Kalıcı mıknatıs nedir
Dış manyetik alanın kaldırılmasından sonra önemli miktarda artık mıknatıslanmayı koruyabilen ferromanyetik ürüne kalıcı mıknatıs denir. Kalıcı mıknatıslar kobalt, demir, nikel, alaşımlar gibi çeşitli metallerden yapılmıştır nadir toprak metalleri(neodimyum mıknatıslar için) ve ayrıca manyetit gibi doğal minerallerden.
Günümüzde kalıcı mıknatısların uygulama kapsamı çok geniştir, ancak amaçları temelde her yerde aynıdır - elektrik beslemesi olmadan sabit bir manyetik alan kaynağı olarak. Dolayısıyla mıknatıs kendine ait bir cisimdir.
"Mıknatıs" kelimesinin kendisi, antik çağlarda manyetit yataklarının keşfedildiği Asya şehrinin adından sonra "Magnesia'dan taş" olarak çevrilen Yunanca ifadeden gelmektedir. manyetik demir cevheri. İLE fiziksel nokta Bize göre temel mıknatıs elektrondur ve mıknatısların manyetik özellikleri genellikle elektron tarafından belirlenir. manyetik anlar Mıknatıslanmış malzemeye dahil edilen elektronlar.
Kalıcı mıknatısın yapıldığı malzemenin manyetikliği giderme bölümünün özellikleri, belirli bir kalıcı mıknatısın özelliklerini belirler: zorlayıcı kuvvet Hc ne kadar yüksek olursa ve artık manyetik indüksiyon Br ne kadar yüksek olursa, mıknatıs o kadar güçlü ve daha kararlı olur.
Zorlayıcı kuvvet (kelimenin tam anlamıyla Latince'den çevrilmiştir - “tutma kuvveti”), ferro veya ferrimanyetik bir maddenin tamamen manyetikliğinin giderilmesi için gerekli olan şeydir. Bu nedenle, belirli bir mıknatısın zorlayıcı kuvveti ne kadar büyük olursa, manyetikliği gideren faktörlere karşı o kadar dirençli olur.
Zorlayıcı kuvvetin birimi Amper/metredir. Ve bildiğiniz gibi bu vektör miktarı manyetik alanın kuvvet özelliğidir. Karakteristik anlam Kalıcı mıknatısların artık manyetik indüksiyonu yaklaşık 1 Tesla'dır.
Kalıcı mıknatısların çeşitleri ve özellikleri
Ferrit
Ferrit mıknatıslar kırılgan olmalarına rağmen iyi bir korozyon direncine sahiptirler, bu da onları düşük fiyata en yaygın mıknatıs haline getirir. Bu tür mıknatıslar demir oksit ile baryum veya stronsiyum ferritin alaşımından yapılır. Bu bileşim, malzemenin manyetik özelliklerini -30°C'den +270°C'ye kadar geniş bir sıcaklık aralığında korumasına olanak tanır.
Ferrit halkalar, çubuklar ve at nalı şeklindeki manyetik ürünler hem endüstride hem de günlük yaşamda, teknolojide ve elektronikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Akustik sistemlerde, jeneratörlerde vb. kullanılırlar. Otomotiv sektöründe marş motorlarında, cam regülatörlerinde, soğutma sistemlerinde ve fanlarda ferrit mıknatıslar kullanılmaktadır.
Ferrit mıknatıslar yaklaşık 200 kA/m'lik bir zorlayıcı kuvvete ve yaklaşık 0,4 Tesla'lık bir artık manyetik indüksiyona sahiptir. Ortalama olarak bir ferrit mıknatıs 10 ila 30 yıl kadar dayanabilir.
Alnico (alüminyum-nikel-kobalt)
Alüminyum, nikel ve kobalt alaşımına dayalı kalıcı mıknatıslar, eşsiz sıcaklık direnci ve stabilite ile karakterize edilir: zorlayıcılık özellikleri nispeten düşük olmasına rağmen +550°C'ye kadar sıcaklıklarda manyetik özelliklerini koruyabilirler. Nispeten küçük bir manyetik alanın etkisi altında, bu tür mıknatıslar orijinal manyetik özelliklerini kaybedecektir.
Kendiniz karar verin: tipik bir zorlayıcı kuvvet yaklaşık 50 kA/m'dir ve artık mıknatıslanma yaklaşık 0,7 Tesla'dır. Ancak bu özelliğine rağmen alniko mıknatıslar bazı bilimsel araştırmaların vazgeçilmezidir.
Yüksek manyetikliğe sahip alniko alaşımlarının tipik içeriği %7 ila %10 alüminyum, %12 ila %15 nikel, %18 ila %40 kobalt ve %3 ila %4 bakır arasında değişir.
Kobalt ne kadar fazla olursa alaşımın doyma indüksiyonu ve manyetik enerjisi de o kadar yüksek olur. %2 ila %8 titanyum ve yalnızca %1 niyobyum formundaki katkı maddeleri, 145 kA/m'ye kadar daha yüksek bir zorlayıcı kuvvet elde edilmesine yardımcı olur. %0,5 ila 1 oranında silikon eklenmesi izotropik manyetik özellikler sağlar.
Samariaceae
Korozyona, oksidasyona ve +350°C'ye kadar sıcaklıklara karşı olağanüstü bir dirence ihtiyacınız varsa, o zaman kobaltlı samaryumun manyetik alaşımı ihtiyacınız olan şeydir.
Maliyet açısından samaryum-kobalt mıknatıslar neodimyum mıknatıslara göre daha az bulunması ve daha pahalı olması nedeniyle daha pahalıdır. pahalı metal- kobalt. Ancak nihai ürünlerin minimum boyut ve ağırlığa sahip olması gerekiyorsa bunların kullanılması tavsiye edilir.
Bu en uygunudur uzay aracı, havacılık ve bilgisayar ekipmanları, minyatür elektrik motorları ve manyetik kaplinler, giyilebilir alet ve cihazlarda (saatler, kulaklıklar, cep telefonları vesaire.)
Özel korozyon dirençleri nedeniyle samaryum mıknatıslar stratejik gelişmelerde ve askeri uygulamalarda kullanılmaktadır. Elektrik motorları, jeneratörler, kaldırma sistemleri, motosikletler - samaryum-kobalt alaşımından yapılmış güçlü bir mıknatıs, agresif ortamlar ve zorlu çalışma koşulları için idealdir. Zorlayıcı kuvvet yaklaşık 700 kA/m'dir ve artık manyetik indüksiyon yaklaşık 1 Tesla'dır.
Neodimyum
Neodimyum mıknatıslar bugün büyük talep görüyor ve en umut verici gibi görünüyor. Neodim-demir-bor alaşımı, süper mıknatısların yaratılmasını mümkün kılar. çeşitli alanlar Mandallardan oyuncaklara, güçlü kaldırma makinelerine kadar.
1000 kA/m düzeyindeki yüksek zorlayıcı kuvvet ve 1,1 Tesla düzeyinde artık mıknatıslanma, mıknatısın 10 yıldan fazla süre hayatta kalmasına olanak tanır; bir neodimyum mıknatıs, çalışma sıcaklığı altında olduğunda mıknatıslanmasının yalnızca %1'ini kaybeder; +80°C'yi (bazı markalarda +200°C'ye kadar) aşmaz. Bu nedenle, neodim mıknatısların yalnızca iki dezavantajı vardır - kırılganlık ve düşük çalışma sıcaklığı.
Manyetik toz, bağlayıcı bileşenle birlikte yumuşak, esnek ve hafif bir mıknatıs oluşturur. Vinil, kauçuk, plastik veya akrilik gibi bağlayıcı bileşenler mıknatıs elde edilmesini mümkün kılar çeşitli formlar ve boyutları.
