Como ímã é feito de material, fabricação, criação, história, utilizados, dimensões, de máquina, de História, de Matérias-Primas

Ímã de plano de Fundo de Um ímã é um material que pode exercer uma notável força em outros materiais, sem realmente entrar em contato com eles. Esta força é conhecida como força magnética e pode atrair
como são ímãs feitas

Fundo

Um ímã é um material que pode exercer uma notável força em outros materiais, sem realmente entrar em contato com eles. Esta força é conhecida como força magnética e pode atrair ou repelir. Enquanto todos os conhecidos de materiais de exercer algum tipo de força magnética, é tão pequena que na maioria dos materiais de que não é facilmente perceptível. Com outros materiais, a força magnética é muito maior, e estes são chamados de ímãs. A própria Terra é um grande ímã.

Alguns ímãs, conhecidos como ímãs permanentes, exerce uma força sobre objetos, sem qualquer influência externa. O ferro minério de magnetita, também conhecido como lodestone, é natural de ímã permanente. Outros ímãs permanentes podem ser feitas pelo atendimento de certos materiais a uma força magnética. Quando a força é removida, estes materiais de manter suas próprias propriedades magnéticas. Embora as propriedades magnéticas podem mudar ao longo do tempo ou em temperaturas elevadas, estes materiais são geralmente considerados permanentemente magnetizado, daí o nome.

Outros ímãs são conhecidos como eletroímãs. Eles são feitos em torno de certos materiais com uma bobina de arame. Quando uma corrente elétrica passa pela bobina, estes materiais exercer uma força magnética. Quando a corrente é desligada, a força magnética desses materiais cai para quase zero. Eletroímã materiais retêm pouca, se alguma, propriedades magnéticas, sem um fluxo de corrente elétrica na bobina.

Todos os ímãs têm dois pontos em que a força magnética é maior. Estes dois pontos são conhecidos como os pólos. Para uma forma retangular ou cilíndrica ímã de barra, estes pólos seria em extremidades opostas. Um pólo é chamado o norte-buscando o pólo norte ou pólo, e o outro pólo é chamado o sul de busca, ou o pólo sul. Esta terminologia reflete um dos primeiros usos de materiais magnéticos, tais como lodestone. Quando suspenso, a partir de uma seqüência de caracteres, o pólo norte de estes primeiros bruto bússolas sempre “buscar” ou apontar para o norte. Este auxiliado por marinheiros, em julgar a direção a seguir para chegar a terras distantes e voltar para casa.

Em nossa atual tecnologia, o ímã aplicações incluem bússolas, motores eléctricos, fornos microondas, máquinas operadas por moedas máquinas de venda automática, luz metros para a fotografia, automóveis chifres, televisores, alto-falantes, e gravadores de fita. Uma simples geladeira titular de nota e de um complexo médico ressonância magnética dispositivo usam ímãs.

História

Naturalmente magnéticos lodestone foi estudado e utilizado pelos Gregos como início de 500 a. C. Outras civilizações podem ter sabido disso mais cedo. A palavra ímã é derivado do nome grego magnetis lithos, pedra da Magnésia, referindo-se à região da costa do mar Egeu, na atual Turquia, onde estas pedras magnéticas foram encontrados.

O primeiro uso de uma lodestone como uma bússola é geralmente acredita-se ter ocorrido na Europa em cerca de A. D. 1100 a A. D. 1200. O termo lodestone vem do Anglo-Saxão que significa “líder de pedra”, ou, literalmente, “a pedra que leva.” A palavra Islandesa é leider-stein, e foi utilizado em escritos do período de referência para a navegação de navios.

Em 1600, o cientista inglês William Gilbert confirmou anteriores observações a respeito de pólos magnéticos e concluiu que a Terra era um ímã. Em 1820, o cientista holandês Hans Christian Oersted descobriu a relação entre a eletricidade e o magnetismo, e o físico francês André Ampère mais expandido após esta descoberta em 1821.

No início de 1900, os cientistas começaram a estudar materiais magnéticos outros do que aqueles com base em ferro e aço. Na década de 1930, os investigadores tinham produzido o primeiro poderoso Alnico liga de ímãs permanentes. Ainda mais poderosos ímãs de cerâmica utilizando elementos de terras raras foram formuladas na década de 1970, com mais avanços nessa área, na década de 1980.

Hoje, os materiais magnéticos podem ser feitas para atender a diferentes requisitos de desempenho, dependendo da aplicação final.

Matérias-Primas

Ao fazer ímãs, as matérias-primas são, muitas vezes, mais importante do que o processo de fabricação. Os materiais utilizados na ímãs permanentes (às vezes conhecido como materiais duros, refletindo o início de uso de aços-liga para esses ímãs) são diferentes do que os materiais usados na eletroímãs (algumas vezes conhecida como materiais macios, refletindo o uso de macio, maleável, ferro, esta aplicação).

