Comprensione del magnetismo residuo e del circuito residuo nell'acciaio
Il magnetismo svolge un ruolo cruciale in molte applicazioni industriali, in particolare quando si maneggiano materiali in acciaio. Due concetti importanti in questo campo sono il magnetismo residuo e i circuiti residui. Questo articolo esplorerà questi fenomeni, i loro effetti su diversi tipi di acciaio e i metodi per affrontarli in applicazioni pratiche.
Quando viene applicato un campo magnetico positivo, gli ioni magnetici iniziano ad allinearsi.
Più potente è il campo magnetico, più strettamente sono allineati gli ioni. Se tutti gli ioni sono allineati, si dice che il materiale è magneticamente saturo (Punto b).
Quando il campo magnetico esterno viene rimosso, gli ioni non ritornano al loro stato casuale. Ciò lascia un po' di magnetismo residuo nel materiale, un effetto noto come rimanenza (Punto c nella Figura 3:).
Magnetismo residuo
Il magnetismo residuo è definito come la quantità di magnetizzazione lasciata indietro dopo aver rimosso il campo magnetico esterno. In altre parole, il valore della densità di flusso trattenuta dal materiale magnetico è chiamato Magnetismo Residuo e la capacità di trattenere questo magnetismo è chiamata Ritentività del materiale
Gauss è un'unità di misura della densità del flusso magnetico. Prese il nome dal matematico e fisico tedesco Carl Friedrich Gauss nel 1936. Il Sistema Internazionale di Unità (SI), che usa il tesla (simbolo T) come unità di misura della densità del flusso magnetico.
1 tesla = 10,000 gauss
| Intensità di campo (gauss) | Effect |
| > 200 | Magnete permanente |
| ~ 20-40 | Bastoncini di graffetta |
| > 15 | I piccoli componenti metallici si attaccano |
| > 10 | Piccoli trucioli di metallo si attaccano |
| >4 | Bastoncini di polvere di metallo |
| ~ 40-50 | Interferisce con la saldatura ad arco |
| ~ 0,3-0,6 | Intensità del campo della Terra |
Acciaio ad alto e basso tenore di carbonio
Gli acciai a basso tenore di carbonio hanno una piccola isteresi e il magnetismo residuo è basso. Il loro magnetismo residuo non è stabile e si disperderà naturalmente. Gli acciai "per utensili" ad alto tenore di carbonio che si possono trovare in cuscinetti, ingranaggi, lame di coltelli "manterranno" più magnetismo residuo e hanno la tendenza a creare un circuito residuo che potrebbe richiedere un traferro sulle scarpe polari per far cadere in modo efficiente la parte.
Circuito residuo: un fenomeno temporaneo
Un circuito residuo è una condizione temporanea che si verifica principalmente negli acciai ad alto tenore di carbonio. Crea un circuito di flusso magnetico autosostenibile anche quando il magnete è spento. In questo scenario, il flusso magnetico segue un circuito chiuso dal polo nord del magnete permanente, attraverso il materiale in acciaio e torna al polo sud.
A differenza del magnetismo residuo, i circuiti residui si dissipano una volta che la parte si separa dal magnete. Tuttavia, possono causare problemi con il rilascio della parte nelle applicazioni di movimentazione magnetica.