Manyetik kuvvet elbette saf manyetik malzemeden daha düşüktür, ancak bazen mıknatıslar için alışılmadık belirli amaçlara ulaşmak için bu tür çözümler gereklidir: reklam ürünlerinin üretiminde, arabalarda çıkarılabilir çıkartmaların imalatında ve ayrıca imalatta çeşitli kırtasiye ve hediyelik eşya ürünleri.
Mıknatısların benzer kutupları birbirini iter, farklı kutupları ise çeker. Mıknatısların etkileşimi, herhangi bir mıknatısın bir manyetik alana sahip olması ve bu manyetik alanların birbirleriyle etkileşime girmesiyle açıklanmaktadır. Örneğin demirin mıknatıslanmasının nedeni nedir?
Fransız bilim adamı Ampere'nin hipotezine göre, maddenin içinde elektronların atom çekirdeği etrafında ve kendi ekseni etrafında hareketi sonucu oluşan temel elektrik akımları (Amper akımları) vardır.
Elektronlar hareket ettiğinde temel manyetik alanlar ortaya çıkar. Ve eğer bir demir parçası dış manyetik alana getirilirse, bu demirdeki tüm temel manyetik alanlar dış manyetik alanda eşit olarak yönlendirilir ve demir parçasının kendi manyetik alanını oluşturur. Dolayısıyla, uygulanan dış manyetik alan yeterince güçlüyse, kapatıldıktan sonra bir demir parçası kalıcı bir mıknatıs haline gelecektir.
Kalıcı bir mıknatısın şeklini ve mıknatıslanmasını bilmek, hesaplamalar için onu eşdeğer bir elektrik mıknatıslama akımları sistemiyle değiştirmemize olanak tanır. Böyle bir değiştirme, hem manyetik alanın özelliklerini hesaplarken hem de mıknatısa yandan etki eden kuvvetleri hesaplarken mümkündür. dış alan. Örnek olarak iki kalıcı mıknatıs arasındaki etkileşim kuvvetini hesaplayalım.
Mıknatıslar ince silindir şeklinde olsun, yarıçapları r1 ve r2 ile gösterilecek, kalınlıkları h1, h2 olacak, mıknatısların eksenleri çakışacak, mıknatıslar arasındaki mesafe z ile gösterilecek, varsayalım ki bu önemli daha fazla boyut mıknatıslar.
Mıknatıslar arasındaki etkileşim kuvvetinin ortaya çıkışı geleneksel şekilde açıklanmaktadır: Bir mıknatıs, ikinci mıknatısı etkileyen bir manyetik alan oluşturur.
Etkileşim kuvvetini hesaplamak için, tek tip mıknatıslanma J1 ve J2'ye sahip mıknatısları, silindirlerin yan yüzeyi boyunca akan dairesel akımlarla zihinsel olarak değiştirelim. Bu akımların kuvvetlerini mıknatısların mıknatıslanmasıyla ifade edeceğiz ve yarıçaplarını dikkate alacağız. yarıçapa eşit mıknatıslar.
Birinci mıknatısın ikinci konumda yarattığı manyetik alanın indüksiyon vektörünü B iki bileşene ayıralım: mıknatısın ekseni boyunca yönlendirilmiş eksenel ve ona dik radyal.
Hesaplamak toplam güç halka üzerinde hareket ederek, onu zihinsel olarak küçük IΔl elemanlarına bölmek ve bu tür elemanların her birine etki edenleri özetlemek gerekir.
Sol el kuralını kullanarak, manyetik alanın eksenel bileşeninin, halkayı germeye (veya sıkıştırmaya) eğilimli Amper kuvvetlerinin ortaya çıkmasına yol açtığını göstermek kolaydır - vektör toplamı Bu kuvvetlerin sayısı sıfırdır.
Alanın radyal bir bileşeninin varlığı, mıknatısların ekseni boyunca yönlendirilen Amper kuvvetlerinin ortaya çıkmasına, yani bunların çekilmesine veya itilmesine yol açar. Amper kuvvetlerini hesaplamaya devam ediyor - bunlar iki mıknatıs arasındaki etkileşim kuvvetleri olacak.
Neodimyum ve ferrit mıknatıslar
Birçok metal, endüstrinin ve günlük yaşamın birçok alanında kullanılmalarına olanak sağlayan manyetik özelliklere sahiptir. Yakın zamana kadar ferrit mıknatıslar yaygındı, ancak şimdi bunların yerini giderek nadir toprak metali neodim, demir ve bor alaşımından yapılan mıknatıslar alıyor. İkincisi giderek daha popüler hale geliyor. Hangi mıknatıs daha iyidir – ferrit mi yoksa neodimyum mu? Bu makalede bunu anlamaya çalışalım.
Neodim mıknatıs
Birçoğumuz neodim mıknatısları duymuşuzdur. Nedir? Benzersiz nitelikler Mıknatıslar, periyodik tablonun lantanit grubundan bir kimyasal element olan alaşımdaki neodimyumun varlığından kaynaklanmaktadır. Neodimyum mıknatıs, ana bileşene ek olarak demir ve bor veya kobalt ve itriyum içerir. Bir neodimyum mıknatıs, toz halindeki aktif bileşen kütlesinin ısıtılmasıyla yapılır. Bir neodimyum mıknatısın en ayırt edici özelliği, oldukça küçük boyuttaki gücüdür. Böyle bir mıknatısın yapışma kuvveti, mıknatısınkinden 10 veya daha fazla kat daha fazladır. ferrit mıknatıslar.
Bir neodim mıknatısın mümkün olduğu kadar uzun süre dayanabilmesi için yüzeyine özel bir nikel bileşimi uygulanır. Mıknatısı agresif veya yüksek sıcaklıktaki ortamlarda kullanmayı planlıyorsanız çinko kaplama seçmeniz önerilir.
Neodim mıknatıslar çok yaygın olarak kullanılmaktadır:
Bir mengene veya kelepçe olarak neodimyumun gücü, mıknatıslar arasına yerleştirilen malzemenin eşit şekilde sıkıştırılmasını sağlar.
Eğlence amacıyla hem çocuklar hem de yetişkinler bu mıknatıs kullanılarak yapılan sihir numaralarını izlemekle aynı derecede ilgileniyorlar.
Çelik ve demirden yapılmış nesneleri aramak için.
Metal nesneleri mıknatıslamak için. Neodimyum mıknatısın mıknatısladığı şeyler arasında tornavidalar, iğneler, bıçaklar ve diğer ürünler bulunur.
Çeşitli nesnelerin yüzeyine güvenilir şekilde sabitlemek için.
Neodimyum mıknatıs türleri
Neodimyum mıknatıslar mevcuttur çeşitli konfigürasyonlar ve farklı kütlelere sahiptir. 25*5 mm boyutunda küçük bir mıknatıs bile dokuz kilograma kadar ağırlığa dayanabilir ve dikkatsiz kullanıldığında cilde zarar verebilir. Ve mıknatıs kullanırken daha büyük kütle Ayrıca olası yaralanmaları önlemek için bazı güvenlik önlemlerine uyulmalıdır.
Ferrit mıknatısı - nedir bu?
Sıradan olanlar arasında en yaygın olanı, demir oksitin diğer metal oksitlerle alaşımı olan ferrit mıknatıslardır. Basit mıknatıslar çoğunlukla at nalı şeklinde yapılır. Ferromıknatısların temel özellikleri arasında şunlar yer alır:
İyi ısı direnci.
Yüksek manyetik geçirgenlik.
Düşük maliyetli.
Ferrit mıknatısların yüzeyi genellikle kırmızı ve mavi kutup işaretleriyle işaretlenir.
