miscela di ferrite

Quando dicono “miscela di ferrite?”, molti immaginano subito la polvere finita in un sacchetto, che deve solo essere versata e compressa. Questa è forse la visione semplicistica più comune che vedo spesso tra i nuovi tecnologi. In realtà, questa è tutta una storia che inizia molto prima della borsa. Se la miscela è arrivata alla produzione, significa che con essa sono già state effettuate dozzine di accettazioni e lotti di prova, e non si tratta solo di polvere, ma di un materiale con un determinato destino, che si tratti di un nucleo per un trasformatore RF o di un elemento sensore. Ma nonostante tutto ciò, ogni nuovo lotto rappresenta un piccolo rischio, ed ecco perché.

Cosa c'è dietro la polvere grigia?

La composizione non è solo Fe2O3, ossidi di zinco, nichel, manganese in una certa proporzione. Questa è, prima di tutto, la storia delle materie prime. La stessa composizione chimica, ma composta da un diverso carbonato o ossido di ferro, darà all'output dopo la sinterizzazione una diversa granulometria e, soprattutto, diverse perdite magnetiche. Una volta abbiamo prelevato due lotti della miscela, formalmente identici secondo il passaporto, da due fornitori. Dopo la pressatura e la sinterizzazione, la dispersione della permeabilità magnetica iniziale (μi) ha raggiunto il 15%. E questo nonostante il GOST apparentemente severo. Tutto dipendeva dai precursori e dalla finezza della macinazione dei componenti prima della miscelazione.

C'è spesso una trappola qui per le industrie che acquistano prodotti già prontimiscela di ferrite. Il risparmio nella fase di input delle materie prime dal fornitore può comportare l'instabilità dei parametri del prodotto finale. Le ferriti ad alta frequenza sono particolarmente sensibili a questo. Pertanto, da molti anni, nel nostro ciclo ci concentriamo sul controllo delle materie prime in ingresso, e non solo della miscela finita. È più costoso, ma più prevedibile.

A proposito, sulla stabilità. Una miscela ideale è quella i cui parametri si trovano all'interno di uno stretto corridoio non solo da un lotto all'altro, ma anche all'interno di un lotto. L’eterogeneità della miscelazione è una piaga. Immagina che in una parte dello stampo i granuli siano più grandi, nell'altra siano più piccoli. La densità di compattazione sarà diversa e durante la sinterizzazione ciò causerà sicuramente deformazioni o crepe. L'ho visto sui vecchi mixer a nastro. Siamo passati a quelli planetari: la situazione si è stabilizzata, ma anche i costi energetici sono aumentati.

Dalla teoria al laboratorio: dove è sottile, si rompe

Il passaggio da un lotto di laboratorio di 5 kg a un lotto industriale di 2 tonnellate è sempre una sfida. In laboratorio ho mescolato il tutto a mano in un tamburo di ceramica e l'ho sinterizzato in un forno a camera con un profilo ideale. Nell'officina c'è un mescolatore mezzo cubo, un forno a tunnel, con le sue zone, flussi di atmosfera protettiva (solitamente azoto) e inevitabili gradienti di temperatura. E qui i parametri della miscela finita, che hai sviluppato in condizioni ideali, iniziano a “galleggiare”.

Uno dei punti chiave sono i leganti e i plastificanti. Vengono aggiuntimiscela di ferriteper migliorare la comprimibilità e conferire robustezza al pezzo crudo (crudo). Non è sufficiente aggiungere: la polvere genererà polvere, lo stampo si consumerà all'istante e il pezzo si sbriciolerà durante il trasporto su un pallet. Se si esagera, durante la sinterizzazione il legante brucerà troppo intensamente, lasciando pori o addirittura provocando rigonfiamento del materiale. Abbiamo selezionato la percentuale quasi a occhio, in base all'esperienza, effettuando pressature di prova e osservando il comportamento del pezzo durante il trattamento termico. L'alcol polivinilico standard (PVA) è buono, ma igroscopico. Hanno cambiato l'umidità nell'officina e tutte le impostazioni sono andate storte.

Un caso reale dalla pratica. Una volta installato un nuovo forno a tunnel. Visualizzare il profilo della temperatura secondo la scheda tecnica del materiale. I primi lotti sono difettosi al 30%. I nuclei si stavano deformando. Cominciarono a capirlo. Si è scoperto che il fornitoremiscela di ferriteha cambiato il tipo di legante con uno più stabile al calore, ma non ha avvisato. Il vecchio profilo con un forte aumento della temperatura nella zona di combustione dell'incollaggio non era adatto: il nuovo materiale richiedeva una curva più piatta. Una sciocchezza? No, una settimana di inattività e un sacco di materiale rovinato.

Attrezzatura e scala: una vista da LONGI

Quando si tratta di produzione su larga scala, come nelle imprese che producono attrezzature minerarie, i requisiti per i materiali cambiano. Ciò che è importante qui non è tanto la massima permeabilità magnetica quanto la stabilità, l'affidabilità e, soprattutto, il costo. Ad esempio, prendiSocietà LONGI(Shenyang Scientific Electromagnetic Company LONGJI LLC), che è diventata un grande produttore dal 1993. Sul loro sito webljmagnet.ruè chiaro che le dimensioni sono serie: una superficie di 140.000 mq, più di 1.200 dipendenti, una produzione di circa 4.000 unità di attrezzature all'anno.

