Какъв е производственият процес за леене на AlNiCo магнити?

Производственият процес на леене на AlNiCo магнити е сложна поредица от стъпки, която съчетава металургичен опит с прецизно инженерство, за да създаде високопроизводителни постоянни магнити. По-долу е дадено подробно описание на всеки етап от производствения процес:

1. Подготовка на суровините и смесване на съставките

Основата на производството на висококачествени леярски AlNiCo магнити се крие във внимателния подбор и точното пропорциониране на суровините. AlNiCo магнитите са съставени предимно от алуминий (Al), никел (Ni) и кобалт (Co), с допълнителни елементи като желязо (Fe), мед (Cu) и понякога титан (Ti), добавени за подобряване на специфични свойства.

• Избор на суровина : Суровините трябва да са с висока чистота, за да се гарантира, че крайният магнит отговаря на желаните магнитни и механични спецификации. Всякакви примеси могат да повлияят неблагоприятно на работата на магнита, като например намаляване на неговата коерцитивност или остатъчна сила.
• Смесване на съставките : Избраните суровини се претеглят прецизно според предварително определения състав на сплавта. Тази стъпка е от решаващо значение, тъй като дори малки отклонения в съотношението на елементите могат да доведат до значителни промени в свойствата на магнита. След това претеглените материали се смесват старателно, за да се постигне хомогенна смес, осигуряваща равномерно разпределение на елементите в цялата сплав.

2. Топене

След като суровините се смесят, те се прехвърлят в топилна пещ за следващата критична стъпка - топене.

• Избор на пещ : Изборът на пещ зависи от фактори като обема на производството, вида на сплавта, която се топи, и желаната температура на топене. Често използваните пещи включват електродъгови пещи, индукционни пещи и тигелни пещи.
• Процес на топене : Смесените суровини се зареждат в пещта и се нагряват до температура над точките им на топене. За сплавите AlNiCo тази температура обикновено варира от 1400°C до 1600°C, в зависимост от специфичния състав. Материалите постепенно се стопяват и образуват хомогенна разтопена сплав. По време на топенето е важно да се поддържа контролирана атмосфера, за да се предотврати окисляването и други нежелани реакции, които биха могли да влошат качеството на сплавта.
• Рафиниране и дегазиране : За да се подобри допълнително качеството на разтопената сплав, често се използват процеси на рафиниране и дегазиране. Рафинирането включва добавяне на специфични химикали или използване на физични методи за отстраняване на примеси като шлака, включвания и разтворени газове. Дегазирането, от друга страна, се фокусира върху отстраняването на разтворени газове като водород и кислород, които могат да причинят порьозност и други дефекти в крайния магнит.

3. Кастинг

След като разтопената сплав се рафинира и дегазира, тя е готова за леене в желаната форма.

• Подготовка на матрицата : Формите се подготвят въз основа на формата и размера на крайния необходим магнит. Формите могат да бъдат изработени от различни материали, включително пясък, метал или керамика, в зависимост от сложността на формата, обема на производство и желаното покритие на повърхността. За сложни форми или производство с голям обем, постоянните метални матрици често са предпочитани поради тяхната издръжливост и способност за производство на еднакви части.
• Изливане : Разтопената сплав се излива внимателно в подготвените форми. Процесът на изливане трябва да се контролира, за да се осигури плавен и непрекъснат поток на разтопения метал, като се избягва турбуленция, която би могла да доведе до образуването на въздушни мехурчета или други дефекти. В някои случаи могат да се използват техники за вакуумно или леене под налягане, за да се подобри запълването на формата и да се намали порьозността.
• Втвърдяване : След като разтопената сплав се излее във формата, тя започва да се втвърдява. Процесът на втвърдяване е от решаващо значение, тъй като определя микроструктурата на магнита, което от своя страна влияе върху неговите магнитни и механични свойства. За да се контролира втвърдяването, могат да се използват техники като насочено втвърдяване или бързо закаляване. Насоченото втвърдяване включва контролиране на температурния градиент по време на втвърдяването, за да се получи колонообразна структура на зърната, което може да подобри магнитната анизотропия на магнита. Бързото закаляване, от друга страна, включва охлаждане на разтопената сплав с много висока скорост, за да се получи финозърнеста структура, която може да подобри механичната якост на магнита.

