosjon.

Parylene-belegg

Tykkelsen på dette belegglaget er svært tynn. Derfor brukes det der det kreves presis dimensjonsnøyaktighet. Dette belegget gir et transparent utseende og har følgende funksjoner:

• Slitasje- og overflatebeskyttelse
• Opprettholder magnetisk ytelse
• Elektrisk isolasjon
• Korrosjonsbeskyttelse

Overflatebehandlinger for maskinerte metalldeler

Overflatebehandlingen er det siste trinnet for de maskinerte metalldelene. Dette er nødvendig for å oppnå langvarig ytelse i ulike miljøer.

anodisering

Ved anodisering dannes et aluminiumoksidlag for å beskytte metallet mot korrosjon og øke slitestyrken.

passivisering

I dette fjernes det frie jernet fra overflaten av rustfritt stål. Korrosjonsmotstanden kan økes ved å optimalisere det naturlige oksidlaget.

Svart oksid

Den endrer kjemisk metallets overflatelag til magnetittlaget. I likhet med belegget og platingen endrer ikke det svarte oksidlaget dimensjonene til komponentene vesentlig.

Elektroløst nikkel

Dette laget gir det sølvmetalliske utseendet og gir utmerket korrosjonsbestandighet. Dette laget avsettes jevnt på overflaten uten bruk av en ekstern strømkilde.

Sinkplating

Et lag med sink avsettes på overflaten, og dette laget gir det klare sølvblå utseendet.

Hvordan miljøet påvirker valg av belegg

Driftsmiljøet er den kritiske faktoren ved valg av belegg. Eksponering av et belegg i forskjellige miljøer kan påvirke ytelsen. Følgende er noen anbefalte belegg for de forskjellige miljøene:

• Fuktighet og fuktighet: Elektrofri nikkel, epoksybelegg
• Kjemisk eksponering: Epoksy- og parylenbelegg
• Slitasje og slitasje: Nikkelbelegg og elektroløs nikkel

Når maskinerte deler blir magnetisert ved et uhell

Noen ganger blir de maskinerte delene magnetisert ved et uhell. I følgende komponenter og inspeksjonsteknikker kan det være gjenværende magnetisme. Det er nødvendig å avmagnetisere komponentene for å unngå effekt på ytelsen. Dette fenomenet er vanlig i ferromagnetiske materialer, som rustfritt stål.

Magnetisk arbeidsholding

Ved magnetisk arbeidsfeste stabiliseres arbeidsstykket av en sterk magnetisk kraft. Lang eksponering for magnetfeltet kan imidlertid etterlate gjenværende magnetisme.

Magnetisk partikkelinspeksjon

Magnetisk partikkelinspeksjon brukes til å sjekke sprekker på overflaten og underliggende overflater. Hvis det allerede er gjenværende magnetisme i materialet (fra maskineringsprosessen), fører dette til akkumulering av magnetiske partikler i feil område og gir feil indikasjon på feil.

Magnetisk løfting og håndtering

En komponent kan bli magnetisert under magnetiske løfte- og håndteringsoperasjoner. Rester av magnetisering i komponenter kan tiltrekke seg komponenter i nærheten, som metaller og spon.

Kontakt med sterke magnetiske verktøy

Under maskinering kan delene bli magnetiserte når de kommer i kontakt med sterke magnetiske verktøy og magnetchucken.

Sliping og fine metallpartikler

Under slipingen kan det produseres fine metallpartikler. Disse partiklene kan tiltrekke seg rester som magnetiserer komponenter. Derfor er riktig rengjøring og avmagnetisering nødvendig for å løse dette problemet.

Hvorfor utilsiktet magnetisering er viktig før forsendelse

Etter maskinering kan gjenværende magnetisme føre til at deler holder på metallspon, forstyrrer magnetisk inspeksjon eller kleber seg sammen under håndtering og transport. Derfor bør utilsiktet magnetiserte komponenter avmagnetiseres før forsendelse for å forhindre forurensning, inspeksjonsfeil og håndteringsproblemer.

Restmagnetisme i maskinerte deler

Den følgende delen vil gi deg en idé om restmagnetisme, effekt, årsaker og viktigheten av avmagnetisering.

Hva er restmagnetisme?

