磁石とは何ですか?
磁石は、他の物質と物理的に接触することなく、明らかな力を及ぼす物質です。この力を磁力といいます。磁力は引き付けたり反発したりすることがあります。ほとんどの既知の材料にはある程度の磁力が含まれていますが、これらの材料の磁力は非常に小さいです。物質によっては磁力が非常に大きいので、そのような物質を磁石と呼びます。地球自体も巨大な磁石です。
すべての磁石には磁力が最大となる点が 2 つあります。それらは極として知られています。長方形の棒磁石では、極が互いに直接向かい合っています。それらは北極または北を求める極、南極または南を求める極と呼ばれます。
磁石は、既存の磁石を取り出して金属片をこするだけで簡単に作成できます。使用されるこの金属片は、一方向に継続的にこする必要があります。これにより、金属片内の電子が同じ方向に回転し始めます。電流は磁石を生成することもできます。電気は電子の流れであるため、可動電子がワイヤ内を移動すると、電子が原子核の周りを回転するのと同じ効果が生じます。これを電磁石といいます。
電子の配置の仕方により、ニッケル、コバルト、鉄、鋼といった金属は非常に優れた磁石を形成します。これらの金属は一度磁石になると永久に磁石のままになります。したがって、ハードマグネットという名前が付けられています。ただし、これらの金属やその他の金属は、露出したり硬磁石に近づいたりすると、一時的に磁石のように振る舞うことがあります。その後、ソフトマグネットという名前が付けられます。
磁気の仕組み
磁気は、電子と呼ばれる小さな粒子が何らかの方法で移動するときに発生します。すべての物質は原子と呼ばれる単位で構成されており、原子は電子と他の粒子、つまり中性子と陽子で構成されています。これらの電子は、上記の他の粒子を含む原子核の周りを回転する傾向があります。微小な磁力は、これらの電子の回転によって引き起こされます。場合によっては、物体内の多くの電子が一方向に回転することがあります。電子からのこれらすべての小さな磁力の結果、大きな磁石が生まれます。
粉末の準備
適量の鉄、ホウ素、ネオジムを真空下または不活性ガスを使用した誘導溶解炉で加熱して溶解します。真空を使用するのは、溶融材料と空気の間の化学反応を防ぐためです。溶融した合金が冷えると、壊れて粉砕され、小さな金属ストリップが形成されます。その後、小片は粉砕され、直径 3 ～ 7 ミクロンの範囲の微粉末に粉砕されます。新たに形成された粉末は反応性が高く、空気中で発火を引き起こす可能性があるため、酸素に触れさせないように保管する必要があります。
静水圧圧縮
静水圧圧縮のプロセスはプレスとも呼ばれます。粉末状の金属を取り出し、型に配置します。この型を金型とも言います。粉末材料を粉末粒子の位置に揃えるために磁力が加えられ、磁力が加えられている間、油圧ラムを使用して全体が計画寸法の 0.125 インチ (0.32 cm) 以内に圧縮されます。厚さ。通常、10,000 psi ～ 15,000 psi (70 MPa ～ 100 MPa) の高圧が使用されます。他のデザインや形状は、物質を気密な真空容器に入れてから、ガス圧で所望の形状にプレスすることによって製造されます。
木、水、空気などのほとんどの物質は、非常に弱い磁性を持っています。磁石は、前者の金属を含む物体を非常に強力に引き付けます。また、他の硬磁石を近づけると、それらを引き付けたり反発したりします。この結果は、すべての磁石に 2 つの反対の極があるためです。S 極は他の磁石の N 極を引き付けますが、他の S 極は反発し、その逆も同様です。
磁石の製造
磁石の製造に使用される最も一般的な方法は粉末冶金と呼ばれます。磁石はさまざまな材料で構成されているため、その製造プロセスもそれぞれ異なり、独特です。たとえば、電磁石は金属鋳造技術を使用して製造されますが、可撓性永久磁石は、原材料を熱の中で混合してから極度の圧力条件下で開口部に押し込むプラスチック押出を伴うプロセスで製造されます。以下は磁石の製造工程です。
磁石の選択におけるすべての重要かつ重要な側面は、エンジニアリング チームと生産チームの両方で議論する必要があります。磁石の製造工程における着磁工程ですが、ここまでの材料は圧縮された金属片です。静水圧プレスのプロセス中に磁力が加えられましたが、その力は材料に磁気効果をもたらさず、ばらばらの粉末粒子を整列させるだけでした。ピースは強力な電磁石の極の間に運ばれ、その後、磁化を意図した方向に向けられます。電磁石に通電すると、磁力によって材料内の磁区が整列し、非常に強力な永久磁石になります。
材料の加熱
静水圧圧縮プロセスの後、粉末金属のスラグは金型から分離され、オーブンに入れられます。焼結は、圧縮された粉末金属に熱を加えて、後で溶融した固体金属片に変えるプロセスまたは方法です。
焼結プロセスは主に 3 つの段階から構成されます。初期段階のプロセスでは、静水圧圧縮プロセス中に閉じ込められた可能性のあるすべての水分またはすべての汚染物質を追い出すために、圧縮された材料は非常に低温で加熱されます。焼結の第 2 段階では、温度が合金の融点の約 70 ～ 90% まで上昇します。その後、小さな粒子が一致し、結合し、融合するために、その温度が数時間または数日維持されます。焼結の最終段階では、材料が制御された温度増分で非常にゆっくりと冷却されます。
材料のアニーリング
加熱工程の後にはアニーリングの工程が続きます。これは、材料内に残っている残留応力の一部またはすべてを廃棄して材料を強化するために、焼結材料に別の段階的に制御された加熱および冷却プロセスを施すときです。
マグネット仕上げ
上記の焼結磁石は、滑らかで平行な研磨やブロック磁石からの小さな部品の形成に至るまで、ある程度のレベルまたは程度の機械加工で構成されています。磁石の材料は非常に硬くて脆いです (ロックウェル C 57 ～ 61)。そのため、この材料はスライス工程にダイヤモンド砥石が必要であり、研削工程の研磨砥石としても使用されます。スライスのプロセスは非常に正確に実行できるため、通常は研削プロセスが不要になります。欠けやひび割れを減らすために、上記のプロセスは非常に慎重に行う必要があります。
最終的な磁石の構造や形状が、パンのような成形ダイヤモンド砥石による加工に非常に適している場合があります。最終形状の最終結果は砥石車を通過し、砥石車は正確で正確な寸法を提供します。アニールされた製品は、作成したい完成品の形状と寸法に非常に近くなります。ニアネットシェイプは通常、この状態に付けられる名前です。最後の最終機械加工プロセスでは余分な材料が除去され、必要な部分には非常に滑らかな表面が得られます。最後に、表面をシールするために、材料に保護コーティングが施されます。
着磁工程
磁化は仕上げプロセスに続き、製造プロセスが完了すると、外部磁場を生成するために磁石を充電する必要があります。これを実現するためにソレノイドが使用されます。ソレノイドは中空の円筒で、その中にさまざまなサイズや形状の磁石を配置したり、固定具を使用してさまざまな磁気パターンやデザインを与えることができます。磁化された状態でこれらの強力な磁石を扱ったり組み立てたりすることを避けるために、大きなアセンブリを磁化することができます。 。磁界の要件は非常に重要であるため、考慮する必要があります。
投稿時間: 2022 年 7 月 5 日