Per tale produzione, fornituramiscela di ferrite- non si tratta dell'acquisto di un sacco di polvere, ma di un contratto a lungo termine per migliaia di tonnellate con rigide norme di controllo in ogni fase. Presumo che loro, come molti grandi attori, dispongano di un elenco approvato di fornitori i cui processi tecnologici vengono controllati. Sono interessati a una miscela che garantisca le stesse proprietà in ciascun circuito magnetico, ad esempio, per un convertitore di potenza per draga o un sistema di separazione magnetica. Non c'è tempo per sperimentare nuovi additivi: abbiamo bisogno di un "lavoratore" collaudato. composto.

Sarebbe interessante sapere se, come alcuni, praticano l'integrazione verticale, cioè la produzione di polveri o miscele di ferrite per i propri bisogni attraverso filiali. Ciò offre il massimo controllo, ma richiede anche enormi investimenti di capitale nei processi metallurgici. A giudicare dalle dimensioni e dalla specializzazione nell'attrezzatura finale, molto probabilmente lavorano con fornitori esterni di miscele di fiducia, ma dispongono di un proprio potente laboratorio per il controllo in entrata e in uscita. Questa è una pratica standard e ragionevole per un'impresa di queste dimensioni.

I fallimenti come punto di crescita

Non puoi parlare di pratica senza ricordare i fallimenti. Quello più offensivo riguardava il tentativo di risparmiare denaro. Abbiamo deciso di acquistare non una miscela calibrata già pronta, ma ossidi di base e di eseguire noi stessi la miscelazione. La logica era: più economico, più pieno controllo. Sulla carta sì. In pratica, non hanno tenuto conto della necessità di una macinazione ultrafine e ultrauniforme dei componenti prima della miscelazione. I nostri mulini a sfere non fornivano la dispersione richiesta. Di conseguenza, dopo la sinterizzazione, le perdite magnetiche (Pcv) erano molte volte superiori a quelle nominali. Il lotto doveva essere smaltito. Abbiamo risparmiato centesimi, perso migliaia e, soprattutto, tempo. Conclusione: non dovresti essere coinvolto nella catena di creazione del materiale senza il ciclo completo delle attrezzature necessarie. A volte è più sicuro affidarsi a un produttore specializzatomiscela di ferrite.

Un'altra lezione è la dipendenza dal fattore umano. Anche con il caricamento automatizzato dei componenti nel mixer, l'operatore potrebbe commettere un errore nell'ordine. Gli ossidi devono essere caricati in un ordine rigoroso per una migliore omogeneizzazione. Una volta ho visto come, a causa di un errore nell'ordine di caricamento, si formassero nella miscela inclusioni locali di carbonato che poi, durante la sinterizzazione, davano origine a sacche di gas all'interno del prodotto. La ricottura di prova del campione prima di mettere l'intero lotto nel forno ci ha salvato da un grave difetto. Ora questa è una regola ferrea.

E, naturalmente, la logistica. La miscela di ferrite è un materiale igroscopico. Lo stoccaggio in un magazzino non riscaldato in inverno e il successivo trasporto in un'officina calda provoca la formazione di condensa sulle particelle. Pressare una tale miscela è una tortura. È stato necessario introdurre una regola di condizionamento obbligatorio della borsa non imballata in un ambiente di officina per almeno 24 ore prima dell'uso. È una piccola cosa, ma se la sbagli i problemi con il pressing sono garantiti.

Uno sguardo al futuro del materiale

Oggigiorno si parla molto di ferriti di dimensioni nanometriche e di miscele per tecnologie additive (stampa 3D di elementi magnetici). Questo è certamente promettente, ma per la maggior parte dell'industria, dall'elettronica all'ingegneria pesante, è classicomiscela di ferritea base di ferriti manganese-zinco e nichel-zinco. La loro evoluzione segue il percorso di una stabilizzazione ancora maggiore dei parametri, della riduzione delle perdite alle alte frequenze (per l'elettronica di potenza) e dell'adattamento a nuovi metodi di pressatura più produttivi, ad esempio isostatico.

Vedo anche una tendenza verso quelli “affilati”. miscele. Non un materiale universale, ma una composizione ottimizzata per l'applicazione specifica di un particolare produttore. Diciamo perSocietà LONGIè possibile sviluppare una miscela con maggiore resistenza meccanica dopo la sinterizzazione se i loro nuclei magnetici funzionano in condizioni di vibrazione delle attrezzature minerarie. Ciò richiede una stretta collaborazione tra il produttore della miscela e gli ingegneri dell’impianto di produzione del prodotto finale.

In definitiva,miscela di ferrite- questo non è un prodotto, ma un semilavorato con un alto grado di responsabilità. La sua qualità è la chiave della qualità dell'intero dispositivo in cui si inserirà. E in questo processo non ci sono piccoli dettagli: dalla scelta del minerale dal fornitore della materia prima alla temperatura e all'atmosfera nel forno a tunnel della vostra officina. L'esperienza arriva proprio attraverso la comprensione di questa catena e attraverso l'analisi di quelle cose così “inspiegabili”. fallimenti che, di regola, hanno una causa completamente materiale da qualche parte all'incrocio delle fasi tecnologiche.