ferriet mengsel

Als ze 'ferrietmengsel' zeggen, stellen veel mensen zich onmiddellijk het afgewerkte poeder voor in een zak, die alleen maar hoeft te worden gegoten en gecomprimeerd. Dit is misschien wel de meest voorkomende simplistische visie die ik vaak tegenkom onder nieuwe technologen. In feite is dit een heel verhaal dat lang vóór de tas begint. Als het mengsel in productie is, betekent dit dat er al tientallen acceptaties en testbatches mee zijn uitgevoerd, en het is niet alleen maar stof, maar een materiaal met een bepaald lot - of het nu een kern is voor een RF-transformator of een sensorelement. Maar ondanks dit alles is elke nieuwe batch een klein risico, en dit is waarom.

Wat zit er achter het grijze poeder?

De samenstelling bestaat niet alleen uit Fe2O3, oxiden van zink, nikkel, mangaan in een bepaalde verhouding. Dit is in de eerste plaats de geschiedenis van grondstoffen. Dezelfde chemische samenstelling, maar van een ander ijzercarbonaat of -oxide, zal de output na sinteren een andere granulometrie en, cruciaal, verschillende magnetische verliezen opleveren. We hebben ooit twee batches van het mengsel, formeel identiek volgens het paspoort, van twee leveranciers afgenomen. Na persen en sinteren bereikte de spreiding in de initiële magnetische permeabiliteit (μi) 15%. En dit ondanks de ogenschijnlijk strenge GOST. Het kwam allemaal neer op precursoren en de fijnheid van het malen van de componenten vóór het mengen.

Hier schuilt vaak een valkuil voor industrieën die kant-en-klaar inkopenferriet mengsel. Besparingen in het stadium van input van grondstoffen van de leverancier kunnen resulteren in instabiliteit van de parameters van uw eindproduct. Vooral hoogfrequente ferrieten zijn hiervoor gevoelig. Daarom hebben we ons in onze cyclus jarenlang geconcentreerd op de controle van de binnenkomende grondstoffen, en niet alleen op het uiteindelijke mengsel. Het is duurder, maar wel voorspelbaarder.

Trouwens, over stabiliteit. Een ideaal mengsel is een mengsel waarvan de parameters binnen een smalle corridor liggen, niet alleen van batch tot batch, maar ook binnen één batch. Heterogeniteit in vermenging is een plaag. Stel je voor dat in het ene deel van de mal de korrels groter zijn, in het andere deel kleiner. De verdichtingsdichtheid zal anders zijn en tijdens het sinteren ontstaat gegarandeerd vervorming of een scheur. Ik zag dit op oude lintmixers. We zijn overgestapt op planetaire systemen - de situatie is geëgaliseerd, maar de energiekosten zijn ook gestegen.

Van theorie tot workshop: waar het dun is, gaat het kapot

De overgang van een laboratoriumbatch van 5 kg naar een industriële batch van 2 ton is altijd een zoektocht. In het laboratorium mengde ik alles met de hand in een keramische trommel en sinterde het in een kameroven met een ideaal profiel. In de werkplaats staat een mixer met halve kubussen, een tunneloven, met zijn zones, stromen van een beschermende atmosfeer (meestal stikstof) en onvermijdelijke temperatuurgradiënten. En hier beginnen de parameters van het voltooide mengsel, dat je onder ideale omstandigheden hebt ontwikkeld, te "zweven".

Een van de belangrijkste punten zijn bindmiddelen en weekmakers. Ze worden toegevoegdferriet mengselom de samendrukbaarheid te verbeteren en sterkte te geven aan het groene (ongebakken) werkstuk. Het is niet genoeg om toe te voegen: het poeder zal stof genereren, de mal zal onmiddellijk verslijten en het werkstuk zal afbrokkelen tijdens transport op een pallet. Als je het overdrijft, zal het bindmiddel tijdens het sinteren te sterk uitbranden, waardoor poriën achterblijven of zelfs zwelling van het materiaal ontstaat. We hebben het percentage bijna op het oog geselecteerd, op basis van ervaring, het maken van proefpersingen en het observeren van het gedrag van het werkstuk tijdens de warmtebehandeling. Standaard polyvinylalcohol (PVA) is goed, maar hygroscopisch. Ze veranderden de luchtvochtigheid in de werkplaats - en alle instellingen gingen fout.

Een echte casus uit de praktijk. Ooit hebben ze een nieuwe tunneloven geïnstalleerd. Geef het temperatuurprofiel weer volgens het materiaalgegevensblad. De eerste batches zijn voor 30% defect. De kernen waren aan het kromtrekken. Ze begonnen het uit te zoeken. Het bleek dat de leverancierferriet mengselveranderde het type bindmiddel naar een meer hittestabiel exemplaar, maar waarschuwde niet. Het oude profiel met een sterke temperatuurstijging in de burn-outzone van de verbinding was niet geschikt - het nieuwe materiaal vereiste een vlakkere curve. Kleinigheid? Nee, een week stilstand en een hoop bedorven materiaal.

Uitrusting en schaal: een blik vanuit LONGI

Als het gaat om grootschalige productie, zoals bij bedrijven die mijnbouwapparatuur produceren, verschuiven de eisen aan materialen. Wat hier van belang is, is niet zozeer de maximale magnetische permeabiliteit als wel stabiliteit, betrouwbaarheid en, belangrijker nog, de kosten. Neem bijvoorbeeldLONGI-bedrijf(Shenyang Scientific Electromagnetic Company LONGJI LLC), dat sinds 1993 is uitgegroeid tot een grote fabrikant. Op hun websiteljmagnet.ruhet is duidelijk dat het om een serieuze schaal gaat: een oppervlakte van 140.000 m2, ruim 1.200 medewerkers, een productie van ongeveer 4.000 apparaten per jaar.

