Překládáme náš obchod do češtiny!
Protože však máme mnoho produktů a stránek, bude to nějakou dobu trvat. Mezitím bude náš katalog produktů k dispozici v angličtině. Děkujeme vám za trpělivost!
Neodymové magnety: Speciální funkce, výroba a použití
Neodymové magnety jsou nejsilnější permanentní magnety, které jsou k dispozici, a mohou produkovat velmi silná magnetická pole i v těch nejmenších prostorách. Tato vlastnost umožňuje integraci do různých zařízení a aplikací, i když je prostor omezený.
Co dělá neodymové magnety tak silnými, jaké aplikace jsou k dispozici, jak jsou vyrobeny a co je třeba vzít v úvahu při jejich používání, je popsáno v tomto článku.
Co je neodym?
Neodym je chemický prvek patřící do skupiny lanthanoidů. Jedná se o vzácný zemní kov, který se ve své přirozené formě nachází pouze v chemických sloučeninách a v přítomnosti jiných lanthanoidů, zejména v minerálech monazitu a bastnesitu. Neodym je v zemní kůře relativně běžný, ale koncentrace tohoto prvku je obvykle tak nízká, že ekonomická těžba není možná. Proto se často získává jako vedlejší produkt při těžbě koncentrovaných rud. Díky více než 90 % světové roční výroby neodymu je Čína zdaleka nejdůležitějším dodavatelem tohoto kovu (2023).
Neodym je velmi reaktivní kov, který oxiduje ve vzduchu. Samotný má relativně slabou magnetickou sílu, ale při kombinaci s železem a bórem získává velmi vysokou magnetizační kapacitu.
Co je neodymový magnet?
Neodymové magnety jsou neodymovou slitinou železa, také označovanou jako NdFeB. Tyto sloučeniny se vyznačují svou silnou magnetickou silou a jsou v současné době materiálem dostupným s nejvyšší magnetickou silou. Někdy se do slitiny přidávají další prvky, které ovlivňují vlastnosti následného magnetu. Magnetická síla příslušných neodymových magnetů do značné míry závisí na jejich kvalitě a složení. MISUMI obvykle rozlišuje mezi silnými neodymovými magnety, neodymovými magnety a neodymovými magnety odolnými vůči teplu. U různých magnetů a typů magnetů, které nabízíme, naleznete příslušnou hustotu magnetického povrchového toku v jednotkách Gauss (G) nebo Tesla a jejich sílu přitažlivosti magnetu v jednotce N v jasně strukturované formě tabulky.
Výroba neodymových magnetů
Neodymové magnety se vyrábějí legováním neodymu, železa a bóru, při kterém se pečlivě kontroluje přesné složení. Výroba je například rozdělena do následujících kroků:
| Krok | Popis |
|---|---|
| Výběr materiálu | V prvním kroku jsou požadované materiály bor, železo a neodym a případně další slitinové komponenty roztaveny samostatně a vytvarovány do kulatých tyčí. |
| Slitiny | Kovy pro slitinu se vybírají a zkapalňují v tavné peci. Proces tavení způsobuje, že se atomy mísí na atomové úrovni. Mísení se provádí například mícháním nebo naléváním. Atomy různých kovů se spojují, aby vytvořily homogenní slitinu. Každý neodymový magnet má jiné složení, např. Nd2Fe14B. |
| Odlévání na proužky | Během odlévání na proužky jsou materiály umístěny do velkého odlévacího stroje. V tomto stroji je horká slitina o teplotě až 1450 °C tavena ve vakuové indukční peci, vedena pod tlakem na chladicí buben a tam extrémně rychle ochlazena. Rychlé ochlazení vytváří malé destičky, které tvoří základ pro další kroky zpracování. |
| Dekrepitace vodíku (zkřehnutí) | Materiál je nyní ošetřen vodíkem. Infuze vodíku vede ke zkřehnutí a další redukci slitiny pod vlivem vodíkové atmosféry. To usnadňuje zpracování materiálu během procesu frézování. |
| Proces frézování | Směs je poté rozemleta pod ochrannou atmosférou do velmi jemného, homogenního prášku a přenesena do lisovacího zařízení. |