Mıknatısların karşılaştırılması
Peki neodim mıknatıs ile normal mıknatıs arasındaki fark nedir ve bu farklılıkları görsel olarak nasıl belirleyebilirsiniz? Neodimyum mıknatıslar çok uzun zaman önce çok popüler hale geldi (üretim teknolojileri sadece 30 yaşında), ancak zaten hayatın hemen hemen her alanında kullanılıyorlar. Daha önce de belirtildiği gibi, bir neodimyum mıknatıs ile geleneksel bir mıknatıs arasındaki en önemli fark, yapışma kuvveti ve temel manyetik özellikleridir: manyetik enerji, artık manyetik indüksiyon ve zorlayıcı kuvvet. Bu özelliklerin değerleri ferromıknatıslarınkinden kat kat daha yüksektir. Mıknatısın türünü belirlemenin en kolay yolu onu demir yüzeyden çıkarmaya çalışmaktır. Kolayca çıkıyorsa, o zaman bir ferromıknatıstır, ancak mıknatıs ancak belirli bir çaba uygulandıktan sonra çıkarılabiliyorsa, o zaman bir neodim mıknatısımız var demektir. Bu özelliğe ek olarak mıknatıslar bir dizi başka özellik bakımından da farklılık gösterir.
Servis ömrü
Ferromıknatıslar uygun kullanımla yaklaşık 10 yıl dayanırsa ve daha sonra tamamen manyetikliği giderilirse, neodimyum mıknatısın hizmet ömrü neredeyse sınırsızdır. İnsanlık yüzyılı boyunca neodimyum mıknatısların gücü yalnızca %1 oranında kaybolur.
Çekim gücü
Aynı boyutlara sahip bir neodim mıknatısın çekim kuvveti, ferromıknatısın kuvvetinden yaklaşık 10 kat daha fazladır. Bu nedenle küçük ama çok güçlü bir mıknatıs, bilgisayarlarda ve hoparlör sistemlerinde kullanılabileceği gibi çeşitli hediyelik eşya ve dekorasyon yapımında da kullanılabilir.
Biçim
Ferromıknatıslar genellikle negatif ve pozitif kutupları gösteren kırmızı ve mavi bacaklarla at nalı şeklinde üretilir. At nalı şekli, ferromıknatısın servis ömrünü artırmak için manyetik alan hatlarının kapatılmasına olanak tanır. Neodimyum mıknatıslar çok çeşitli şekil ve konfigürasyonlarda mevcuttur (paralel borulu, halkalı, diskli ve diğerleri). Yüzeylerine birkaç kutup yerleştirebilir, yani onları “çok kutuplu” yapabilirsiniz.
Fiyat
Bir neodimyum mıknatıs, özellikleri ve hizmet ömrü ile doğrulanan bir ferrit mıknatıstan daha pahalıdır. Bir neodim mıknatıs satın alarak neredeyse "sonsuz" bir mıknatıs elde edersiniz, en azından yaşamınız boyunca nitelikleri pek değişmez.
Neodim Mıknatısın Avantajları ve Uygulamaları
Bu nedenle, bir neodimyum mıknatıs, daha yüksek fiyatına rağmen, geleneksel bir ferrit mıknatısa göre yadsınamaz avantajlara sahiptir. Artan güç, uzun hizmet ömrü ve çeşitli üretim biçimleri, neodimyum-demir-bor alaşımından yapılan mıknatısların tüketiciler arasında yüksek talep görmesini sağlamıştır.
Neden bir neodim mıknatısa ihtiyacınız var?
Neodimyum mıknatıs modern insanlar için ne anlama geliyor? günlük yaşam? Yukarıdaki uygulama yöntemlerine ek olarak, popüler malzeme aşağıdakiler için kullanılır:
Akvaryumların ve diğer kapların yanı sıra otomotiv ekipmanlarında kullanılan motor ve şanzıman yağının temizlenmesi.
Metal yüzeylerin doğru şekilde tesviye edilmesi.
Disklerin, filmlerin ve diğer birçok eylemin mıknatıslığının giderilmesi.
Elbette neodim mıknatısların makalede listelenen tüm özellikleri yalnızca yüksek kaliteli malzemeler satın alırken önemlidir. World of Magnets'te neodimleri ayrı olarak satın alan herkes, çevrimiçi mağazanın gerekli tüm garantileri ve kalite sertifikalarını sağladığını ve ayrıca her alıcıya yetkin tavsiyeler sağladığını bilir.
Antik Çin'de bile bazı metallerin çekici özelliklerine dikkat ediliyordu. Bu fiziksel olay manyetizma, bu yeteneğe sahip malzemelere ise mıknatıs adı verildi. Artık bu özellik radyo elektroniği ve endüstrisinde aktif olarak kullanılmaktadır ve diğer şeylerin yanı sıra büyük hacimli metallerin kaldırılması ve taşınması için özellikle güçlü mıknatıslar kullanılmaktadır. Bu malzemelerin özellikleri günlük yaşamda da kullanılmaktadır - birçok kişi çocuklara öğretmek için manyetik kartları ve harfleri bilir. Ne tür mıknatıslar vardır, nerede kullanılırlar, neodim nedir, bu yazı size bunları anlatacak.
Mıknatıs türleri
İÇİNDE modern dünya Yarattıkları manyetik alanın türüne göre üç ana kategoriye ayrılırlar:
- kalıcı, bu özelliklere sahip doğal malzemelerden oluşan fiziksel özelliklerörneğin neodimyum;
- geçici, manyetik alanın etki alanındayken bu özelliklere sahip olan;
- Elektromıknatıslar, enerji iletkenden geçtiğinde elektromanyetik alan oluşturan bir çekirdek üzerindeki tel bobinlerdir.
En yaygın kalıcı mıknatıslar kimyasal bileşimlerine göre beş ana sınıfa ayrılır:
- demir bazlı ferromıknatıslar ve baryum ve stronsiyumlu alaşımları;
- demir ve bor içeren bir alaşımda nadir toprak metali neodimyum içeren neodimyum mıknatıslar (Nd-Fe-B, NdFeB, NIB);
- neodimyumla karşılaştırılabilir manyetik özelliklere sahip olan ancak aynı zamanda daha geniş bir sıcaklık uygulama aralığına sahip olan samaryum-kobalt alaşımları (SmCo);
- UNDC olarak da bilinen Alnico alaşımı, bu alaşım yüksek korozyon direnci ve yüksek sıcaklık limiti ile karakterize edilir;
- manyetik bir alaşımın bir bağlayıcı ile karışımı olan manyetoplastlar, bu, çeşitli şekil ve boyutlarda ürünler oluşturmanıza olanak sağlar.
Manyetik metal alaşımları ortalama kalitede kırılgan ve oldukça ucuz ürünlerdir. Genellikle stronsiyum ve baryum ferritleri olan bir demir oksit alaşımıdır. Mıknatısın kararlı çalışması için sıcaklık aralığı 250-270°C'den yüksek değildir. Özellikler:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 200 kA/m;
- artık indüksiyon – 0,4 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 20-30 yıldır.
Neodim mıknatıslar nelerdir
Bunlar kalıcı olanların en güçlüleridir, ancak aynı zamanda oldukça kırılgandırlar ve korozyona karşı dayanıklı değildirler; bu alaşımlar nadir toprak minerali olan neodimyuma dayanmaktadır. Bu en güçlü kalıcı mıknatıstır.
Özellikler:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 1000 kA/m;
- artık indüksiyon – 1,1 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 50 yıla kadardır.
Kullanımları yalnızca sıcaklık aralığının alt sınırıyla sınırlıdır; ısıya en dayanıklı neodim mıknatıs markaları için bu değer 140°C'dir, daha az dirençli olanlar ise 80 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda yok olur.
