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Guia de seleção de materiais de ímã permanente

2023-12-06 15:40:37

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Materiais magnéticos permanentes são materiais magnéticos que podem gerar permanentemente um campo magnético. Os materiais magnéticos permanentes comuns incluem ímãs de neodímio-ferro-boro, ligas magnéticas duras de cobalto, ferrita, ímãs de AlNiCo e materiais de grafite ferro-prata. Materiais magnéticos permanentes não requerem entrada de energia externa durante o trabalho. Eles têm muitas vantagens, como economia de energia e conveniência. Em particular, os materiais magnéticos permanentes de terras raras são caracterizados por alta coercividade e produto de alta energia magnética, e tamanhos de ímã menores e mais finos podem ser usados ​​para formar o circuito magnético do dispositivo para realizar a função do produto. Promove muito a miniaturização e leveza de dispositivos de ímã permanente.

Os materiais usados ​​para criar ímãs permanentes operam dentro do segmento de desmagnetização do segundo quadrante do circuito de histerese, seguindo extensa saturação magnética e magnetização. Eles são materiais magnéticos fundamentais cruciais com um amplo escopo de aplicações. Como componentes essenciais em domínios de alta tecnologia, os materiais magnéticos permanentes encontraram ampla utilização em vários setores, incluindo aeroespacial, defesa nacional, indústria militar, comunicação eletrônica, transporte, energia industrial e eletrônicos de consumo, entre outros.

De acordo com o princípio de funcionamento, as aplicações dos ímãs permanentes podem ser divididas em cinco categorias:

1.Conversão de energia elétrica em energia mecânica

Princípio: O efeito dos campos magnéticos em condutores que transportam corrente

Lei Física: Lei de Ampère

Aplicação típica: alto-falantes, motores, fones de ouvido, instrumentos de medição

2.Conversão de energia mecânica em energia elétrica

Princípio: O movimento de um condutor em relação a um campo magnético produz uma força eletromotriz induzida

Lei Física: Lei de Faraday

Aplicação típica: Geradores, microfones, sensores

3.Conversão entre energias mecânicas

Princípio: Interação entre os pólos de um ímã permanente e entre um ímã permanente e uma substância ferromagnética

Lei Física: Lei de Coulomb

Aplicação típica: Ímãs para adsorção, separadores magnéticos, filtros magnéticos, acoplamentos magnéticos, ventosas magnéticas permanentes

4. Vários efeitos magnéticos

Princípio: Interações entre campos magnéticos e luz, eletricidade e calor

Lei Física: Nenhuma

Aplicação Típica: Ressonâncias magnéticas nucleares, osciladores, isoladores ópticos

5.Outras aplicações

Princípio: O efeito dos campos magnéticos em partículas carregadas  

Lei Física: Lei de Lorentz

Aplicação típica: Magnetrons, pedais de gás de partículas, espectrômetros magnéticos, pulverização catódica de magnetron, interruptores elétricos

Materiais de ímã permanente são amplamente utilizados. No estágio inicial do desenvolvimento da engenharia, como escolher o material de ímã permanente correto é uma questão que todo engenheiro deve considerar. Cada material magnético permanente tem suas próprias características únicas. Portanto, ao selecionar um ímã permanente, você precisa considerar uma série de fatores, como a intensidade do campo magnético necessária, a resistência à temperatura, o custo e o processo de fabricação. Recomendamos que os engenheiros sigam as etapas descritas abaixo:

1.Determinação dos requisitos de intensidade do campo magnético

Os ímãs permanentes são usados ​​principalmente para fornecer campos magnéticos passivos como um componente funcional (em vez de uma peça cosmética ou estrutural) em todo um sistema ou dispositivo. A intensidade do campo magnético é um indicador chave do desempenho do ímã e um elemento central do projeto de engenharia. Como maximizar o uso da intensidade do campo magnético dos ímãs permanentes também é o objetivo básico do design do ímã do dispositivo de ímã permanente. Os engenheiros podem determinar a intensidade do campo magnético alvo por meio de cálculos e usá-la como base para a seleção subsequente do material.

2.Seleção de materiais magnéticos adequados

Atualmente, os materiais magnéticos permanentes comumente usados ​​​​no campo da engenharia incluem NdFeB sinterizado, SmCo sinterizado, AlNiCo sinterizado ou fundido, ferrita sinterizada, ímãs moldados por injeção e ligados, bem como um pequeno número de novos materiais, como nitrogênio de ferro-samário, etc. Diferentes materiais magnéticos permanentes têm suas próprias propriedades magnéticas e características de material. Diferentes materiais de ímã permanente têm suas próprias propriedades magnéticas e características de material.

3.Determinação do tamanho dos ímãs

O tamanho e a forma dos ímãs permanentes selecionados dependem dos requisitos específicos da aplicação real. Para obter uma certa intensidade de campo magnético, são utilizadas diferentes quantidades de materiais magnéticos permanentes e são necessárias diferentes quantidades. O tamanho e a forma necessários do produto são determinados por cálculos e testes, levando em consideração fatores como restrições de espaço e direção do campo magnético.

4.Avaliação da processabilidade do ímã

Atualmente, existem três processos principais de produção para materiais magnéticos permanentes convencionais: sinterização, fundição e moldagem. Os materiais magnéticos permanentes sinterizados e fundidos são conhecidos por serem rígidos e quebradiços, com tenacidade e usinabilidade limitadas. Normalmente, esses materiais são primeiro formados em peças brutas e depois submetidos a técnicas de corte, fatiamento e moagem de arame para processamento posterior. No entanto, eles não podem passar por métodos regulares de processamento de hardware, como torneamento, fresamento e aplainamento. A maioria dos produtos convencionais feitos com esses materiais tem formatos simples, como folhas, anéis e ladrilhos. Se forem necessárias formas complexas ou alta precisão, serão necessários processos especiais, o que pode aumentar significativamente os custos de processamento. Portanto, é crucial considerar esses fatores de processamento durante a fase inicial de design do produto.