Tipi di acciaio e loro proprietà magnetiche
Acciaio al carbonio (A36, A529, A572, 1020, 1045, 4130)
- Acciaio a basso tenore di carbonio (0.05%-0.25% di carbonio): piccola isteresi, magnetismo residuo basso e instabile
- Acciaio al carbonio medio (0.29%-0.54% di carbonio): proprietà magnetiche moderate
- Acciaio ad alto tenore di carbonio (0.55%-0.95% di carbonio): magnetismo residuo più elevato, soggetto a circuiti residui
Acciai legati (4140, 4150, 4340, 9310, 52100)
- Magnetismo residuo e circuiti residui possibili
Acciai per utensili (D2, H13, M2)
- Magnetismo residuo e circuiti residui possibili
Acciaio inossidabile
- Serie 300: Non magnetico
- Serie 400: significativa riduzione della forza magnetica
Acciai ad altissima resistenza (UHSS)
- Durezza eccezionale (50-65+ HRC) e limite di snervamento
- Le varianti martensitiche e TWIP possono avere fino allo 0.8% di contenuto di carbonio, portando a fenomeni di circuito residuo
- Può causare usura sulle superfici della pinza magnetica
Affrontare il magnetismo residuo e i circuiti residui
Vibrazione
Le vibrazioni e gli urti dovuti alla manipolazione possono riportare i domini al loro schema di dispersione naturale. Un piccolo pezzo di acciaio può essere fatto vibrare per smagnetizzarlo. A volte anche il movimento e la manipolazione della parte attraverso una linea di assemblaggio sono sufficienti per rimuovere qualsiasi residuo.
calore
Il calore generato da processi quali stampaggio a caldo, formatura a caldo, saldatura, forni di verniciatura, lavorazioni meccaniche, tempra ad alta frequenza e trattamenti termici può spesso rimuovere qualsiasi magnetismo residuo lasciato dalla manipolazione con una pinza magnetica.
Tutti i ferromagneti hanno una temperatura di Curie, ovvero la temperatura alla quale la proprietà ferromagnetica scompare a causa dell'agitazione termica. A questa temperatura, gli atomi del materiale vibrano abbastanza forte da smobilitare piccole zone magnetiche chiamate "domini" nel materiale.
Smagnetizzare
Un degausser è un solenoide elettrico (bobina) alimentato da corrente che può essere utilizzato per smagnetizzare materiali magnetici. È disponibile in molte forme per soddisfare tutti i requisiti industriali, tra cui utensile, portatile, a penna e da tavolo. In tutti i casi, la corrente produce un campo magnetico e la forza e la polarità si alternano per ricomporre gli ioni all'interno della parte.
Lacune d'aria
Nei circuiti residui, l'inserimento di un traferro o di materiale non ferroso tra i poli magnetici e l'acciaio può interrompere il circuito.
Rivestimenti specializzati
Per gli acciai ad alto tenore di carbonio soggetti a circuiti residui, Magswitch offre rivestimenti per le scarpe polari per migliorare il distacco dei componenti.
Superfici resistenti all'usura
Per i materiali UHSS, i cuscinetti antiusura sacrificali progettati appositamente possono proteggere le superfici delle pinze magnetiche.
Conclusione
La comprensione del magnetismo residuo e dei circuiti residui è fondamentale per gestire efficacemente i materiali in acciaio nelle applicazioni industriali. Gli acciai a basso tenore di carbonio presentano generalmente problemi minimi, mentre gli acciai ad alto tenore di carbonio e gli acciai per utensili richiedono maggiore attenzione. Applicando tecniche e tecnologie appropriate, questi fenomeni magnetici possono essere gestiti efficacemente, garantendo operazioni fluide nella movimentazione e lavorazione dell'acciaio.
Per soluzioni specifiche ai problemi di magnetismo residuo o di circuiti residui, consultate i nostri esperti di manipolazione magnetica, che possono analizzare l'intero processo e consigliarvi approcci personalizzati.
Gli ingegneri applicativi Magswitch possono aiutarti con una soluzione per la tua applicazione comprendendo il tuo processo dall'inizio alla fine. Se sei interessato a saperne di più su come Magswitch può aiutarti a risolvere le sfide con il magnetismo residuo o il circuito residuo, contattaci a sales@magswitch.com. Abbiamo un team di esperti pronti ad assisterti per qualsiasi domanda o richiesta tu possa avere. Puoi anche sfogliare il nostro catalogo come le pinze magnetiche Magswitch vengono utilizzate in diversi settori e applicazioni.