Samaryum-kobalt alaşımları
Yüksek teknik özelliklere sahip, ancak aynı zamanda çok pahalı alaşımlar.
Özellikler:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 700 kA/m;
- artık indüksiyon – 0,8-1,0 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 15-20 yıldır.
Zor çalışma koşullarında kullanılırlar: yüksek sıcaklıklar, agresif ortamlar ve ağır yük. Nispeten yüksek maliyetlerinden dolayı kullanımları biraz sınırlıdır.
Alniko
Alüminyum ve nikel ilavesiyle kobalttan (%37-40) yapılan toz alaşımı da iyi bir performansa sahiptir. performans özellikleri Ayrıca manyetik özelliklerini 550°C'ye kadar sıcaklıklarda koruyabilme özelliği. Teknik özellikleri ferromanyetik alaşımlardan daha düşüktür ve şunlardır:
- zorlayıcı kuvvet – yaklaşık 50 kA/m;
- artık indüksiyon – 0,7 Tesla'ya kadar;
- ortalama servis ömrü 10-20 yıldır.
Ancak buna rağmen, kullanım açısından en ilginç olan bu alaşımdır. bilimsel alan. Ayrıca alaşıma titanyum ve niyobyum eklenmesi, alaşımın zorlayıcı kuvvetinin 145-150 kA/m'ye çıkarılmasına yardımcı olur.
Manyetik plastikler
Esas olarak günlük yaşamda manyetik kartların, takvimlerin ve diğer küçük şeylerin yapımında kullanılırlar; manyetik bileşimin konsantrasyonunun düşük olması nedeniyle manyetik alanın özellikleri biraz azalır.
Bunlar ana kalıcı mıknatıs türleridir. Bir elektromıknatısın çalışma prensibi ve uygulama prensibi bu tür alaşımlardan biraz farklıdır.
İlginç. Neodimyum mıknatıslar, yüzen yapılar oluşturmak için tasarımda ve aynı amaçlarla kültürde dahil olmak üzere hemen hemen her yerde kullanılmaktadır.
Elektromıknatıs ve mıknatıslığı giderici
Bir elektromıknatıs, elektrik sargısının dönüşlerinden geçerken bir alan oluşturursa, o zaman manyetikliği giderici, tam tersine, kalan manyetik alanı ortadan kaldırır. Bu etki şu durumlarda kullanılabilir: farklı amaçlar için. Örneğin, manyetikliği giderici ile neler yapılabilir? Daha önce manyetikliği giderici, kayıt cihazlarının, televizyon resim tüplerinin oynatma kafalarının manyetikliğini gidermek ve diğer benzer işlevleri gerçekleştirmek için kullanılıyordu. Bugün genellikle yasa dışı amaçlarla, sayaçların üzerinde mıknatıs kullanıldıktan sonra manyetikliği gidermek için kullanılıyor. Ayrıca bu cihaz, aletlerdeki artık manyetik alanları gidermek için de kullanılabilir ve kullanılmalıdır.
Demanyetizatör genellikle sıradan bir bobinden oluşur, yani tasarım açısından bu cihaz bir elektromıknatısı tamamen kopyalar. Makara beslenir alternatif voltaj, bundan sonra artık alanı çıkardığımız cihaz manyetikliği gidericinin kapsama alanından çıkarılır ve ardından kapanır.
Önemli! Sayacı "bükmek" için mıknatıs kullanmak yasa dışıdır ve para cezasına neden olur. Manyetik giderme cihazının yanlış kullanılması, cihazın tamamen mıknatıssız hale gelmesine ve arızalanmasına yol açabilir.
Kendi mıknatısını yapmak
Bunu yapmak için çelikten veya başka bir ferroalyajdan yapılmış metal bir çubuk bulmak yeterlidir; kompozit bir transformatör çekirdeği kullanabilir ve ardından bir sarım yapabilirsiniz. Çekirdeğin etrafına birkaç tur bakır sargı teli sarın. Güvenlik için devreye bir sigorta dahil etmeye değer. Güçlü bir mıknatıs nasıl yapılır? Bunu yapmak için sargıdaki akım gücünü artırmanız gerekir; ne kadar yüksek olursa, cihazın manyetik kuvveti de o kadar büyük olur.
Cihaz ağa bağlandığında ve sargıya elektrik verildiğinde, cihaz metali çekecektir, yani aslında biraz basitleştirilmiş bir tasarıma rağmen gerçek bir elektromıknatıstır.
Mıknatıslar, belirli malzemeleri çeken veya iten manyetik alana sahip nesnelerdir. Mıknatısların metalleri çekme yetenekleri açısından çok faydalı olduğu bulunmuştur. Mıknatısların hem günlük hayatımızda hem de çeşitli endüstriler endüstri.
Oyuncaklarda, aletlerde ve evdeki yüzlerce eşyada kullanılırlar. Mıknatıslar esas olarak madencilik ve madencilik gibi endüstrilerde, seramik, plastik ve cam üretiminde ve daha birçok alanda kullanılmaktadır.
Mıknatıslar çeşitli şekillerde, boyutlarda ve güçlerde gelir. İki ana mıknatıs türüne ayrılırlar:
- İnsan Yapımı Mıknatıslar
- Doğal mıknatıslar.
İnsanlar doğal olanlardan daha güçlü olan sentetik mıknatıslar yarattılar, bunlar metal alaşımlarından yapıldı. Yapay mıknatıslar binlerce amaç için kullanılır ve güç ve manyetik özellikler bakımından farklılık gösterir.
Aşağıda üç tür yapay mıknatıs bulunmaktadır:
- Kalıcı mıknatıslar
- Geçici mıknatıslar
Kalıcı mıknatıslar çok güçlüdür ve en yaygın kullanılanlardır. Bu mıknatıslar, bir kez mıknatıslandıklarında mıknatıslıklarını uzun süre veya sonsuza kadar korudukları için bu şekilde adlandırılmıştır.
Bunun nedeni mıknatısların birbirini güçlendiren manyetik alana sahip atom ve molekülleri içeren maddelerden yapılmış olmasıdır. Ancak belirli belirli koşullar altında bu mıknatıslar, örneğin şok durumunda manyetik özelliklerini kaybedebilir.
Kalıcı mıknatısların buzdolabı mıknatıslarından büyüklere kadar birçok uygulaması vardır. sanayi işletmeleri. Onlar olur farklı boyutlar ve formları ve bileşimleri bakımından farklılık gösterir.
Bazı yaygın kalıcı mıknatıs türleri:
- Seramik
- Alniko mıknatıslar
- Samaryum-kobalt
- Neodimyum, demir ve bor
Seramik mıknatıslara ferrit de denir ve demir oksit, baryum veya stronsiyum karbonattan yapılır. Bu gerçekten güçlü mıknatıslar ve bilimsel laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Deneysel amaçlar için en yaygın kullanılanlardır.
Alniko mıknatıslar
İsim ilk harflerden oluşuyor kimyasal elementler mıknatısların yapıldığı: al (huminyum), nikel (kel), co (balt). Alniko mıknatıslar çok güçlüdür ve daha kararlı ve demanyetizasyona karşı daha dirençli oldukları için çeşitli deneylerde seramik mıknatısların yerine kullanılır. Ancak daha pahalıdırlar.
Samaryum-kobalt mıknatıslar
Nadir toprak mıknatısları kategorisine aittirler. Bu mıknatıslar çok yüksek manyetik güce sahiptir ve demanyetizasyona ve oksidasyona karşı çok dayanıklıdır. Çok pahalıdırlar ve yüksek manyetizma ve stabilite gerektiren amaçlar için kullanılabilirler. İlk kez 1970'lerde ortaya çıktılar.
