Nam châm là gì?
Nam châm là vật liệu tác dụng lực rõ ràng lên nó mà không cần tiếp xúc vật lý với các vật liệu khác. Lực này được gọi là từ tính. Lực từ có thể hút hoặc đẩy lùi. Hầu hết các vật liệu được biết đến đều chứa một lực từ nào đó, nhưng lực từ trong những vật liệu này rất nhỏ. Đối với một số vật liệu, lực từ rất lớn nên những vật liệu này được gọi là nam châm. Bản thân trái đất cũng là một nam châm khổng lồ.
Có hai điểm trên tất cả các nam châm nơi lực từ là lớn nhất. Chúng được gọi là các cực. Trên một thanh nam châm hình chữ nhật, các cực đối diện nhau. Chúng được gọi là Cực Bắc hay cực tìm kiếm phía bắc và Cực Nam hoặc tìm kiếm phía nam.
Một nam châm có thể được tạo ra một cách đơn giản bằng cách lấy một nam châm hiện có và cọ xát một miếng kim loại với nó. Miếng kim loại này đang được sử dụng phải được cọ xát liên tục theo một hướng. Điều này làm cho các electron trong miếng kim loại đó bắt đầu quay theo cùng một hướng. Dòng điện còn có khả năng tạo ra nam châm. Vì điện là một dòng điện tử, nên khi các điện tử di động chuyển động trong dây dẫn, chúng mang theo tác dụng tương tự như các điện tử quay quanh hạt nhân nguyên tử. Đây được gọi là nam châm điện.
Do cách sắp xếp các electron của chúng, các kim loại niken, coban, sắt và thép tạo ra nam châm rất tốt. Những kim loại này có thể giữ nam châm mãi mãi một khi chúng trở thành nam châm. Do đó mang tên nam châm cứng. Tuy nhiên, những kim loại này và những kim loại khác có thể tạm thời hoạt động giống như nam châm nếu chúng tiếp xúc hoặc đến gần nam châm cứng. Sau đó họ mang tên nam châm mềm.
Từ tính hoạt động như thế nào
Từ tính xảy ra khi các hạt nhỏ gọi là electron chuyển động theo một cách nào đó. Mọi vật chất đều bao gồm các đơn vị gọi là nguyên tử, nguyên tử lần lượt được tạo thành từ các electron và các hạt khác là neutron và proton. Những electron này có xu hướng quay quanh hạt nhân, nơi chứa các hạt khác được đề cập ở trên. Lực từ cực nhỏ được gây ra bởi sự quay của các electron này. Trong một số trường hợp, nhiều electron trong vật quay theo một hướng. Kết quả của tất cả các lực từ cực nhỏ này từ các electron là một nam châm lớn.
Chuẩn bị bột
Lượng sắt, boron và neodymium thích hợp được nung nóng để tan chảy trong chân không hoặc trong lò nấu chảy cảm ứng sử dụng khí trơ. Việc sử dụng chân không là để ngăn chặn các phản ứng hóa học giữa vật liệu nóng chảy và không khí. Khi hợp kim nóng chảy nguội đi, nó bị vỡ và nghiền nát tạo thành các dải kim loại nhỏ. Sau đó, các mảnh nhỏ được nghiền thành bột và nghiền thành bột mịn có đường kính từ 3 đến 7 micron. Bột mới hình thành có khả năng phản ứng cao và có thể gây cháy trong không khí và phải tránh xa tiếp xúc với oxy.
Nén đẳng tĩnh
Quá trình nén đẳng tĩnh còn được gọi là quá trình ép. Bột kim loại được lấy và định vị trong khuôn. Khuôn này còn được gọi là khuôn. Để vật liệu dạng bột thẳng hàng với các hạt bột, một lực từ được tác dụng và trong thời gian lực từ được tác dụng, các máy ép thủy lực được sử dụng để nén toàn bộ vật liệu bột xuống trong phạm vi 0,125 inch (0,32 cm) so với kế hoạch của nó. độ dày. Áp suất cao thường được sử dụng từ 10.000 psi đến 15.000 psi (70 MPa đến 100 MPa). Các thiết kế và hình dạng khác được sản xuất bằng cách cho các chất vào thùng chứa chân không kín khí trước khi ép chúng thành hình dạng mong muốn bằng áp suất khí.
Hầu hết các vật liệu như gỗ, nước và không khí đều có từ tính rất yếu. Nam châm hút các vật có chứa kim loại cũ rất mạnh. Chúng cũng hút hoặc đẩy các nam châm cứng khác khi chúng được đưa lại gần. Kết quả này là do mỗi nam châm đều có hai cực đối diện. Các cực nam thu hút các cực bắc của các nam châm khác, nhưng chúng đẩy các cực nam khác và ngược lại.
Sản xuất nam châm
Phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trong sản xuất nam châm được gọi là luyện kim bột. Vì nam châm bao gồm các vật liệu khác nhau nên quy trình sản xuất chúng cũng khác nhau và độc đáo. Ví dụ, nam châm điện được chế tạo bằng kỹ thuật đúc kim loại, trong khi nam châm vĩnh cửu dẻo được sản xuất theo quy trình liên quan đến ép đùn nhựa, trong đó nguyên liệu thô được trộn trong nhiệt trước khi bị ép qua lỗ trong điều kiện áp suất cực cao. Dưới đây là quá trình sản xuất nam châm.
