Magnesy AlNiCo

Magnes AlNiCo to magnes stały wykonany ze stopu na bazie żelaza, zawierającego aluminium, nikiel oraz — w większości gatunków — kobalt. Nazwa AlNiCo pochodzi od symboli aluminium (Al), niklu (Ni) i kobaltu (Co). Magnesy te charakteryzują się bardzo wysoką temperaturą Curie, dobrą stabilnością temperaturową parametrów magnetycznych oraz dobrą odpornością na korozję. Są twarde i kruche, dlatego należy chronić je przed uderzeniami oraz nadmiernymi obciążeniami mechanicznymi.

W ofercie ENES znajdziesz magnesy AlNiCo walcowe do zabudowy oraz magnesy w obudowie z gwintem wewnętrznym lub otworem pod śrubę. Sprawdzają się w urządzeniach wymagających stabilnego pola magnetycznego mimo zmian temperatury, a także w odpowiednio dobranych mocowaniach pracujących w podwyższonej temperaturze.

Właściwości magnesów AlNiCo

Stabilność temperaturowa i odporność na korozję

Niewielka wartość bezwzględna współczynnika temperaturowego remanencji oznacza, że remanencja B_r zmienia się nieznacznie wraz z temperaturą w określonym zakresie pracy. Współczynniki temperaturowe oraz dopuszczalny zakres temperatur zależą od gatunku materiału. Temperatura Curie nie jest tym samym co maksymalna temperatura pracy magnesu.

Wybrane magnesy walcowe z materiału LNG37 mają deklarowaną maksymalną temperaturę pracy 525 °C. Dopuszczalna wartość zależy jednak od geometrii magnesu i warunków jego pracy w obwodzie magnetycznym. W przypadku modeli w obudowie należy uwzględnić ograniczenia całego uchwytu. Temperaturę pracy zawsze sprawdzaj w danych konkretnego produktu.

Dobra odporność stopów AlNiCo na korozję często pozwala stosować je bez dodatkowej powłoki ochronnej. Nie oznacza jednak pełnej odporności w każdym środowisku; długotrwały kontakt z wodą lub agresywnymi substancjami wymaga osobnej oceny warunków użytkowania.

Parametry materiałowe

Maksymalny iloczyn energii (BH)_max zależy od gatunku AlNiCo. Może być porównywalny z wartościami dla magnesów ferrytowych lub wyraźnie od nich większy. Również remanencję B_r należy porównywać dla konkretnych gatunków materiałów. Przenikalność rewersyjna zależy od gatunku AlNiCo; jej wartość należy sprawdzić w charakterystyce materiałowej.

Magnesy neodymowe i samarowo-kobaltowe zwykle mają większą koercję i wyższy maksymalny iloczyn energii (BH)_max. Zaletą AlNiCo jest natomiast bardzo mała zmiana remanencji wraz z temperaturą.

Magnesy walcowe i magnesy AlNiCo w obudowie

Magnesy walcowe do układów magnetycznych

Magnesy walcowe są przeznaczone do montażu w urządzeniach i zespołach, w których znaczenie mają wymiary, gatunek materiału oraz kierunek magnesowania. Oferta obejmuje między innymi magnesy z materiałów AlNiCo 2 i AlNiCo 5. Przy wyborze porównaj średnicę, wysokość i tolerancje wymiarowe. Sprawdź również położenie biegunów, aby dopasować magnes do konstrukcji urządzenia.

Magnesy w obudowie do mocowania

Modele w stalowej obudowie służą do mocowania elementów ferromagnetycznych, przede wszystkim stalowych. Obudowa stanowi część obwodu magnetycznego i kieruje strumień magnetyczny ku powierzchni roboczej. Gwint wewnętrzny lub otwór pod śrubę umożliwia połączenie uchwytu z mocowanym elementem. Dobierając model, uwzględnij sposób montażu, dostępną przestrzeń oraz wymagany udźwig.

Jak dobrać magnes AlNiCo?

Podatność na rozmagnesowanie i punkt pracy

Oprócz wymiarów i temperatury uwzględnij podatność na rozmagnesowanie. Stosunkowo niska koercja H_cJ ogranicza możliwość stosowania magnesów AlNiCo w silnych polach rozmagnesowujących. Pole skierowane przeciwnie do kierunku namagnesowania oraz niekorzystna geometria obwodu magnetycznego mogą osłabić działanie magnesu.

Znaczenie mają proporcje wymiarów magnesu, zwłaszcza jego długość w kierunku namagnesowania, oraz wielkość szczelin w obwodzie magnetycznym. Magnesy o niewielkiej długości w kierunku namagnesowania mogą ulegać znacznemu częściowemu rozmagnesowaniu po otwarciu obwodu. Ryzyko zależy od geometrii magnesu i gatunku materiału.

Zwiększenie długości magnesu w kierunku namagnesowania względem jego wymiarów poprzecznych może poprawić punkt pracy i ograniczyć rozmagnesowanie. Korzystnym rozwiązaniem jest również magnesowanie po zamontowaniu w docelowym obwodzie magnetycznym. Niezależnie od konstrukcji układu magnes należy chronić przed uderzeniami i pęknięciami.

Warunki mocowania

Udźwig podany dla uchwytu dotyczy określonych warunków pomiaru. Farba, nierówności i zbyt cienka blacha mogą zmniejszać siłę przyciągania. Obciążenie działające równolegle do powierzchni styku wymaga osobnej oceny, ponieważ odporność na zsuwanie zależy także od tarcia. Przed zastosowaniem sprawdź działanie wybranego modelu w rzeczywistych warunkach.