Neodimyum-demir-bor
Bu başka bir tür nadir toprak mıknatısıdır. Neodimyum mıknatıslar samaryum kobalt mıknatıslara çok benzer, ancak daha az kararlıdır. Bu mıknatısın bir santimetresi, birkaç metre büyüklüğündeki bir metal plakayı kaldırabilir. Son derece yüksek manyetizmaları nedeniyle dünyadaki en pahalı mıknatıslardır ve yüksek maliyetleri nedeniyle daha az kullanılırlar.
Esnek mıknatıslar düz şeritlerden ve tabakalardan yapılır. Bu mıknatıslar en az manyetizmaya sahiptir.
Geçici mıknatıslar
Geçici mıknatıslar yalnızca güçlü bir mıknatıstan gelen güçlü bir manyetik alana yerleştirildiğinde mıknatıs görevi görür. Ataç ve çivi gibi herhangi bir metal nesne, güçlü bir manyetik alana maruz kaldığında mıknatıs görevi görebilir. Ancak alandan kaldırılır kaldırılmaz mıknatıslıklarını anında kaybederler. Geçici mıknatıslar, geçici mıknatıslıklarına rağmen birçok fayda sağlar. Esas olarak telefonlarda ve elektrik motorlarında kullanılırlar.
Elektromıknatıslar, yukarıdaki mıknatıslardan farklı olan çok güçlü mıknatıslardır. Bu mıknatıslar, bir tel içeren prensiple çalışır. elektrik akımı, manyetik bir alan yaratır.
Tel makaralı ağır metal bir orta kısımdan oluşur. Akım tellerden geçtiğinde, metal çekirdeği mıknatıslayan bir manyetik alan yaratılır.
Bir mıknatısın polaritesi, akan akımın miktarı ayarlanarak ve ayrıca yönü değiştirilerek değiştirilebilir. Televizyonlarda, radyolarda, video kasetlerde, bilgisayarlarda, monitörlerde vb. yaygın olarak kullanılırlar.
Kontrol ve otomasyon sistemlerinin elemanlarını ve cihazlarını oluşturmak için kullanılırlar manyetik malzeme Temel olarak aşağıdaki gereksinimleri belirleyen s:
1. Malzeme, sabit bir alanın veya tek kutuplu bir alan darbesinin etkisi altında kolayca mıknatıslanmalı ve alternatif bir alanda kolayca yeniden mıknatıslanmalıdır; histerezis döngüsü, küçük bir H C değeri ve büyük bir m değeri ile oldukça dar olmalıdır. Bu tür gereksinimler elektromanyetik elemanların hassasiyetinin arttırılmasını mümkün kılar.
2. Malzemeler yüksek bir doygunluk indüksiyon değerine B S sahip olmalıdır; büyük nüfuz etmesini sağlamak manyetik akı karşılık gelen ile çekirdeğe enine kesit. Bu gereksinimin karşılanması, cihazın en küçük boyutlarını ve ağırlığını elde etmemizi ve boyutlar belirtilirse cihazın çıkışındaki en büyük gücü veya voltajı elde etmemizi sağlar.
3. Alternatif bir manyetik alanda çalışırken, malzeme, çekirdeğin ve cihazın çalışma sıcaklığını belirledikleri için girdap akımları, manyetik viskozite ve histerezi oluşturan en düşük maliyetlere sahip olmalıdır. Bunların azaltılması sadece cihazın verimliliğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda daha yüksek frekanslarda (400, 500, 1000 Hz ve daha fazla) çalışan ve güç kaynağı olan elemanlara göre önemli ölçüde daha yüksek hıza ve daha küçük boyutlara ve ağırlığa sahip elemanların oluşturulmasını mümkün kılar. 50 Hz'lik endüstriyel frekans voltajı.
Listelenen temel gereksinimlere ek olarak manyetik malzemeler Bazı elektromanyetik cihazlarda kullanılan özel gereksinimler gerektirir.
Bu nedenle, sıcaklık stabilitesini arttırmak (sıcaklık değiştiğinde manyetik özelliklerin sabit kalması) çevre) malzemenin Curie noktasının mümkün olduğu kadar yüksek olması önemlidir.
Malzemenin karelik katsayısı birliğe ne kadar yakınsa, çıkış sinyalinin giriş sinyaline doğrusal bağımlılığı o kadar fazla olur ve dijital cihazlardaki sinyallerin tanınması o kadar kolay olur.
Açıkça tespit edilen manyetik anizotropi, ince manyetik film cihazlarının kalitesini artırır ve malzemenin kristal yapısının yüksek saflığı, gerekli bir durum silindirik manyetik alanlarda cihazların oluşturulması.
Manyetik malzemeler sert manyetik malzemelere ayrılabilir Hc yoğunluğu santimetre başına onlarca ve yüzlerce amperdir ve Hc yoğunluğu santimetre başına bir amperin onda biri ve yüzde biri cinsinden yumuşak manyetiktir. Kalıcı mıknatısların yapımında sert manyetik malzemeler kullanılır. yumuşak manyetik - alanın sargılardan geçen akımlar tarafından oluşturulduğu elemanların üretimi için.
ACS elemanları ve cihazları oluşturmak için esas olarak kullanılırlar yumuşak manyetik malzemeler. Manyetik bantları ve diskleri kaplayan ferolakların içinde manyetik sert toz malzemeler bulunur.
Yumuşak manyetik malzemeler üç gruba ayrılabilir: elektrikli çelikler, demir bazlı diğer metallerle alaşımlar (nikel, kobalt, alüminyum) ve ferritler (metalik olmayan ferromıknatıslar).
Elektrikli çelikler, yüksek doygunluk indüksiyonlarına (yaklaşık 1,8 ... 2,3 T) sahip olan en ucuz malzemelerdir ve bu, onların kompakt ve ucuz elektrik üretmek için kullanılmasına olanak tanır. manyetik elemanlar. Ancak elektrikli çeliğin nispeten büyük (demir-nikel alaşımlarına kıyasla) zorlayıcı kuvveti nedeniyle (yaklaşık 0,1 ¸ 0,5 A / cm) hassasiyeti çelik elemanlar Sargıların oluşturduğu dış alandaki değişiklikler küçüktür.
Zalizonikel alaşımları (permalloy), çelik alaşımlarından 15-20 kat daha pahalıdır, daha düşük doyma indüksiyonuna sahiptir, ancak düşük zorlayıcı kuvveti ve yüksek başlangıçtaki manyetik geçirgenliği nedeniyle oldukça hassas manyetik elemanların elde edilmesini mümkün kılar. Zalizonikel alaşımları levha veya şerit halinde üretilmektedir. Bandın kalınlığı bazen birkaç mikrometreye ulaşır.
% 16 alüminyum içeren Zalizoalüminyum alaşımları 16YUKH ve 16YUM, manyetik özellikler açısından permalloy'a göre daha düşük değildir, ancak aşınma direncini arttırmıştır (permalloy'dan 10 ... 20 kat daha fazla). Manyetik kayıt cihazlarında manyetik kafaların üretiminde yaygın olarak kullanılırlar; burada çalışma sırasında kafa sürekli olarak bant yüzeyine sürtünür.
Ferritler, demir oksitlerin magnezyum, bakır, manganez, nikel ve diğer metal oksitlerle karışımından yapılan metalik olmayan manyetik malzemelerdir (katı çözeltiler). Ferritlerin genel formülü MeO × Fe2 Oz'dur; burada Me herhangi bir metaldir.