Tất cả các khía cạnh cốt yếu và quan trọng của việc lựa chọn nam châm phải được thảo luận với cả đội ngũ kỹ thuật và sản xuất. Quá trình từ hóa trên quá trình sản xuất nam châm, đến thời điểm này vật liệu là một miếng kim loại bị nén. Mặc dù được tác dụng bởi một lực từ trong quá trình ép đẳng tĩnh nhưng lực đó không mang lại hiệu ứng từ tính cho vật liệu mà chỉ xếp các hạt bột rời ra thành hàng. Mảnh này được đưa vào giữa các cực của một nam châm điện mạnh và sau đó được định hướng theo hướng dự định từ hóa. Sau khi nam châm điện được cấp điện, lực từ sẽ căn chỉnh các miền từ bên trong vật liệu, làm cho vật liệu trở thành một nam châm vĩnh cửu rất mạnh.
Làm nóng vật liệu
Sau quá trình nén đẳng tĩnh, khối kim loại dạng bột được tách ra khỏi khuôn và đưa vào lò nung. Thiêu kết là quá trình hoặc phương pháp thêm nhiệt vào kim loại dạng bột đã nén để biến chúng thành các mảnh kim loại rắn, hợp nhất sau đó.
Quá trình thiêu kết chủ yếu bao gồm ba giai đoạn. Trong quá trình ở giai đoạn đầu, vật liệu nén được nung ở nhiệt độ rất thấp để loại bỏ toàn bộ hơi ẩm hoặc tất cả các chất gây ô nhiễm có thể bị mắc kẹt trong quá trình nén đẳng tĩnh. Trong giai đoạn thiêu kết thứ hai, nhiệt độ tăng lên khoảng 70-90% điểm nóng chảy của hợp kim. Nhiệt độ sau đó được giữ ở đó trong khoảng thời gian vài giờ hoặc vài ngày để các hạt nhỏ khớp với nhau, liên kết và hợp nhất với nhau. Giai đoạn cuối cùng của quá trình thiêu kết là khi vật liệu được làm nguội rất chậm với mức tăng nhiệt độ được kiểm soát.
Ủ vật liệu
Sau quá trình gia nhiệt là đến quá trình ủ. Đây là khi vật liệu thiêu kết trải qua quá trình làm nóng và làm mát được kiểm soát từng bước khác để loại bỏ bất kỳ hoặc tất cả các ứng suất dư còn sót lại trong vật liệu và làm cho nó cứng hơn.
Hoàn thiện nam châm
Các nam châm thiêu kết ở trên bao gồm một số mức độ hoặc mức độ gia công khác nhau, từ mài chúng mịn và song song hoặc tạo thành các bộ phận nhỏ hơn từ nam châm khối. Vật liệu làm nam châm rất cứng và giòn (Rockwell C 57 đến 61). Do đó, vật liệu này cần bánh xe kim cương cho quá trình cắt lát, chúng cũng được sử dụng làm bánh xe mài mòn cho quá trình mài. Quá trình cắt lát có thể được thực hiện với độ chính xác cao và thường loại bỏ sự cần thiết của quá trình mài. Các quy trình nêu trên đòi hỏi phải được thực hiện rất cẩn thận để giảm sứt mẻ và nứt.
Có những trường hợp cấu trúc hoặc hình dạng nam châm cuối cùng rất thuận lợi cho việc xử lý bằng đá mài kim cương có hình dạng giống như ổ bánh mì. Kết quả cuối cùng ở hình dạng cuối cùng được đưa qua bánh mài và bánh mài cung cấp kích thước chính xác và chính xác. Sản phẩm được ủ gần giống với hình dạng và kích thước hoàn thiện mà nó mong muốn được tạo ra. Hình dạng gần lưới là tên thường được đặt cho tình trạng này. Quy trình gia công cuối cùng sẽ loại bỏ mọi vật liệu dư thừa và mang lại bề mặt rất mịn khi cần thiết. Cuối cùng để bịt kín bề mặt, vật liệu được phủ một lớp bảo vệ.
Quá trình từ hóa
Từ hóa tuân theo quá trình hoàn thiện và khi quá trình sản xuất hoàn tất, nam châm cần được sạc để tạo ra từ trường bên ngoài. Để đạt được điều này, điện từ được sử dụng. Một điện từ là một hình trụ rỗng trong đó có thể đặt các kích cỡ và hình dạng nam châm khác nhau hoặc với các đồ đạc cố định, một điện từ được chế tạo để truyền các mẫu hoặc thiết kế từ tính khác nhau. Để tránh việc xử lý và lắp ráp các nam châm mạnh mẽ này trong điều kiện từ hóa của chúng, các cụm lớn có thể được từ hóa . Cần xem xét các yêu cầu về trường từ hóa, vốn rất quan trọng.
Thời gian đăng: Jul-05-2022