Voor dergelijke productie, aanbodferriet mengsel- dit is geen zak poeder kopen, maar een langetermijncontract voor duizenden tonnen met strikte controleregels in elke fase. Ik neem aan dat zij, net als veel grote spelers, een goedgekeurde lijst hebben van leveranciers waarvan de technologische processen worden gecontroleerd. Ze zijn geïnteresseerd in een mengsel dat gegarandeerd dezelfde eigenschappen geeft in elk magnetisch circuit voor bijvoorbeeld een baggerstroomomvormer of een magnetisch scheidingssysteem. Er is geen tijd om te experimenteren met nieuwe additieven - we hebben een bewezen "werknemer" nodig. verbinding.

Het zou interessant zijn om te weten of zij, zoals sommigen, verticale integratie toepassen, dat wil zeggen de productie van ferrietpoeders of -mengsels voor hun eigen behoeften via dochterondernemingen. Dit geeft maximale controle, maar vereist ook enorme kapitaalinvesteringen in metallurgische processen. Afgaande op de schaal en specialisatie van de uiteindelijke apparatuur, werken ze hoogstwaarschijnlijk met vertrouwde externe leveranciers van mengsels, maar hebben ze hun eigen krachtige laboratorium voor inkomende en uitgaande controle. Dit is een standaard en redelijke praktijk voor een onderneming van deze omvang.

Mislukkingen als groeipunt

Je kunt niet over de praktijk praten zonder de mislukkingen te herinneren. De meest aanstootgevende opmerking had betrekking op een poging om geld te besparen. We besloten om geen kant-en-klaar gekalibreerd mengsel aan te schaffen, maar basisoxiden en het mengen zelf te doen. De logica was: goedkoper, plus volledige controle. Op papier - ja. In de praktijk hielden ze geen rekening met de noodzaak van ultrafijn en ultra-uniform malen van de componenten vóór het mengen. Onze eigen kogelmolens zorgden niet voor de vereiste dispersie. Als gevolg hiervan waren de magnetische verliezen (Pcv) na het sinteren meerdere malen hoger dan de nominale verliezen. De partij moest worden afgevoerd. We hebben centen bespaard, duizenden verloren en, belangrijker nog, tijd. Conclusie: je moet niet betrokken raken bij de materiaalcreatieketen zonder de volledige cyclus van benodigde apparatuur. Soms is het veiliger om een gespecialiseerde fabrikant te vertrouwenferriet mengsel.

Een andere les is de afhankelijkheid van de menselijke factor. Zelfs bij het automatisch laden van componenten in de mixer kan de operator een fout maken in de bestelling. Oxiden moeten in een strikte volgorde worden geladen voor een betere homogenisatie. Ik heb ooit gezien hoe, als gevolg van een fout in de laadvolgorde, plaatselijke carbonaatinsluitingen in het mengsel ontstonden, die vervolgens tijdens het sinteren aanleiding gaven tot gasbellen in het product. Het proefgloeien van het monster voordat de hele batch in de oven werd geplaatst, heeft ons van een groot defect gered. Dit is een ijzersterke regel.

En natuurlijk de logistiek. Ferrietmengsel is een hygroscopisch materiaal. In de winter opslaan in een onverwarmd magazijn en vervolgens naar een warme werkplaats brengen, leidt tot vochtcondensatie op de deeltjes. Het persen van zo'n mengsel is marteling. Het was noodzakelijk een regel in te voeren voor het verplicht conditioneren van een onverpakte tas in een werkplaatsomgeving gedurende ten minste 24 uur vóór gebruik. Het is een kleinigheid, maar als je het mist, zijn problemen met het persen gegarandeerd.

Een blik in de toekomst van het materiaal

Tegenwoordig wordt er veel gesproken over nanoferrieten en mengsels voor additieve technologieën (3D-printen van magnetische elementen). Dit is zeker veelbelovend, maar voor het grootste deel van de industrie – van elektronica tot zware techniek – klassiekferriet mengselop basis van mangaan-zink- en nikkel-zink-ferrieten. Hun evolutie volgt het pad van een nog grotere stabilisatie van parameters, vermindering van verliezen bij hoge frequenties (voor vermogenselektronica) en aanpassing aan nieuwe, productievere persmethoden, bijvoorbeeld isostatisch.

Ik zie ook een trend naar “aangescherpte” versies. mengsels. Geen universeel materiaal, maar een samenstelling geoptimaliseerd voor de specifieke toepassing van een bepaalde fabrikant. Laten we zeggen voorLONGI-bedrijfeen mengsel met verhoogde mechanische sterkte na het sinteren kan worden ontwikkeld als hun magnetische kernen werken onder trillingsomstandigheden van mijnbouwapparatuur. Dit vereist een nauwe samenwerking tussen de mengselfabrikant en de ingenieurs van de eindproductfabriek.

Uiteindelijk,ferriet mengsel- het betreft geen product, maar een halffabrikaat met een hoge mate van verantwoordelijkheid. De kwaliteit ervan is de sleutel tot de kwaliteit van het hele apparaat waarin het past. En er zijn geen kleine details bij dit proces: van de ertskeuze van de grondstofleverancier tot de temperatuur en atmosfeer in de tunneloven in uw werkplaats. Ervaring ontstaat juist door het begrijpen van deze keten en door de analyse van die zeer “onverklaarbare” dingen. mislukkingen, die in de regel ergens op het kruispunt van technologische fasen een volledig materiële oorzaak hebben.