Oksitler küçük parçalara bölünür ve belli oranda karıştırılır. Elde edilen karışımdan gerekli boyut ve konfigürasyondaki manyetik çekirdekler 10-30 kN/cm2 (1-3 t/cm2) basınçta preslenir ve 1200-1400 °C sıcaklıkta yakılır. Bitmiş gri-siyah manyetik çekirdekler yüksek sertliğe sahiptir ancak oldukça kırılgandır. Sargılar genellikle ferrit manyetik çekirdeklerin üzerine, ikincisinin ek yalıtımı olmadan doğrudan sarılır. Özel
elektrik direnci Girdap akımlarını pratik olarak ortadan kaldıran metal ferromıknatıslardan milyonlarca kat daha fazla ferrit vardır. Bu, ferritlerin yüzlerce kilohertz frekansta mıknatıslanmasının tersine çevrilmesine olanak tanır ve modern kontrol ve bilgi işlem makinelerinin yüksek hızda çalışmasını sağlar. En yaygın magnezyum-manganez ferritleri VT kaliteleridir (1.3VT, 0.16 VT, vb.). düşük nokta Curie (140 - 300 ° C), ısıtıldığında manyetik parametrelerinde önemli bir değişikliğe neden olur. Curie noktası 630 ° C olan lityum bazlı ferritler önemli ölçüde daha iyi sıcaklık özelliklerine sahiptir. Biferitler, dijital cihazların manyetik devreleri için yaygın olarak kullanılır; örneğin, magnezyum-manganez veya lityum-sodyum ferritler gibi iki metalli ferritlerin yanı sıra üç veya daha fazla ferritin katı çözeltileri olan poliferitler de vardır.
Manyetik sert malzemeler. Daha önce de belirtildiği gibi manyetik sert malzemeler kullanılır:
— Kalıcı mıknatısların imalatı için;
— Bilgileri kaydetmek için (örneğin ses kaydı için).
Manyetik olarak sert malzemelerin özellikleri değerlendirilirken, mekanik özellikler (mukavemet), malzemenin üretim süreci sırasında işlenebilirliği, ayrıca yoğunluk, elektriksel direnç vb. bazı durumlarda manyetik özelliklerin stabilitesi özellikle önemli olabilir. .
Kalıcı mıknatıslar için en önemli malzemeler Fe-Ni-Al alaşımlarıdır. Dispersiyon sertleşmesi mekanizması bu alaşımların oldukça zorlayıcı durumunun oluşumunda önemli bir rol oynar.
Bu tür malzemelerin zorlayıcılık değeri yüksektir çünkü Mıknatıslanma esas olarak dönme süreçleri nedeniyle meydana gelir.
Alaşım elementleri içermeyen Fe-Ni-Al alaşımları nispeten düşük manyetik özelliklerinden dolayı kullanılmaz. En yaygın olanı bakır ve kobaltla alaşımlanan alaşımlardır. %15'ten fazla Co içeren yüksek kobaltlı alaşımlar genellikle manyetik veya manyetik ve kristal dokuyla kullanılır.
Manyetik doku, alaşımın 160-280 kA/m'lik bir manyetik alanda yüksek sıcaklıklardan (1250-1300 0 C) yaklaşık 500 0 C'ye kadar soğutulmasını içeren termomanyetik işlemin sonucudur. manyetik özellikler yalnızca alan eylemi yönünde gerçekleşir, yani. malzeme manyetik olarak anizotropik hale gelir.
Fe-Ni-Al-(Co) alaşımlarının manyetik özelliklerinde daha da önemli bir artış, sütunlu kristaller formundaki bir makro yapıdan mıknatıslar oluşturularak mümkündür. Kristal yapı sürece dahil olmak özel koşullar alaşımın soğutulması.
Alaşım kalitelerini seçmek için kısa öneriler aşağıda verilmiştir. Kobalt içermeyen alaşımlar (UND, vb.). Ucuz olanlar var, özellikleri nispeten düşük. YUNDK15 ve YUNDK18 alaşımları, nispeten yüksek manyetik özelliklerin gerekli olduğu ve malzemenin manyetik anizotropiye sahip olmaması gerektiği durumlarda kullanılır. %24 Co içeren alaşımlar (YuN13DK24 vb.) manyetik dokuları doğrultusunda yüksek manyetik özelliklere sahiptirler, teknolojik olarak oldukça gelişmişlerdir ve yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Yönlü kristalizasyona sahip alaşımlar, örneğin YuN13DK25BA vb., en yüksek W max'a sahiptir ve bu nedenle manyetik sistemlerin en küçük kütlesini ve boyutlarını sağlayabilir.
Sistemin açık olduğu durumlarda en yüksek Hc'ye sahip alaşımlar kullanılır, örneğin titanyum alaşımı YUNDK35T5.
Tek kristal yapıya sahip alaşımlar (YUNDK35T5AA ve YUNDK40T8AA), yönlü kristalizasyona sahip alaşımlara kıyasla aşağıdaki avantajlara sahiptir: yapının daha da iyileştirilmesi nedeniyle daha yüksek manyetik özellikler, özelliklerin optimal olduğu karşılıklı olarak üç dik yönün varlığı; daha iyi mekanik özellikler.
Fe-Ni-Al-(Co) alaşımlarının ana dezavantajları, mekanik işlemlerini önemli ölçüde zorlaştıran zayıf mekanik özelliklerdir (yüksek sertlik ve kırılganlık).
Toz mıknatıslar. Toz metalurjisi yöntemleriyle üretilen mıknatıslar metal-seramik, metal-plastik ve oksit olarak ayrılabilir.
İlk iki grup için fiziksel süreçler Yüksek zorlayıcı durumun oluşumu, monolitik mıknatıslarla aynı nedenlere bağlıdır; diğer iki grup için, yüksek zorlayıcı özelliklerin elde edilmesi için gerekli bir koşul, tek bir dağılıma karşılık gelen belirli bir dağılım derecesine sahip bir durum temelidir. etki alanı yapısı.
Metal-seramik mıknatıslar, metal tozlarının, onları bağlayan herhangi bir madde olmadan preslenmesi ve sinterlenmesiyle üretilir. yüksek sıcaklık. Manyetik özellikler açısından, dökme mıknatıslardan yalnızca biraz daha düşüktürler, ancak diğerlerinden daha pahalıdırlar.
Metal-seramik mıknatıslar gibi metal-plastik mıknatıslar da metal tozlarından üretilir, ancak bunlar yalıtkan bir bağlayıcı ile birlikte preslenir ve onları bağlayan maddenin polimerizasyonu için gerekli olan düşük bir sıcaklığa ısıtılır. Dökme mıknatıslarla karşılaştırıldığında manyetik özellikleri azaltılmış olmakla birlikte, elektrik direnci yüksektir, yoğunluğu düşüktür ve nispeten ucuzdurlar.
Oksitleyici mıknatıslar arasında baryum ve kobalt ferrit bazlı mıknatıslar pratik öneme sahiptir.
Baryum mıknatısları. Endüstri iki grup baryum mıknatısı üretmektedir: izotropik (BI) ve anizotropik (BA).
Dökme mıknatıslarla karşılaştırıldığında baryum mıknatıslar çok yüksek bir zorlayıcı kuvvete ve düşük artık indüksiyona sahiptir. Baryum mıknatısların elektriksel direnci metalik malzemelerinkinden milyonlarca kat daha yüksektir, bu da baryum mıknatısların yüksek frekans alanlarına maruz kalan manyetik devrelerde kullanılmasına olanak tanır. Baryum mıknatıslar kıt madde içermez ve pahalı malzemeler UNDC24 mıknatıslarından yaklaşık 10 kat daha ucuzdurlar.