Ímã Permanente De Materiais

Ímã permanente lodestones conter magnetita, um disco rígido, cristalino, ferro de ferrite mineral que deriva seu magnetismo do efeito do campo magnético da terra tem sobre ele. Várias ligas de aço também pode ser magnetizado. O primeiro grande passo no desenvolvimento mais eficaz do ímã permanente de materiais vieram na década de 1930, com o desenvolvimento de Alnico liga de ímãs. Estes ímãs de tomar o seu nome a partir de símbolos químicos para o alumínio-níquel-cobalto elementos utilizados para fazer a liga. Uma vez que magnetizado, ímãs de Alnico têm entre 5 e 17 vezes a força magnética de magnetita.

Cerâmica ímãs permanentes são feitos a partir de fino pó de ferrita de bário ou estrôncio ferrita formada sob calor e pressão. Sua força magnética é reforçada por alinhar as partículas de pó com um campo magnético forte, durante a formação. Ímãs de cerâmica são comparáveis com os ímãs de Alnico em termos de força magnética e tem a vantagem de ser capaz de ser pressionado em várias formas, sem necessidade de usinagem.

Flexível ímãs permanentes são feitos de pó de ferrita de bário ou estrôncio ferrite misturados em um material de ligação, como a borracha ou plástico flexível, como o cloreto de polivinil.

Na década de 1970, pesquisadores desenvolveram ímãs permanentes feitos de pó de samário cobalto fundida sob a ação do calor. Estes ímãs de tirar vantagem do fato de que o arranjo dos grupos de átomos, chamado de domínios magnéticos, em cristais hexagonais deste material tendem a ser magneticamente alinhados. Devido a esse alinhamento natural, samário-cobalto ímãs podem ser feitas para produzir forças magnéticas 50 vezes mais forte do que a magnetita. Fones de ouvido para os pequenos, pessoal, sistemas de som do uso de samário-cobalto ímãs permanentes. Samário-cobalto ímãs também tem a vantagem de ser capaz de operar em temperaturas mais elevadas do que outros ímãs permanentes, sem perder a sua força magnética.

Semelhante ímãs permanentes foram feitas na década de 1980, usando pó de neodímio-ferro-boro, que produz forças magnéticas quase 75 vezes mais forte do que a magnetita. Estes são os mais poderosos ímãs permanentes disponíveis atualmente no mercado.

Eletroímã Materiais

O ferro puro e ligas de ferro são mais comumente usados em eletroímãs. De silício, ferro e especialmente tratada de ferro-ligas de cobalto são utilizados em baixa freqüência transformadores de potência.

Um especial de óxido de ferro, chamado de uma gama de óxido de ferro, é muitas vezes usado na fabricação de fitas magnéticas para som e gravação de dados. Outros materiais para esta aplicação são:

Outros Materiais Magnéticos

Magnética de fluidos podem ser feitas através do encapsulamento em pó de ferrita de bário partículas em uma única camada de moléculas de uma longa cadeia de polímero de plástico. As partículas são então mantidos em suspensão em um líquido, como água ou óleo. Por causa do plástico encapsulamento, partículas magnéticas deslizar umas sobre as outras com quase nenhum atrito. As partículas são tão pequenas que o normal agitação térmica no líquido, que mantém as partículas de decantação. Magnética de fluidos são utilizados em várias aplicações

Fabricação
Processo

Assim como os materiais são diferentes para diferentes tipos de ímãs, os processos de fabricação também são diferentes. Muitos eletroímãs são lançados através de norma técnicas de fundição do metal. Flexível ímãs permanentes são formados em um processo de extrusão de plástico em que os materiais são misturados e aquecidos, e forçado através de uma abertura em forma de sob pressão.

Alguns ímãs são formadas utilizando uma versão modificada em pó metalurgia processo no qual finamente metal em pó é submetido a pressão, o calor, e as forças magnéticas para formar o final do ímã. Aqui está um típico em pó metalurgia processo utilizado para produzir poderosas de neodímio-ferro-boro ímãs permanentes, com seção transversal de áreas de cerca de 3-10 polegadas quadradas (20-65 sq cm):

Preparar o metal em pó

  • 1 quantidades apropriadas de neodímio, ferro e boro são aquecidos a fusão em um vácuo. O vácuo impede qualquer reação química entre o ar e a fusão de materiais que possam contaminar o final de liga de metal.
  • 2 uma Vez que o metal tem arrefeceu e solidificou, ele é quebrado e triturados em pequenos pedaços. As peças pequenas são, em seguida, moído em um pó fino em um moinho de bolas.

Pressionando

  • 3 O metal em pó é colocado em um molde, chamado de morrer, que é o mesmo comprimento e a largura (ou diâmetro, para a segunda rodada ímãs) como acabado ímã. Uma força magnética é aplicada para o material em pó para alinhar as partículas de pó. Enquanto a força magnética está sendo aplicado, o pó é prensado a partir da parte superior e inferior com hidráulico ou mecânico de carneiros para comprimir para dentro de cerca de 0,125 polegadas (0,32 cm) de seu final de espessura. Típico pressões são cerca de 10.000 psi 15.000 psi (70 MPa 100 MPa). Algumas formas são feitas colocando-se o material em pó em uma estrutura flexível e hermético, evacuados recipiente e pressionando-o em forma de líquido ou de gás de pressão. Isso é conhecido como largura de banda instantânea de compactação.