Domande Frequenti
Come faccio a determinare il contenuto di carbonio nel mio acciaio?
Il team di Magswitch Engineering ha compilato un database sulla chimica dei metalli per molti tipi comuni di acciaio e può aiutarti a dimensionare il magnete e a stimare correttamente una riduzione in base all'esatta qualità del materiale.
Stabilire il contenuto di carbonio nell'acciaio è fondamentale per comprenderne le caratteristiche e l'idoneità per diversi utilizzi. Ecco varie tecniche comunemente impiegate:
- Analisi di combustione (metodo LECO): questo metodo prevede l'incenerimento di un campione di acciaio in un flusso di ossigeno per creare anidride carbonica (CO2). La quantità di CO2 viene quindi accertata utilizzando l'assorbimento infrarosso, fornendo una misura accurata del contenuto di carbonio
- Spettroscopia di emissione ottica (OES): un piccolo pezzo del campione di acciaio viene vaporizzato con una scintilla elettrica o un arco, dando origine a un plasma. Le emissioni luminose di questo plasma vengono esaminate per valutare il contenuto di carbonio
- Spettroscopia di assorbimento infrarosso: come per l'analisi della combustione, questo approccio si basa sul rilevamento della luce infrarossa assorbita dalla CO2 prodotta dall'incenerimento del campione di acciaio
- Spettroscopia a fluorescenza a raggi X (XRF): questa tecnica non invasiva impiega i raggi X per stimolare gli atomi nell'acciaio, portando all'emissione di raggi X secondari. Questi raggi X secondari vengono studiati per accertare il contenuto di carbonio
- Spark Testing: questo approccio relativamente qualitativo prevede lo sfregamento dell'acciaio contro una mola per generare scintille. L'analisi dei modelli di scintille può suggerire il contenuto di carbonio se confrontato con gli standard stabiliti
Ognuno di questi metodi offre vantaggi e svantaggi distinti, il che significa che la scelta sarà basata sulla precisione richiesta, sull'attrezzatura a disposizione e sull'applicazione prevista.
Il magnetismo residuo influisce sulla saldatura ad arco?
Se applicato correttamente con la corretta selezione dell'utensile Magswitch, la saturazione dell'utensile corrisponde alla profondità del campo magnetico che corrisponde allo spessore del materiale su cui si sta lavorando, riducendo al minimo il "flusso disperso" che influenza il soffio dell'arco o la deviazione dell'arco nella saldatura ad arco.
Che cosa è il flusso magnetico disperso?
Il flusso magnetico disperso, noto anche come campo magnetico disperso, è la porzione del campo magnetico che diverge dal suo percorso previsto, che può verificarsi in vari contesti come dispositivi elettrici o attorno a magneti permanenti. I punti chiave da considerare includono:
Origine: Ha origine dalla magnetizzazione interna dei magneti o dalle correnti nei conduttori.
Impatto: Questo flusso può interrompere il funzionamento dei dispositivi elettronici e dei sensori adiacenti, causando errori o malfunzionamenti.
mitigazione: Per ridurre il flusso magnetico disperso, è possibile utilizzare schermature, selezionare materiali ad alta permeabilità e progettare circuiti per limitare le perdite.
Che cosa sono l'arco magnetico o la deviazione dell'arco?
La deviazione dell'arco nella saldatura, spesso definita come soffiaggio dell'arco, si verifica quando l'arco di saldatura devia dal percorso previsto. Ciò può essere causato da vari fattori, tra cui disturbi nel campo magnetico attorno all'area di saldatura. Il soffiaggio dell'arco si verifica quando il campo magnetico è disturbato da fonti esterne, portando alla deviazione dell'arco. Può causare problemi come mancanza di penetrazione della radice, mancanza di fusione, sottosquadri e pori. Il soffiaggio dell'arco può causare un cordone di saldatura irregolare, una penetrazione ridotta e difetti come porosità e crepe.