Baryum mıknatısların dezavantajları arasında zayıf mekanik özellikler (yüksek kırılganlık ve sertlik) ve en önemlisi, manyetik özelliklerin sıcaklığa daha fazla bağımlılığı yer alır. Baryum mıknatısların artık manyetik indüksiyonu TC Br'nin sıcaklık katsayısı, döküm mıknatısların TC Br'sinden yaklaşık 10 kat daha yüksektir. Ayrıca baryum mıknatısları geri döndürülemez soğutma sırasındaki özellikler, yani Baryumdan daha yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir. Bununla birlikte, aynı zamanda sıcaklık histerezisine de sahiptirler, ancak baryum mıknatıslarında olduğu gibi negatif sıcaklıklar bölgesinde değil, pozitif sıcaklıklarda (80 ° C'nin üzerine ısıtıldığında) görülür.
Kalıcı mıknatıslar için diğer malzemeler.
Martensitik çelikler. Martenzit, çeliğin sertleştirildiğinde elde edilen mikro yapı tipine verilen addır. Martenzit oluşumuna önemli hacimsel değişiklikler, büyük oluşumlar eşlik eder. iç gerilim kafes ve zorlayıcı kuvvetin büyük değerlerinin ortaya çıkışı.
Martenzitik çelikler, kalıcı mıknatısların üretiminde diğer malzemelerden daha erken kullanılmaya başlandı. Günümüzde düşük manyetik özelliklerinden dolayı nispeten az kullanılmaktadırlar. Ancak ucuz olmaları ve metal kesme makinelerinde işlenebilmeleri nedeniyle henüz tamamen terk edilmiş değiller.
Alaşımlar plastik olarak deforme olur. Bu alaşımlar yüksek işlenebilirlik özelliklerine sahiptir. İyi bir şekilde damgalanırlar, makasla kesilirler ve metal kesme makinelerinde işlenirler. Plastik olarak deforme olabilen alaşımlar bant, levha, levha ve tel yapımında kullanılabilir. Bazı durumlarda (karmaşık konfigürasyonda küçük mıknatıslar üretirken), metal-seramik teknolojisinin kullanılması tavsiye edilir. Plastik olarak deforme olan birçok alaşım sınıfı vardır ve bunların yüksek manyetik özelliklere sahip olmalarını sağlayan fiziksel süreçler de farklılık gösterir. En yaygın alaşımlar künife (Cu-Ni-Fe) ve vikaloydur (Co-V). Kunife alaşımları anizotropiktir, haddeleme yönünde mıknatıslanır ve sıklıkla ince tel ve damgalama şeklinde kullanılır. Vikaloy, karmaşık veya delikli konfigürasyona sahip en küçük mıknatısların üretiminde ve yüksek mukavemetli manyetik bantlar veya tellerde kullanılır.
Asil metallere dayalı alaşımlar. Bunlar arasında gümüşün manganez ve alüminyumla alaşımları (silmanal) ve platinin demirle alaşımları (%77,8 Pt; %22,2 Fe) veya platinin kobaltla (%76,7 Pt; %23,3 Co) alaşımları bulunur. Bu gruptaki malzemeler, özellikle platin içerenler çok pahalı olduğundan yalnızca birkaç miligram ağırlığındaki minyatür mıknatıslar için kullanılırlar. Bu grubun tüm alaşımlarından mıknatısların üretiminde metal-seramik teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır.
Elastik mıknatıslar. Belirtildiği gibi, kalıcı mıknatıslar için ana malzeme gruplarının (döküm alaşımları ve sert manyetik ferritler) en önemli dezavantajı zayıf mekanik özellikleridir (yüksek sertlik ve kırılganlık). Plastik olarak deforme olabilen alaşımların kullanımı yüksek maliyetleri nedeniyle sınırlıdır. İÇİNDE son zamanlarda kauçuk bazlı mıknatıslar ortaya çıktı. Kauçuk teknolojisinin izin verdiği herhangi bir şekilde olabilirler - kordonlar, uzun şeritler, tabakalar vb. şeklinde. Bu tür malzemeler makasla kolayca kesilir, damgalanır, bükülür ve bükülür. “Manyetik kauçuğun” bilgisayarlar için manyetik hafıza harfleri, televizyondaki saptırma sistemleri için mıknatıslar, düzeltme amaçlı mıknatıslar vb. olarak kullanıldığı bilinmektedir.
Elastik mıknatıslar kauçuktan ve sert manyetik malzemelerden (dolgu maddesi) ince tozdan yapılmıştır. Baryum ferrit çoğunlukla dolgu maddesi olarak kullanılır.
Manyetik bantlar için malzemeler. Manyetik bantlar, manyetik kayıt ortamı anlamına gelir. En yaygın olanları paslanmaz çelikten yapılmış katı metal bantlar, bimetalik bantlar ve toz çalışma katmanına sahip plastik bazlı bantlardır. Katı metal bantlar esas olarak özel amaçlar için ve geniş bir sıcaklık aralığında çalışırken kullanılır; Plastik bazlı bantlar daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Manyetik kayıt ortamının temel amacı, yeniden üretilen kafanın yüzeyinde, gücü (bant çekildikçe) kaydedilen sinyalle aynı şekilde zamanla değişen bir manyetik alan oluşturmaktır. Manyetik tozlarla kaplanmış bantların özellikleri önemli ölçüde yalnızca kaynak malzemelerin özelliklerine değil, aynı zamanda parçacık boyutunun küçülme derecesine de bağlıdır. toplu yoğunlukÇalışma katmanındaki manyetik malzeme, anizotropi şekline sahiplerse parçacıkların yönelimi vb.
Çalışma katmanı (veya metal bandın kalınlığı) mümkün olduğu kadar ince olmalı ve bandın manyetik malzemeleri ile kafa arasında maksimum etkileşimi (manyetik temas) sağlamak için bandın kendisi pürüzsüz ve esnek olmalıdır. Malzemenin artık mıknatıslanması mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır.
Zorlayıcı kuvvete çelişkili gereksinimler getirilir: kendiliğinden manyetikliği gidermeyi azaltmak için, daha yüksek bir olası Hc değeri gereklidir (en az 24 kA / m) ve bir kaydı silme işlemini kolaylaştırmak için küçük bir Hc arzu edilir. Yüksek artık mıknatıslanma ve kendi kendine manyetikliği gidermeye karşı minimum hassasiyet için gereksinimler mümkün olan en iyi şekilde ne zaman memnun olurlar dikdörtgen şekil mıknatıslanma histerezis döngüsünün bölümü, yani. sahip olmak arzu edilir maksimum değer dışbükeylik katsayısı. Bant malzemesinin manyetik özelliklerindeki sıcaklık ve diğer değişiklikler minimum düzeyde olmalıdır.
Endüstri, paslanmaz alaşım EP-31A ve bimetal EP-352/353'ten yapılmış manyetik bantlar üretmektedir. Bantların kalınlığı 0,005-0,01 mm, Nc = 24 - 40 kA / m'dir; B r = 0,08 T.
Plastik bazlı ev tipi bantlar esas olarak A2601-6 (tip 6 - stüdyo kayıt cihazları için) ve A4402 - 6 (tip 10 - ev ve röportaj için) tiplerinden yapılmıştır. GOST'a göre, bantların belirlenmesinde aşağıdakiler kullanılır: ilk eleman - harf indeksi - bandın amacını gösterir: A - ses kaydı, T - video kaydı, B - bilgisayar teknolojisi, Ve - kesin gösterim: ikinci eleman dijital bir indekstir (0'dan 9'a kadar), temel malzemeyi gösterir: 2 - diasetilselüloz, 3 - triasetilselüloz, 4 - polietilen tereftalag (lavsan), üçüncü eleman dijital bir indekstir ( itibaren 0 ila 9), bant kalınlığı anlamına gelir:
2 - 18 mikron, 3 - 27 mikron, 4 - 36 mikron, 6 - 55 mikron, 9 - 100 mikrondan fazla, dördüncü unsur dijital bir indekstir (01'den 99'a kadar), teknolojik gelişme sayısını ifade eder; beşinci eleman, bandın nominal genişliğinin milimetre cinsinden sayısal değeridir. Beşinci öğeden sonra ek bir harf dizini bulunmalıdır: P - delikli bantlar için; P - radyo yayınında kullanılan bantlar için B - ev tipi kayıt cihazlarından gelen bantlar için.
