Који је производни процес за ливење AlNiCo магнета?

Процес производње ливења AlNiCo магнета је софистицирани низ корака који комбинује металуршку стручност са прецизним инжењерингом како би се створили високоперформансни перманентни магнети. У наставку је детаљно објашњење сваке фазе у производном процесу:

1. Припрема сировина и мешање састојака

Основа производње висококвалитетних ливених AlNiCo магнета лежи у пажљивом одабиру и прецизном пропорционирању сировина. AlNiCo магнети се првенствено састоје од алуминијума (Al), никла (Ni) и кобалта (Co), уз додатне елементе као што су гвожђе (Fe), бакар (Cu), а понекад и титанијум (Ti) који се уграђују ради побољшања специфичних својстава.

• Избор сировина : Сировине морају бити високе чистоће како би се осигурало да коначни магнет испуњава жељене магнетне и механичке спецификације. Било какве нечистоће могу негативно утицати на перформансе магнета, као што је смањење његове коерцитивности или реманентности.
• Мешање састојака : Одабране сировине се прецизно мере према унапред одређеном саставу легуре. Овај корак је кључан јер чак и мала одступања у пропорцији елемената могу довести до значајних варијација у својствима магнета. Измерени материјали се затим темељно мешају како би се постигла хомогена смеса, обезбеђујући равномерну расподелу елемената по целој легури.

2. Топљење

Када се сировине помешају, оне се преносе у пећ за топљење за следећи критични корак - топљење.

• Избор пећи : Избор пећи зависи од фактора као што су обим производње, врста легуре која се топи и жељена температура топљења. Уобичајено коришћене пећи укључују електролучне пећи, индукционе пећи и пећи са лончићима.
• Процес топљења : Мешани сировини се стављају у пећ и загревају на температуру изнад њихових тачака топљења. За AlNiCo легуре, ова температура се обично креће од 1400°C до 1600°C, у зависности од специфичног састава. Материјали се постепено топе и формирају хомогену растопљену легуру. Током топљења, неопходно је одржавати контролисану атмосферу како би се спречила оксидација и друге нежељене реакције које би могле да умање квалитет легуре.
• Рафинисање и дегазација : Да би се додатно побољшао квалитет растопљене легуре, често се користе процеси рафинирања и дегазације. Рафинација подразумева додавање специфичних хемикалија или коришћење физичких метода за уклањање нечистоћа као што су згура, инклузије и растворени гасови. Дегазација се, с друге стране, фокусира на уклањање растворених гасова попут водоника и кисеоника, који могу изазвати порозност и друге дефекте у финалном магнету.

3. Кастинг

Након што се растопљена легура рафинише и дегазира, спремна је за ливење у жељени облик.

• Припрема калупа : Калупи се припремају на основу облика и величине потребног коначног магнета. Калупи могу бити направљени од различитих материјала, укључујући песак, метал или керамику, у зависности од сложености облика, обима производње и жељене завршне обраде површине. За сложене облике или производњу великих количина, трајни метални калупи су често пожељнији због своје издржљивости и способности производње конзистентних делова.
• Ливење : Растопљена легура се пажљиво сипа у припремљене калупе. Процес ливања мора бити контролисан како би се осигурао гладак и континуиран ток растопљеног метала, избегавајући турбуленцију која би могла да уведе мехуриће ваздуха или друге дефекте. У неким случајевима, технике вакуумског или ливења под притиском могу се користити како би се побољшало пуњење калупа и смањила порозност.
• Чвршћавање : Када се растопљена легура сипа у калуп, она почиње да се очвршћава. Процес очвршћавања је кључан јер одређује микроструктуру магнета, што заузврат утиче на његова магнетна и механичка својства. За контролу очвршћавања могу се користити технике као што су усмерено очвршћавање или брзо каљење. Усмерено очвршћавање подразумева контролу температурног градијента током очвршћавања како би се добила стубаста структура зрна, што може побољшати магнетну анизотропију магнета. Брзо каљење, с друге стране, подразумева хлађење растопљене легуре веома великом брзином како би се добила финозрнаста структура, што може побољшати механичку чврстоћу магнета.