5.Atenção aos fatores do ambiente de trabalho

O ambiente em que um ímã permanente opera tem um impacto significativo no seu desempenho e vida útil. Temperatura, umidade e exposição a materiais corrosivos podem afetar negativamente o ímã. Portanto, é necessário garantir que os materiais magnéticos selecionados sejam adaptados ao ambiente real de aplicação. O NdFeB e a ferrita têm uma faixa estreita de temperatura operacional, enquanto o samário-cobalto e o AlNiCo têm uma faixa mais ampla de temperatura operacional.

6. Compensações de custos de materiais

O custo dos diferentes tipos de materiais de ímã permanente varia muito. Portanto, deve-se levar em consideração a seleção para garantir que o custo do projeto seja controlado e, ao mesmo tempo, atenda aos requisitos de desempenho. Tomando como exemplo produtos redondos de Φ10x10mm, o samário-cobalto sinterizado é o mais caro e a ferrita sinterizada é a mais barata.

7.Atenção a outros requisitos especiais

Certos cenários de aplicação podem ter requisitos específicos para ímãs, como alta coercividade, alta remanência ou baixo coeficiente de temperatura. Nesses casos, recomendamos que você entre em contato conosco para discutir e avaliar os requisitos especiais específicos.

Com base nos fatores acima, o desempenho e as características dos materiais magnéticos permanentes comuns são resumidos da seguinte forma:

 

Material de ímã permanente NdFeB

Os ímãs permanentes de neodímio-ferro-boro (NdFeB) são materiais magnéticos permanentes de alto desempenho introduzidos em 1983.

Vantagens: 1. Propriedades magnéticas superiores aos ímãs permanentes de cobalto de terras raras, indução magnética residual, coercividade de indução magnética, produto máximo de energia magnética são muito altos, é atualmente o melhor desempenho magnético de ímãs permanentes; 2. Custo-benefício, porque o neodímio no conteúdo de terras raras do samário mais de uma dúzia de vezes, o preço do ferro e do boro também é muito barato e, ao mesmo tempo, não contém o material estratégico cobalto. Esta é a razão pela qual o NdFeB tem sido amplamente utilizado e popularizado rapidamente.

Desvantagens: 1. baixa temperatura Curie, coeficiente de alta temperatura, portanto a perda magnética é maior quando usada em altas temperaturas e a estabilidade térmica das propriedades magnéticas é baixa; 2. devido à grande quantidade de ferro e neodímio, é fácil enferrujar e corroer.

Samário cobalto ímã

O ímã de samário-cobalto é um tipo de material magnético feito de samário, cobalto e outros materiais metálicos de terras raras, proporcionando, derretendo e refinando em liga, após esmagamento, prensagem e sinterização. Possui alto produto de energia magnética e coeficiente de temperatura muito baixo. A temperatura máxima de trabalho pode chegar a 350 graus Celsius e a temperatura negativa não é limitada. Na temperatura de trabalho é superior a 180 graus Celsius, seu produto de energia magnética máxima e estabilidade de temperatura e estabilidade química são maiores do que o material magnético permanente de neodímio ferro boro. Os ímãs de samário-cobalto têm forte resistência à corrosão e oxidação. Eles são amplamente utilizados na indústria aeroespacial, indústria de defesa nacional, dispositivos de microondas, comunicação, equipamentos médicos, instrumentos, medidores, todos os tipos de dispositivos de transmissão magnética, sensores, processadores magnéticos, motores, guindastes magnéticos e assim por diante.

Ímãs AlNiCo

Características dos ímãs AlNiCo:É uma liga composta de alumínio, níquel, cobalto, ferro e outros elementos metálicos. O processo de fundição pode ser processado em diferentes tamanhos e formas com boa capacidade de trabalho. Os ímãs permanentes de AlNiCo fundidos têm o menor coeficiente de temperatura reversível, a temperatura de trabalho pode chegar a 600 graus Celsius ou mais. Eles são usados ​​​​principalmente em peças automotivas, instrumentação, eletroacústica, motores, ensino, militar aeroespacial e outros campos. Eles são famosos por seu coeficiente de baixa temperatura, resistência a altas temperaturas, resistência à umidade, resistência à oxidação e boa estabilidade de trabalho.

ímã de ferrite

A ferrita é fabricada pelo método de processo cerâmico. Tem uma textura dura e é um material quebradiço. Os ímãs de ferrite tornaram-se os ímãs permanentes mais utilizados devido à sua boa resistência à temperatura, baixo preço e desempenho moderado. Os ímãs de ferrite possuem altas propriedades magnéticas, boa estabilidade temporal e baixo coeficiente de temperatura. Os ímãs de ferrite são amplamente utilizados em medidores elétricos, instrumentos, motores, controle automático, dispositivos de microondas, radares e dispositivos médicos.

Ao escolher materiais magnéticos permanentes, é importante considerar os fatores acima mencionados e selecionar o material adequado com base no requisitos do projeto. Se você tiver alguma dúvida durante a fase de avaliação, não hesite em entrar em contato conosco. Estamos prontos para oferecer orientação especializada e assistência abrangente para atender às suas necessidades.

 

 

 

 

 

 

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