Potrzebujesz nietypowego wymiaru lub innego wykonania? Skontaktuj się z ENES, podając wymiary, przewidywaną temperaturę pracy, sposób montażu i zastosowanie magnesu. Te informacje ułatwią dobór rozwiązania oraz przygotowanie oferty.

Jakie magnesy AlNiCo oferuje ENES?

Poniższa tabela zestawia parametry wybranych materiałów AlNiCo. Wartości mają charakter orientacyjny; przy doborze konkretnego magnesu należy korzystać z jego karty produktu i uwzględnić warunki pracy całego układu. Koercja H_cB dotyczy zaniku indukcji magnetycznej i jest innym parametrem niż koercja H_cJ, odnosząca się do zaniku polaryzacji magnetycznej.

Jaki jest skład chemiczny odlewanych magnesów AlNiCo?

Skład chemiczny zależy od gatunku stopu. Główne składniki to żelazo, aluminium i nikiel, a w większości odmian także kobalt. Zależnie od gatunku stosuje się również miedź, tytan oraz inne dodatki. AlNiCo 3 jest odmianą bez dodatku kobaltu.

Poniższa tabela przedstawia typowe składy odlewanych stopów AlNiCo 5, AlNiCo 8 i AlNiCo 3 według zestawienia MMPA 0100-00. Podano udziały masowe. Są to składy reprezentatywne; dokładny skład konkretnego wyrobu może się różnić i powinien wynikać z dokumentacji producenta.

Znak „—” oznacza brak celowego dodatku danego pierwiastka w przedstawionym składzie. Udział żelaza obliczono jako dopełnienie pozostałych składników do 100%.

Historia magnesów AlNiCo

Historia magnesów AlNiCo sięga lat 30. XX wieku. W 1931 roku Tokushichi Mishima w Japonii opracował stop żelaza, niklu i aluminium o koercji wyższej niż w przypadku stosowanych wówczas stali magnetycznych. Dalsze prace nad składem, w tym dodatkami kobaltu i miedzi, oraz technologią wytwarzania pozwoliły rozwinąć rodzinę stopów AlNiCo.

Jak wytwarza się magnesy AlNiCo?

Magnesy AlNiCo wytwarza się przez odlewanie lub metodą metalurgii proszków, obejmującą formowanie i spiekanie. Poniżej przedstawiono uproszczony przebieg produkcji magnesów odlewanych.

1. Przygotowanie wsadu

Składniki stopu, w tym żelazo, aluminium, nikiel oraz odpowiednie dodatki, odważa się zgodnie z recepturą i sprawdza pod kątem jakości. Ich proporcje dobiera się do wymaganego gatunku materiału.

2. Wytapianie i kontrola składu

Składniki stapia się, najczęściej w piecu indukcyjnym. Temperaturę procesu dobiera się do składu stopu, jego zakresu topnienia i wymagań technologicznych. Przed odlewaniem kontroluje się skład chemiczny ciekłego metalu i w razie potrzeby go koryguje. Sposób oczyszczania stopu zależy od zastosowanej technologii.

3. Odlewanie

Ciekły stop wlewa się do przygotowanych form, na przykład piaskowych. Podczas chłodzenia metal krzepnie i tworzy strukturę krystaliczną. W wybranych gatunkach stosuje się kierunkową krystalizację, aby uzyskać odpowiednią orientację ziaren.

4. Obróbka cieplna

Odlewy poddaje się wieloetapowej obróbce cieplnej, która kształtuje mikrostrukturę odpowiedzialną za właściwości magnetyczne. Dla gatunków anizotropowych odpowiedni etap prowadzi się w polu magnetycznym, uzyskując preferowany kierunek namagnesowania. Temperatury, czasy i sposób chłodzenia dobiera się do gatunku stopu oraz wymaganych parametrów. Anizotropia oznacza zależność właściwości magnetycznych od kierunku.

5. Obróbka wykańczająca

Dokładne wymiary i wymaganą jakość powierzchni uzyskuje się przede wszystkim przez szlifowanie i cięcie ścierne. Ze względu na twardość i kruchość AlNiCo tradycyjne wiercenie lub frezowanie nie jest standardowym sposobem obróbki tych materiałów.

6. Magnesowanie

Gotowe elementy magnesuje się w silnym polu magnetycznym, na przykład za pomocą magneśnicy impulsowej. Magnesy anizotropowe magnesuje się zgodnie z preferowanym kierunkiem wyznaczonym podczas wytwarzania. Magnesy izotropowe nie mają takiego wyróżnionego kierunku, co zapewnia większą swobodę wyboru sposobu magnesowania. Możliwy układ biegunów zależy od materiału, kształtu elementu i zastosowanego urządzenia magnesującego.

Jakie materiały magnetyczne produkowała Huta Baildon?

Poniższe zestawienie obejmuje historyczne gatunki Alni, AlNiCo i Altico. Dobierając współczesny zamiennik, należy porównać jego charakterystykę z wymaganiami urządzenia.

* — stopy anizotropowe z normalną krystalizacją.
** — stopy anizotropowe z częściową krystalizacją kolumnową.
*** — stopy anizotropowe z całkowitą krystalizacją kolumnową.

Zastosowania magnesów AlNiCo

Magnesy AlNiCo stosuje się w przyrządach pomiarowych, urządzeniach kontrolnych, przetwornikach, czujnikach oraz wybranych silnikach i prądnicach. Są przydatne tam, gdzie wymagane jest pole magnetyczne o niewielkiej zależności od temperatury, a dostępna przestrzeń pozwala zastosować magnes o odpowiednich wymiarach. Dobór powinien uwzględniać zarówno właściwości materiału, jak i konstrukcję całego obwodu magnetycznego.