Etter maskinering kalles det beholdte magnetfeltet i komponentene restmagnetisme. Det er i bunn og grunn produktet som ikke er nødvendig etter maskineringsprosessen. De vanlige årsakene til restmagnetisme er gitt nedenfor:

• Magnetisk arbeidsfeste
• Slipeoperasjoner
• Magnetisk løfte- og håndteringsutstyr
• Magnetisk partikkelinspeksjon (MPI)
• Eksponering for sterke elektromagnetiske felt

Hvorfor ståldeler kan beholde gjenværende magnetisme

Etter maskinering går ikke de indre magnetiske domenene til noen ståldeler tilbake til sin nøytrale tilstand. Disse delene beholder samme justering selv etter at det eksterne magnetfeltet er fjernet. Det er derfor noen ståldeler kan beholde restmagnetisme.

Hvordan restmagnetisme påvirker rengjøring

En stålaksel kan beholde magnetismen etter slipingen. Etter sliping og fjerning av det eksterne magnetfeltet forblir noen domener på linje. Dette fører til små metallpartikler som kan tiltrekke seg magnetene.

Hvordan restmagnetisme påvirker montering

Under montering kan gjenværende magnetisme i maskinerte komponenter i girkassen tiltrekke seg metallspon. Dette vil påvirke dimensjonsnøyaktigheten og gjøre justeringen vanskeligere.

Hvordan restmagnetisme påvirker inspeksjon

Restmagnetisme i maskinbearbeidede deler kan også påvirke inspeksjonen av magnetiske partikler. På grunn av restmagnetisme kan magnetiske partikler samle seg i et område der det ikke er noen defekt.

Hvordan restmagnetisme påvirker lagre, sensorer og presisjonsgap

Følgende avsnitt vil forklare hvordan restmagnetisme påvirker sensorene, presisjonsgap og peiling.

• Lager: En gjenværende magnetismekomponent i lageret kan tiltrekke metallpartiklene fra smøremiddelet. Dette fører til overoppheting og reduserer lagerets levetid.
• Presisjonsgap: Restmagnetismen kan tiltrekke seg små stålpartiklene på overflaten. Dette fører til at gapene mellom lagerflatene reduseres. Dette påvirker ytelsen, øker friksjonen og skaper problemer under montering av komponenter.
• Sensorer: Et gjenværende magnetfelt i en stålkomponent kan forstyrre sensorens tiltenkte magnetiske signal. Dette fører til effekter på avlesningen på grunn av signalfeil.

Magnetiseringsretning i magnetapplikasjoner

La oss i denne delen finne ut hvordan magnetisk retning brukes i magnetapplikasjoner:

Hva er magnetiseringsretning

Retningen som magnetiske domener er justert i under magnetiseringsprosessen kalles magnetiseringsretning.

Vanlige magnetiseringsretninger

Dette er de vanlige magnetiseringsretningene:

Aksial magnetisering

Denne typen magnetiseringsretning brukes i skive- og ringmagneter. I denne typen magnetisering går magnetfeltet rett gjennom magnetens sentrale akse eller tykkelse.

Radial magnetisering

I denne typen er magnetiseringsmønsteret rettet radielt i stedet for aksialt eller diametralt. Den brukes i ringmagneter.

Diametrisk magnetisering

I denne typen går magnetfeltene på tvers av diameteren. Dette brukes ofte i sylindriske magneter. Nord- og sørpolene er på motsatte buede sider.

Flerpolsmagnetisering

Enkelt sagt, ved flerpolsmagnetisering kan det være mer enn to poler i én magnet. Denne typen brukes i rotasjonskodere, BLDC-motorer og servomotorer.

Arbeidsflate- og polorientering

Arbeidsflate refererer til overflaten på magneten som er ment å utføre den magnetiske funksjonen i sammenstillingen.

Polorientering angir hvor nord- og sørpolen befinner seg.

De bør tydelig nevnes på tegningene fordi de sikrer korrekt montering, riktig magnetisk ytelse og forebygging av funksjonsfeil.

Avmagnetisering av maskinerte deler

Denne delen gir innsikt i avmagnetisering av maskinerte deler:

Hva er demagnetisering?

Delvis eller fullstendig tap av magnetisk styrke i en magnet kalles demagnetisering.

Avmagnetisering vs. å gjøre et materiale ikke-magnetisk

Tabellen nedenfor beskriver kort forskjellene mellom avmagnetisering og å gjøre et materiale ikke-magnetisk.

Hvordan AC-avmagnetisering fungerer

I denne prosessen tvinges de magnetiske domenene i et materiale til gjentatte ganger å reversere retning under et avtagende magnetfelt. I utgangspunktet bruker AC-demagnetisering et vekslende magnetfelt, som betyr at feltet kontinuerlig endrer polaritet.