| Lisování | Během procesu lisování je prášek natlačen do hrubé počáteční formy (např. blok, válec). Je třeba dbát na to, aby se znovu nepřimíchal kyslík._x000D_ V tomto kroku je aplikováno silné magnetické pole pro první zarovnání částic ve směru následně požadovaného magnetického pole._x000D_ Při dalším lisování je materiál dále zhutněn a konečné tvary jsou vytvářeny tlakem až 1000 barů. Olejový lis pak dále stlačuje tvary tlakem až 1600 barů._x000D_ Existují následující metody lisování:_x000D_ Axiální: Materiál je umístěn v dutině nástroje, kde je stlačen penetračními průbojníky. Magnetické vyrovnávací pole se aplikuje před kompresí, rovnoběžně se směrem komprese. Během křížového lisování probíhá pole zarovnání kolmo ke směru komprese._x000D_ Izostatické: Vyrovnávací pole se aplikuje na flexibilní nádobu naplněnou práškem. Nádoba se poté vloží do izostatického lisu, kde se tlak aplikuje zvenčí, např. vodou. Výsledkem je, že materiál se rovnoměrně zhutní na všech stranách._x000D_ |
| Sintrování | Během sintrování jsou nyní polotovary umístěny do pece a sintrují několik hodin při teplotách 250–900 °C. Tento proces může trvat asi 20 hodin u magnetů třídy N35 a až 36 hodin u magnetů třídy N52._x000D_ Během sintrování dochází ke ztrátě téměř veškeré magnetické síly, ale je zachováno zarovnání._x000D_ Rychlé chlazení po sintrování zabraňuje nechtěnému vytváření fází a snižuje namáhání materiálu temperováním. |
| Lisování | Po sintrování se polotovary dostanou do svého konečného tvaru. Například válce jsou broušeny, dokud nemají požadovaný průměr. Bloky jsou na brusných kolech přivedeny do správného tvaru a povrch je uzemněn na hladké povrchové úpravě._x000D_ Bloky jsou velmi tvrdé a pro obrábění jsou zapotřebí speciální nástroje. Třísky a prášek musí být také zchlazeny chladicí kapalinou, aby se zabránilo samovolnému vznícení._x000D_ Magnety mohou být vyráběny v různých variantách:_x000D_ Neodymový magnet s otvorem_x000D_ Pogumovaný neodymový magnet_x000D_ Obdélníkové, kulaté, válcové magnety_x000D_ Samolepicí neodymové magnety_x000D_ Malé a velké neodymové magnety_x000D_ |
| Povlak | Následuje povlak, který chrání magnet před budoucí oxidací. Potah může být například vyroben z niklu nebo epoxidu a dodává magnetu jeho typický vzhled. |
| Magnetizace | Magnet je konečně zmagnetizován v posledním kroku. V tomto okamžiku v důsledku tepelného zpracování nezůstávají žádné magnetické vlastnosti. Při magnetizaci je neodymový magnet vystaven extrémně silnému a účelově vyrovnanému magnetickému poli. |
Po magnetizaci jsou magnety připraveny k použití:
Vlastnosti neodymových magnetů
Neodymové magnety mají řadu příznivých vlastností:
- Vysoká magnetická síla: Neodymové magnety jsou extrémně silné.
- Kompaktní velikost: Ve srovnání s jinými magnety mohou být vyrobeny tak, aby byly velmi lehké a kompaktní díky své vysoké magnetické síle.
- Miniaturizace: Jejich malá velikost při stejné magnetické síle ovlivňuje zařízení, ve kterých jsou nainstalována. Elektronika a další zařízení mohou být proto vyrobena mnohem menší.
- Efektivní přeměna energie: Používají se například ve větrných turbínách, kde zvyšují účinnost elektromotorů díky jejich vyšší magnetické síle a schopnosti snižovat setrvačnou hmotu, čímž přispívají k výrobě čisté energie.
- Odolnost: Neodymové magnety si uchovávají své magnetické vlastnosti po dlouhou dobu.
Jsou však také křehké, takže jsou náchylné k fragmentaci. Díky sintrování jdou velmi obtížně obrábět. Neodymové magnety jsou citlivé na nárazy a jsou citlivé na korozi bez povlaku. Při jejich používání je také nutné věnovat pozornost cizím magnetickým polím. Cizí, jinak orientovaná magnetická pole mohou mít za následek částečnou až úplnou ztrátu magnetických vlastností neodymových magnetů.