4. Термична обработка

Термичната обработка е ключова стъпка в производствения процес на леене на AlNiCo магнити, тъй като тя значително влияе на техните магнитни свойства.

• Обработка с разтвор : Отливаните магнити първо се подлагат на обработка с разтвор, която включва нагряването им до висока температура (обикновено около 1200°C до 1300°C) за определен период. Тази стъпка помага за разтваряне на всички вторични фази или утайки, които може да са се образували по време на втвърдяването, което води до хомогенен твърд разтвор.
• Закаляване : След обработка с разтвор, магнитите се охлаждат бързо, обикновено чрез закаляване във вода или масло. Закаляването „замразява“ високотемпературната микроструктура, предотвратявайки образуването на нежелани фази по време на последващото охлаждане. То също така въвежда вътрешни напрежения в магнита, което може да бъде полезно за подобряване на неговите магнитни свойства.
• Обработка чрез стареене : Закалените магнити след това се подлагат на обработка чрез стареене, известна още като втвърдяване чрез утаяване. По време на тази стъпка магнитите се нагряват до по-ниска температура (обикновено около 600°C до 800°C) за продължителен период. Това позволява образуването на фини утайки в матрицата, които действат като центрове за закрепване на доменните стени, като по този начин увеличават коерцитивността и реманентността на магнита.
• Магнитно полево отгряване : В някои случаи, магнитно полево отгряване се извършва по време на процеса на термична обработка. Това включва прилагане на силно магнитно поле към магнитите, докато те се нагряват и охлаждат. Магнитно полевото отгряване помага за подравняване на магнитните домени в предпочитана посока, подобрявайки магнитната анизотропия на магнита и цялостната му производителност.

5. Машинна и довършителна обработка

След термична обработка, отливаните AlNiCo магнити може да изискват машинна обработка и довършителни работи, за да се постигнат желаните размери, повърхностна обработка и толеранс.

• Машинна обработка : За отстраняване на излишния материал, създаване на отвори или оформяне на магнитите според необходимите спецификации могат да се използват обработващи процеси като шлайфане, струговане, фрезоване или пробиване. Поради твърдия и крехък характер на AlNiCo магнитите, трябва да се използват специални режещи инструменти и техники за обработка, за да се избегне напукване или отчупване.
• Повърхностна обработка : За подобряване на качеството на повърхността на магнитите могат да се прилагат процеси за повърхностна обработка, като полиране, притискане или нанасяне на покритие. Полирането и притискането могат да премахнат повърхностните дефекти и да подобрят външния вид на магнита, докато покрития като никелиране или епоксидна смола могат да осигурят защита срещу корозия и износване.

6. Контрол и инспекция на качеството

Контролът на качеството и инспекцията са от съществено значение през целия производствен процес, за да се гарантира, че отливаните AlNiCo магнити отговарят на необходимите спецификации и стандарти за производителност.

• Проверка на размерите : Размерите на магнитите се измерват с помощта на прецизни измервателни инструменти като шублери, микрометри или координатно-измервателни машини (CMM), за да се гарантира, че са в рамките на определените допуски.
• Тестване на магнитни свойства : Магнитните свойства на магнитите, включително остатъчна магнитна напрегнатост (Br), коерцитивност (Hc) и максимален енергиен продукт (BHmax), се измерват с помощта на магнитометри или друго специализирано тестово оборудване. Тези измервания помагат да се провери дали магнитите отговарят на желаните изисквания за магнитни характеристики.
• Визуална проверка : Извършва се визуална проверка за наличие на повърхностни дефекти, като пукнатини, порьозност или включвания. Всички магнити, които не отговарят на стандартите за качество, се отхвърлят и се преработват или бракуват.
• Неразрушителен контрол (NDT) : В някои случаи могат да се използват техники за неразрушителен контрол, като рентгенов контрол или ултразвуков контрол, за откриване на вътрешни дефекти, които не са видими по време на визуална проверка.