4. Термичка обрада

Термичка обрада је кључни корак у процесу производње ливења AlNiCo магнета јер значајно утиче на њихова магнетна својства.

• Обрада раствором : Ливени магнети се прво подвргавају обради раствором, што подразумева загревање на високој температури (обично око 1200°C до 1300°C) током одређеног периода. Овај корак помаже у растварању свих секундарних фаза или талога који су се могли формирати током очвршћавања, што резултира хомогеним чврстим раствором.
• Каљење : Након третмана раствором, магнети се брзо хладе, обично каљењем у води или уљу. Каљење „замрзава“ микроструктуру високе температуре, спречавајући стварање нежељених фаза током накнадног хлађења. Такође уводи унутрашња напрезања у магнет, што може бити корисно за побољшање његових магнетних својстава.
• Обрада старења : Каљени магнети се затим подвргавају обради старења, познатој и као очвршћавање преципитацијом. Током ове фазе, магнети се загревају на нижу температуру (обично око 600°C до 800°C) током дужег периода. Ово омогућава формирање финих преципитата унутар матрице, који делују као центри за затезање доменских зидова, чиме се повећава коерцитивност и реманенција магнета.
• Жарење магнетним пољем : У неким случајевима, жарење магнетним пољем се врши током процеса термичке обраде. То подразумева примену јаког магнетног поља на магнете док се загревају и хладе. Жарење магнетним пољем помаже у поравнавању магнетних домена у жељеном смеру, побољшавајући магнетну анизотропију магнета и укупне перформансе.

5. Машинска обрада и завршна обрада

Након термичке обраде, ливени AlNiCo магнети могу захтевати машинску обраду и завршну обраду како би се постигле жељене димензије, површинска обрада и толеранција.

• Машинска обрада : Процеси машинске обраде као што су брушење, стругање, глодање или бушење могу се користити за уклањање вишка материјала, стварање рупа или обликовање магнета према потребним спецификацијама. Због тврде и крхке природе AlNiCo магнета, морају се користити посебни алати за сечење и технике обраде како би се избегло крзање или пуцање.
• Завршна обрада површине : Процеси завршне обраде површине као што су полирање, леповање или премазивање могу се применити како би се побољшао квалитет површине магнета. Полирање и леповање могу уклонити површинске недостатке и побољшати изглед магнета, док премази попут никловања или епоксидне смоле могу пружити заштиту од корозије и хабања.

6. Контрола и инспекција квалитета

Контрола и инспекција квалитета су неопходни током целог производног процеса како би се осигурало да ливени AlNiCo магнети испуњавају потребне спецификације и стандарде перформанси.

• Димензионална инспекција : Димензије магнета се мере помоћу прецизних мерних инструмената као што су калибри, микрометри или координатне мерне машине (ЦММ) како би се осигурало да су у оквиру наведених толеранција.
• Тестирање магнетних својстава : Магнетна својства магнета, укључујући реманенцију (Br), коерцитивност (Hc) и максимални енергетски производ (BHmax), мере се помоћу магнетометара или друге специјализоване опреме за тестирање. Ова мерења помажу да се провери да ли магнети испуњавају жељене захтеве за магнетне перформансе.
• Визуелни преглед : Визуелни преглед се врши како би се проверили површински недостаци као што су пукотине, порозност или инклузије. Сви магнети који не испуњавају стандарде квалитета се одбацују и или прерађују или бацају у отпад.
• Недеструктивна испитивања (НДТ) : У неким случајевима, технике недеструктивних испитивања као што су рендгенски преглед или ултразвучно испитивање могу се користити за откривање унутрашњих дефеката који нису видљиви током визуелног прегледа.