Når kjøpere bør be om avmagnetisering

Følgende er punktene når kjøpere bør be om avmagnetisering i maskinerte deler:

Etter sliping av magnetchuck

Slipeprosessen kan etterlate gjenværende magnetisme i delen, noe som er farlig med tanke på funksjonalitet, kvalitet og monteringsproblemer i senere stadier. Derfor må kjøperne be om avmagnetisering etter magnetisk chuck-sliping.

Etter inspeksjon av magnetiske partikler

Under inspeksjon av magnetiske partikler kan magnetfeltene bli liggende igjen i delen, noe som påvirker funksjonaliteten i senere stadier. Derfor må avmagnetisering utføres etter inspeksjon av magnetiske partikler.

Før presisjonsrengjøring

Avmagnetisering må kreves før presisjonsrengjøring fordi magnetisme i delene kan tiltrekke seg forurensning under rengjøring, og det bidrar til å oppnå bedre kontroll over overflatekjemisk kontroll.

Før montering i nærheten av sensorer eller lagre

• Magnetisme i delene kan skape et utilsiktet lokalt magnetfelt, som kan forvrenge sensoravlesningene.
• Mens magnetisme i tilfelle lagre tiltrekker seg metallpartikler, noe som akselerererer slitasje.

Før emballering av fine ståldeler

Avmagnetisering før emballering av fine ståldeler bidrar til å forhindre tiltrekning av metallpartikler, unngå at deler kleber seg sammen og redusere korrosjonsrisiko.

Magnetrelaterte tegnemerknader for CNC-deler

Figuren nedenfor viser noen magnetrelaterte tegnemerknader for CNC-deler, som er nyttige for deg når du designer delene:

Magnetposisjon

Magnetposisjonen er viktig å vurdere fordi ytelsen til hele systemet avhenger av plasseringen av magnetfeltet i forhold til andre komponenter. Videre sikrer den riktig justering med sensorer og opprettholder rotasjonsnøyaktigheten.

Polaritetsretning

Polaritet betyr hvilken side av magneten som vil være nord eller sør. Det er viktig fordi:

• Sensorens drift avhenger av polariteten.
• Rotasjonskodere krever en spesifikk polretning.
• Motorens og aktuatorens ytelse påvirkes.

Luft mellomrom

Luftgapet påvirker direkte den magnetiske kraften og ytelsen. Det er kritisk fordi det kontrollerer magnetisk fluks og kraft, så CNC-tegninger må spesifisere og kontrollere det nøyaktig.

Lommetoleranse

Lommetoleransen styrer hvor nøyaktig magneten passer og er plassert inni lommen. Dette er viktig fordi det:

• Forhindrer at magneten blir for løs.
• Forhindrer at magneten blir for stram.
• Sikrer riktig luftspalte.

Oppbevaringsmetode

Det er viktig i magnetrelaterte tegninger for CNC-deler fordi det forhindrer magnetbevegelse, bestemmer lommedimensjoner og toleranser, forhindrer magnetskade og sikrer konsistens i monteringen.

Beleggklarering

Beleggklaring er kritisk fordi belegget gir tykkelse til de maskinerte overflatene. Det sikrer riktig magnettilpasning, forhindrer overdreven presskraft og opprettholder kritiske luftgap.

Driftstemperatur

Det er viktig fordi magnetenes magnetiske egenskaper endres med temperaturen. Under drift påvirker termisk ekspansjon monteringen, og materialvalget avhenger av temperaturen.

Magnetisk ytelsesmål

Det er minimumskapasiteten den ferdige delen må oppnå for å utføre sin tiltenkte funksjon. Det er viktig å vurdere:

1. Sørger for at funksjonelle krav oppfylles
2. Gir en målbar aksept
3. Forhindrer underpresterende magneter
4. Reduserer monteringsfeil i felten

Restmagnetismegrense

Siden uønsket magnetisme kan forstyrre drift, montering og inspeksjon av CNC-delen, bør det anses som viktig når det gjelder magnetrelaterte tegninger for CNC-deler.