Manyetik tozlar için aşağıdaki malzemeler kullanılır: demir ferrit (manyetit), kobalt ferrit, krom dioksit vb. Her birinin kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır. En yaygın olarak kullanılanı, yaklaşık 0,4 μm parçacık uzunluğuna ve uzunluk/çap oranına yaklaşık üç olan iğne şekilli gama demir oksittir (g-Fe2O3). Toz (g-Fe 2 O 3), manyetitin (demir ferrit) FeO × Fe 2 O 3'ün yaklaşık 150 o C sıcaklıkta havada ısıtılarak oksitlenmesiyle elde edilir.
Manyetik bantların üretimi çeşitlilik gösterebilmektedir. Daha sıklıkla, çalışma katmanı (manyetik vernik) bitmiş tabana, örneğin bir kalıptan vernik dökülerek uygulanır. Manyetik vernik önceden hazırlanır ve manyetik toz, bağlayıcı, çözücü, plastikleştirici ve toz parçacıklarının ıslanmasını ve ayrılmasını destekleyen ve çalışma katmanının aşındırıcılığını azaltan çeşitli katkı maddelerinden oluşur.
Bandın üretim sürecinde parçacık şeklinin anizotropisine (örneğin iğne şeklindeki g-Fe) sahip tozlar kullanıldığında, loblar, manyetik alanın üzerlerindeki etkisinin bir sonucu olarak belirli bir şekilde yönlendirilir. Kayışın son işlemi, yüzeyinin kalitesini artırmak için perdahlama ve cilalamadan oluşur.
Tip 6 bant, profesyonel ekipmanlarda 19,05 cm/s hızında ve ev tipi kayıt cihazlarında 9,53 ve 4,75 cm/s hızında kullanıldığında yüksek kalitede ses kaydı ve oynatımı sağlar.
Bantlar 10-25°C sıcaklıkta ve %50-60 bağıl nemde saklanmalıdır; 30°C'nin üzerindeki sıcaklıklar kabul edilemez, 10°C'nin altındaki sıcaklıklar önerilmez.
Tip 6 ve 10'a ek olarak, yerli endüstri başka tipte bantlar da üretmektedir; örneğin, siyah beyaz görüntülerin çapraz çizgi kaydı için 50,8 mm genişliğinde T4402-50 bant.
Nadir toprak metallerine (REM) dayalı alaşımlar. Nadir toprak metalleri içeren bir dizi bileşik ve alaşımın çok yüksek değerler zorlayıcı kuvvet ve maksimum özgül enerji. Bu malzeme grubundan en ilginç olanı, R'nin nadir toprak metali olduğu RCo 5 tipi intermetalik bileşiklerdir.
Dikkate alınan ana manyetik malzeme gruplarına ek olarak, sınırlı uygulama kapsamına sahip olan bazıları da teknolojide kullanılmaktadır.
Termomanyetik malzemeler. Termomanyetik, belirli bir aralıktaki (çoğu durumda +60 ¸ -60 0 C) sıcaklığa önemli ölçüde manyetik indüksiyona (daha kesin olarak doyma mıknatıslanması, çünkü genellikle termomanyetik malzeme doyma modunda çalıştığı için) bağımlı olan malzemelerdir. Termomanyetik malzemeler esas olarak manyetik şöntler veya ek destekler olarak kullanılır. Bu tür elemanların manyetik devrelere dahil edilmesi, sıcaklık hatalarının telafi edilmesini veya hava boşluğundaki manyetik indüksiyonda bir değişiklik sağlanmasını mümkün kılar. verilen yasa(termal düzenleme).
Manyetostriktif malzemeler. Manyetostriksiyon doğrudan bir etkiye sahiptir teknik uygulama ses ve ultrasonik titreşimlerin manyetostriktif vibratörlerinde (jeneratörlerde) ve ayrıca bazı radyo devrelerinde ve cihazlarda (frekans stabilizasyonu için kuvars yerine, elektromekanik filtrelerde vb.).
Manyetostriktif malzemeler olarak nikel, permendur (yüksek doygunluk mıknatıslanmasıyla karakterize edilen Fe-Co alaşımları), Alfer (Fe-Al alaşımları), nikel ve nikel-kobalt ferritleri vb. kullanılır.
Nikel harika mutlak değer doygunluk manyetostriksiyon katsayısı l S = D l / l = -35 × 10 -6 (l, plakanın alana olan uzunluğu, D l, alanın bir sonucu olarak uzunluktaki değişiklik; eksi işareti, azalma anlamına gelir uzunluk). Tipik olarak, H sınıfı nikel, sert, fırınlanmamış bir şerit formunda 0,1 mm kalınlığında kullanılır. Kesimden sonra plakalar havada 800 o C'ye kadar 15-25 dakika ısıtılarak oksitlenir. Bu şekilde oluşturulan oksit film, yığın oluşturulurken plakaların elektriksel olarak yalıtılmasına hizmet eder. Nikel yüksek korozyon önleyici özelliklere sahiptir ve düşük sıcaklık katsayısı elastikiyet modülü.
Son zamanlarda manyetostriktif ferritler özellikle hassas filtrelerde daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yüksek doygunluk indüksiyonlu alaşımlar. Yaygın malzemeler arasında demir en yüksek indüksiyona sahiptir (»2,1 T).
Cihazın boyutlarına, kütlesine ve akış boyutuna en yüksek gereksinimlerin getirildiği durumlarda, doygunluk indüksiyonunun 2,43 T'ye ulaştığı, demire kıyasla kütle ve hacimde 15 oranında tasarruf sağlayan yüksek alkobaltlı alaşımlar kullanılır. -%20. Uygulamada %30-51 Co ve %1,5-2,0 V içeren alaşımlar kullanılır, bu da alaşımların teknolojik özelliklerini ve soğuk halde işlenme yeteneğini geliştirir. Bu alaşımlara permendur denir.
Yüksek ve düşük kobalt içerikli alaşımların doyma indüksiyonu yaklaşık olarak aynıdır. Zayıf ve orta alanlardaki yüksek kobaltlı alaşımlar büyük değerler manyetik geçirgenlik düşük kobalttan daha iyidir, ancak ikincisi daha ucuzdur.
Yüksek doygunluk indüksiyon değerine ek olarak permendur, önemli ölçüde tersinir geçirgenliğe sahiptir, bu da onu özellikle telefon membranları için bir malzeme olarak değerli kılmaktadır. Permendurun dezavantajları: düşük elektrik direnci r, yüksek maliyet ve kobalt ve vanadyumun azlığı. Permendur, sabit manyetik alanlarda veya güçlü mıknatıslanmaya sahip zayıf alternatif alanlarda kullanılır. sabit alan. Bu gruptaki malzemelerden normalize edilmiş alaşım 50 KF'dir (%49,0-51 Co; %1,5-2,0 V). Alaşımın doyma indüksiyonu en az 2,35 T ve q = 980 °C'dir.
Yüksek kobaltlı alaşımların teknik olarak saf demire göre avantajı, 1,0 Tesla'nın üzerindeki manyetik indüksiyonda hissedilir. Manyetik geçirgenlik değerlerindeki fark, yaklaşık 1,8 T manyetik indüksiyon değerinde maksimuma ulaşırken, kobalt alaşımlarının geçirgenliği yumuşak demir çeşitlerinin geçirgenliğinden onlarca kat daha fazladır.
Vasyura A.S. — Kitap “Otomasyon kontrol sistemlerinin elemanları ve cihazları”