جدول المحتويات
هناك خياران من المغناطيس الذي يشيع استخدامه في المحركات ذات درجة الحرارة العالية أو في صناعة الطيران: Sm1Co5 و Sm2Co17. كلاهما من مغناطيس السماريوم والكوبالت (SmCo)، وهو نوع من المغناطيسات الأرضية النادرة. يمثل الرقم في الاسم النسبة الذرية بين السماريوم (Sm) والكوبالت (Co). بالنسبة للمهندس الذي يختار مغناطيسًا مناسبًا لمحرك أو لمكونات الطيران، من الضروري فهم الفرق بين نوعي المغناطيس.
يمثل Sm1Co5 نسبة 1:5 من السماريوم إلى الكوبالت، وهو النوع الأقدم، بينما يمثل Sm2Co17 نسبة 2:17، وهو النوع الأحدث والأكثر استخدامًا.
بالمقارنة مع مغناطيس Nd FeB الشائع، فإن القوة المغناطيسية لمغناطيس SmCo أضعف. ومع ذلك، فإن مقاومة مغناطيس SmCo للحرارة ومقاومة التآكل أفضل من مغناطيس Nd FeB، مما يجعله خيارًا موثوقًا به في البيئات ذات درجات الحرارة العالية أو البيئات المسببة للتآكل. على الرغم من أن سعر مغناطيس SmCo أعلى، إلا أنه لا يمكن الاستغناء عنه في التطبيقات المتطورة مثل الفضاء والمعدات الطبية والتطبيقات الدفاعية. يستمر الطلب على مغناطيس SmCo في النمو بسبب محرك السيارة الكهربائية والطائرات بدون طيار والأدوات الدقيقة.
1. ما هو مغناطيس Sm1Co5؟
سم1كو5 في ستينيات القرن العشرين، وهو أول مغناطيس سماريوم-كوبالت تم اكتشافه. وهو يحتوي على السماريوم والكوبالت فقط. يكون منتج الطاقة الخاص به في مستوى متوسط، وهو 16-25 ميغاواط، وتبلغ درجة حرارة التشغيل القصوى 250 درجة مئوية. كما أنه مقاوم للصدأ لأنه لا يحتوي على أي حديد، ولا يحتاج إلى طبقة واقية. وتُعد الخاصية الخالية من الحديد مهمة في صناعة المحيطات أو الصناعة الكيميائية لأنها يمكن أن تقلل من تكلفة المعالجة السطحية حتى في بيئة تآكل. منتج الطاقة الذي يتراوح بين 16 و25 ميغاواط من الطاقة يكفي للتطبيقات الصناعية العامة.
كما أنها مناسبة أيضًا لطلبات الدفعات الصغيرة أو أخذ العينات حيث يمكن معالجتها بسهولة إلى حلقات رقيقة الجدران أو حلقات صغيرة أو مكونات أخرى ذات شكل معقد، وهي شائعة الاستخدام في المعدات البحرية والمضخات الكيميائية وغيرها من الأدوات التي تعمل في بيئة التفريغ.
على الرغم من أن تكلفة التشغيل الآلي أقل، إلا أن تكلفة المواد أعلى من تكلفة مغناطيس Sm2Co17 بسبب ارتفاع محتوى الكوبالت. وهذا هو السبب في استبدال مغناطيس Sm1Co5 في السوق، ولكنه لا يزال ضروريًا في تطبيقات محددة.
2. ما هو مغناطيس Sm2Co17؟
سم2كو17 هو النوع الأحدث وهو شائع في السوق اليوم. وإلى جانب السماريوم والكوبالت، فإنه يحتوي أيضًا على كميات صغيرة من النحاس والحديد والزركونيوم. منتج الطاقة الخاص به قوي، وهو 22-32 ميجاوات، وتبلغ درجة حرارة التشغيل القصوى 350 درجة مئوية. وبسبب خاصية احتوائه على الحديد، قد يصدأ في البيئة الرطبة، ويوصى بإضافة طبقة واقية.
يمكن أن تؤدي إضافة كميات صغيرة من النحاس والحديد والزركونيوم إلى تحسين ناتج القوة المغناطيسية والاستقرار الحراري، وهذا هو السبب في كونه خيارًا افتراضيًا في معظم الصناعات والهندسة، ليحل محل المكانة المهيمنة لمغناطيس Sm1Co5.