Aquecimento

  • 4 comprimido “slug” de metal em pó é removido da matriz e colocado em um forno. O processo de aquecimento comprimido metais em pó, para transformá-los em fundidas, peças de metal sólido é chamado de sinterização. Geralmente, o processo consiste em três etapas. Na primeira fase, o comprimido material é aquecido a uma temperatura baixa lentamente a unidade de qualquer umidade ou outros contaminantes que podem ter sido preso durante o processo de prensagem. Na segunda etapa, a temperatura é aumentada para cerca de 70-90% do ponto de fusão da liga de metal e mantida ali por um período de várias horas ou vários dias, para permitir que as pequenas partículas fundir. Finalmente, o material é resfriado lentamente em controlada, passo-a-passo incrementos de temperatura.

Recozimento

  • 5 O material sinterizado, em seguida, submetido a um segundo controlado de aquecimento e arrefecimento processo conhecido como recozimento. Este processo remove quaisquer tensões residuais no material e o fortalece.

Acabamento

  • 6 O material recozido é muito perto de terminar de forma e dimensões desejadas. Esta condição é conhecida como “nearnet” forma. Um final de processo de usinagem remove qualquer excesso de material e produz uma superfície lisa, onde seja necessário. O material é, então, dado um revestimento protetor para selar as superfícies.

De magnetização

  • 7 Até este ponto, o material é apenas um pedaço de comprimidos e de metal em fusão. Mesmo que ele foi submetido a uma força magnética durante a prensagem, que a força não magnetizar o material, ele simplesmente alinhados à solta partículas de pó. Para transformá-lo em um ímã, o pedaço é colocado entre os pólos de um poderoso eletroímã e orientada na direção desejada de magnetização. O eletroímã, em seguida, é energizado por um período de tempo. A força magnética alinha os grupos de átomos, ou domínios magnéticos, dentro do material para fazer a peça em um forte ímã permanente.

Controle De Qualidade

Cada etapa do processo de fabricação é monitorado e controlado. A sinterização e recozimento processos são especialmente críticas para o final, mecânicos e propriedades magnéticas do ímã, e as variáveis de tempo e temperatura deve ser controlado de perto.

Materiais Perigosos,
Subprodutos, e
Reciclagem

O bário e o bário, compostos usados para fazer ferrite de bário ímãs permanentes são tóxicos e são considerados materiais tóxicos. Empresas de tomada de ímãs de ferrite de bário deve tomar precauções especiais no armazenamento, manuseio e descarte de resíduos de bário produtos.

Eletroímãs geralmente pode ser reciclado ao reciclar o componente de núcleos de ferro e de cobre, a fiação da bobina. Parcial de reciclagem de ímãs permanentes pode ser conseguido através de removê-los a partir de equipamentos obsoletos e de usá-los novamente no equipamento similar novo. Nem sempre isso é possível, no entanto, e uma abordagem mais abrangente para a reciclagem de ímãs permanentes precisa ser desenvolvido.

O Futuro

Os investigadores continuam a procurar ainda mais ímãs poderosos do que os disponíveis hoje. Uma das aplicações dos mais poderosos ímãs permanentes seria o desenvolvimento de pequenas, de alto torque de motores elétricos para alimentado por bateria de robôs industriais e portátil unidades de disco do computador. Mais poderosos eletroímãs podem ser usados para a levitação e de propulsão de trens de alta velocidade usando campos magnéticos pulsantes. Tais trens, às vezes chamado de os trens maglev, seria apoiado e guiado por uma central, magnético “trilho”.” Que se mover sem contato com o trilho, eliminando o atrito mecânico e de ruído. Campos magnéticos pulsantes também pode ser utilizado para lançar satélites ao espaço, sem depender de caro e pesado de reforço de foguetes.

Mais poderosos ímãs também poderiam ser usados como ferramentas de pesquisa para o desenvolvimento de outros novos materiais e processos. Intensa pulsada ímã campos estão actualmente a ser utilizados em pesquisas de fusão nuclear para conter a quente, em reacção nuclear de plasma que de outra forma iria derreter qualquer material sólido navio. Campos magnéticos também podem ser usados na pesquisa de materiais para o estudo do comportamento dos semicondutores usados na eletrônica para determinar os efeitos da tomada de micro-empresas de circuitos integrados.

Onde Saber Mais

Livros

Brady, George S. e Henrique R. Clauser. Materiais Manual, 12ª Ed. McGraw-Hill, 1986.

Braithwaite, Nicholas e Graham Weaver, eds. Materiais Eletrônicos. Butterworths, 1990.

Campbell, Pedro. Ímã permanente de Materiais e o Seu Design. Cambridge University Press, 1994.

Verschuur, Gerrit L. Oculto Atração: a História e O Mistério do Magnetismo. Oxford University Press, 1993.

Periódicos

Boebinger, Greg, Al Passner, e Joze Bevk. “A Construção Do Mundo-Registro De Ímãs.” Scientific American de junho de 1995, pp. 58-66.

Duplessis, João. “Uma Proposta Atraente.” O Projeto da máquina, junho 11, 1993, p. 46.

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