Návod k použití
Při instalaci magnetů platí následující bezpečnostní opatření:
- Jsou velmi křehké, tj. nejsou k dispozici žádné další možnosti obrábění.
- Magnet je citlivý na nárazy a musí být instalován opatrně.
- Magnetické záření může mít negativní vliv na následující položky: elektrická zařízení, jako jsou mobilní telefony, počítače, hodinky a zdravotnické prostředky, jako jsou kardiostimulátory.
- Při teplotách nad maximální provozní teplotou se může magnetická síla snížit.
- Silný náraz nebo změny magnetů mohou snížit magnetickou sílu. Je nutné udržovat vzdálenost 0,1 ~ 0,3 mm od těla základny, aby se zabránilo přímému nárazu na magnety.
Pokyny k instalaci neodymových magnetů
- 1 - obrobek
- 2 - pouzdro
- 3 - Neodymový magnet
Proto je nutné předem pečlivě naplánovat, v jakém prostředí se neodymový magnet bude používat a v jakých skupinách osob může být dovoleno pracovat v blízkosti neodymového magnetu.
Následující teplotní rozsahy jsou považovány za referenční pro různé magnety:
Teplotní rozsahy různých kompozic magnetů
- 1 - Verze s vysokou pevností – Neodymový magnet
- 2 - Neodymový magnet
- 3 - Tepelně odolný neodymový magnet
- 4 - Samarium-kobaltový magnet
- 5 - Feritový magnet
- 6 - AlNiCo magnet (AlNiCo)
Údržba neodymových magnetů
Údržba a péče o neodymové magnety je důležitá pro maximalizaci jejich životnosti a zajištění, že si uchovají své magnetické vlastnosti. Následující opatření prodlužují životnost neodymových magnetů:
- Ochrana proti nárazům a mechanickému namáhání: Díky křehké struktuře se neodymové magnety mohou snadno rozbít. Nevystavujte je tvrdým nárazům a dejte si pozor, aby vám nespadly.
- Ochrana proti korozi: Koroze může způsobit degradaci výkonu neodymových magnetů. Tomu lze předejít vhodným povlakem. Měly by být také skladovány na suchém místě.
- Ochrana před nadměrnými teplotami: Vysoké teploty mohou způsobit ztrátu magnetických vlastností. Vždy je proto nutné dodržovat teplotní limity. Měly by být skladovány na chladném místě.
- Demagnetizace: Neodymové magnety se mohou demagnetizovat v blízkosti jiných silných magnetických polí. Proto by měly být používány nebo uchovávány mimo rozsah takových magnetických polí.
Používání neodymových magnetů
Neodymové magnety se například používají v rotorech s permanentními magnety (např. krokové a servomotory) nebo lineárních motorech pro polohování os, například v aplikacích CNC. Některé rozdíly jsou podrobněji vysvětleny níže.
Neodymové magnety v lineárních motorech
Neodymové magnety se například používají v lineárních motorových rotorech. Vytvářejí tam extrémně silné magnetické pole. Naopak, ve statoru je generováno magnetické pole elektrickým proudem (cívkami). Rotor se nyní pohybuje podél čáry vyvolané interakcí mezi dvěma magnetickými poli. V závislosti na konstrukci lineárního motoru mohou být permanentní magnety umístěny také na stator a rotor může být vybaven cívkami. Tento princip se obecně používá u mnoha motorů nebo dokonce generátorů. Výběr motorů najdete také v našem obchodě MISUMI.
Neodymové magnety ve spojkách a brzdách
Například magnetické pole přenáší točivý moment bez přímého mechanického kontaktu mezi otáčejícími se a stacionárními díly. Brzdy a magnetické spojky se skládají z rotoru a statoru. Také zde je rotor vybaven neodymovým magnetem. Magnetická interakce mezi magnetickými poli rotoru a statoru pak vede k různým reakcím: ve spojce je rotor připojen ke statoru, v brzdě, rotor na stator tlačí.
MISUMI vám umožňuje vybrat si z široké škály neodymových magnetů i jiných magnetů.