Slik velger du riktig leverandør av spesialtilpasset maskinering for prosjektet ditt

Når du utforsker leverandører av spesialtilpasset maskinering, bør du bekrefte følgende punkter med leverandørene før du velger dem til prosjektene dine:

Støtte til materialvalg

Siden magnetisme er en iboende egenskap ved materialer, er det vanskelig å velge materialer med hensyn til de nødvendige magnetiske kravene. Den valgte leverandøren bør støtte dette trinnet.

Maskineringskapasitet

En leverandørs maskineringskapasitet er en veldig grunnleggende ting fordi den påvirker overflatefinish, dimensjonsnøyaktighet og til syvende og sist ytelsen. Derfor bør en leverandør være utstyrt med avanserte CNC-maskiner og erfarne operatører for å oppfylle ytelseskravene.

Magnetisk monteringserfaring

En leverandør med erfaring innen magnetisk montering bør prioriteres, fordi den leverandøren vet hvordan de magnetiske polene osv. er spesifisert i henhold til kravene.

For eksempel Tuofa CNC Machining , som har laget spesialtilpassede deler i nesten 20 år, hjelper kunder med å avmagnetisere deler og sørge for at de fungerer under monterings- og leveringsprosessen. I tillegg tilbyr Tuofa også semi-monteringstjenester.

Kontroll av overflatebehandling

Det er viktig fordi det påvirker systemets pålitelighet, holdbarhet og funksjonelle ytelse. Leverandøren bør derfor ha utmerket erfaring med kontroll av overflatebehandling.

Magnetisering og polaritetskontroll

Det er viktig når det gjelder å velge en leverandør av spesialtilpasset maskinering fordi det påvirker:

• Funksjonell korrekthet
• Monteringsatferd
• Sikkerhet for magnetbaserte systemer

Inspeksjonsevne

Inspeksjon sikrer at de maskinbearbeidede delene ikke inneholder noen feil, fordi disse feilene påvirker ytelsen og til slutt forårsaker katastrofer. Derfor bør leverandøren velges som har de beste inspeksjonsteknologiene.

Emballasje- og renhetskontroll

Denne evnen til enhver leverandør er viktig fordi den avgjør om en ferdig maskinert del forblir brukbar når den når montering.

Maskineringsevner, erfaring med magnetisk montering, inspeksjonsevner, emballasje og renhetskontroll er de egenskapene som bør tilfredsstilles. Tuofa er en type leverandør som er utstyrt med avanserte CNC-maskiner og erfarne operatører, og kan tilby halvmontering, montering eller andre tjenester, noe som gjør oss til en komplett løsning.

Kommunikasjon før tilbud

Kommunikasjon før tilbud inkluderer teknisk, produksjons-, kvalitets- og leveringskontekst, slik at leverandøren kan generere et nøyaktig tilbud fra produsenten uten antagelser.

Konklusjon

Det er viktig å forstå permanentmagnet og restmagnetisme, spesielt for maskinering av CNC-deler. Produktets lengre ytelse og pålitelighet kan forbedres ved riktig håndtering av magnetisme. Permanentmagneter har evnen til å beholde magnetismen sin lenge, selv etter at den eksterne kilden er fjernet. Imidlertid kan maskineringsdelene beholde noe magnetisme. Denne restmagnetismen kan skape problemer, som tiltrekning av metalldeler med restmagnetisme. Dette fører til effekter på maskinering og montering. Dette problemet bør løses ved å velge riktig permanentmagnet og avmagnetisere de maskinerte delene.

FAQ

Er permanente magneter AC eller DC?

Permanente magneter, som neodymmagneter, gir et konsistent magnetfelt, så det er likestrømsmagnetisme.

Finnes det noen virkelig permanentmagnet?

Ja, det finnes virkelig permanente magneter, og de kan gi magnetfeltet uten en ekstern kilde over lang tid.

Hvor lenge vil en permanentmagnet vare?

Under passende driftsforhold kan permanentmagneter vare fra ti til hundre år. For eksempel kan samariumkobolt (SmCo) vare i mer enn 100 år.

Hva er den sterkeste permanentmagneten?

Neodymjernbor (NdFeB) – N52-kvalitet er den sterkeste permanentmagneten. Levetiden er mer enn 100 år med en veldig sterk magnetisk kraft.

Hvordan velger jeg riktig permanentmagnetmontering for prosjektet mitt?

Faktorer som nødvendig magnetisk kraft, arbeidsluftgap, begrensninger på magnetstørrelse, miljøeksponering, nødvendig levetid, mekanisk monteringsmetode og kostnadskrav bør tas i betraktning ved valg av riktig permanentmagnetenhet.