معامل درجة حرارة المغناطيس Sm2Co17 أقل من معامل درجة حرارة المغناطيس Sm1Co5. يشير ذلك إلى أن الانخفاض في ناتج القوة المغناطيسية يكون أقل عند زيادة درجة حرارة العمل. وهو أمر ضروري في التطبيقات ذات التقلبات الكبيرة في درجة حرارة العمل، مثل المستشعرات المدمجة في محركات الطائرات.
إن ناتج قوته المغناطيسية القوية ومقاومته العالية للحرارة القصوى تجعله يستخدم على نطاق واسع في محرك السيارة الكهربائية، ومكونات الأقمار الصناعية، والروبوت الصناعي.
3. مزايا ومساوئ مغناطيس Sm1Co5
تتمثل ميزة مغناطيس Sm1Co5 في "استبدال الآلات بالقوة المغناطيسية". التضحية بإخراج القوة المغناطيسية في مقابل مرونة أفضل في التشغيل الآلي ومقاومة التآكل.
|
المزايا |
العيوب |
|
مقاومة الصدأ |
ناتج الطاقة الضعيفة والقوة المغناطيسية |
|
سهولة معايرة المجالات المغناطيسية |
درجة حرارة التشغيل القصوى 250 درجة مئوية فقط |
|
سهلة التحويل إلى شكل معقد |
تكلفة أعلى بسبب التركيبة الأعلى من الكوبالت |
وعلى الرغم من ضعف القوة المغناطيسية، إلا أن خاصية خلوها من الحديد أكثر أهمية في بعض الصناعات، مثل المعدات الطبية.
كما أن خاصية الإكراه تجعله يؤدي أداءً أفضل في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في المجال المغناطيسي، مثل ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ومسرّع الجسيمات.
4. مزايا ومساوئ مغناطيس Sm2Co17
يتم عكس ميزة مغناطيس Sm2Co17 مع مغناطيس Sm1Co5. إخراج القوة المغناطيسية ومقاومة الحرارة القصوى هي الأولوية الأولى، والتكلفة هي صعوبة المعالجة والحساسية للرطوبة.
|
المزايا |
العيوب |
|
منتج الطاقة القوية والقوة المغناطيسية |
يلزم وجود طبقة واقية في بيئة الرطوبة |
|
يمكن أن تصل درجة حرارة العمل القصوى إلى 350 درجة مئوية |
أكثر صعوبة في التشغيل الآلي أو التشكيل بسبب طبيعته الهشة |
|
معامل درجة الحرارة المنخفضة (أكثر استقرارًا في القوة المغناطيسية عند تغير درجة حرارة العمل) |
تعد إضافة طبقة واحدة من طبقة واقية من النيكل والنحاس والنيكل كافية لتقليل الصدأ في معظم الحالات، وبالتالي فإن الزيادة في التكلفة محدودة.
على الرغم من أنها هشة بطبيعتها، إلا أن استخدام أدوات القطع الماسية والطحن البطيء يمكن أن يقلل بشكل فعال من خطر تقطيع الزوايا.
5. كيف تختار بين مغناطيسي Sm1Co5 و Sm2Co17؟
لا توجد أفضلية بين نوعين من المغناطيس. والشاغل الرئيسي هو المتطلبات وبيئة التطبيق.
|
الحالة |
الاختيار |
|
تتطلب قوة مغناطيسية أقوى |
سم2كو17 |
|
درجة حرارة العمل أعلى من 250 درجة مئوية |
سم2كو17 |
|
بيئة رطبة ولن تضيف طبقة واقية |
سم1كو5 |
|
تتطلب شكلاً معقدًا/جدارًا أرفع |
سم1كو5 |
|
ميزانية محدودة |
سم2كو17 |
إذا كان من الصعب اختيار نوع المغناطيس، يوصى بالنظر في Sm2Co17 أولاً بسبب أدائه الأفضل وسعره المنخفض وتطبيقه الأوسع نطاقًا. يتم النظر في Sm1Co5 فقط عندما تكون إضافة طبقة واقية غير ممكنة في البيئة المسببة للتآكل أو عندما يكون الشكل المعقد مطلوبًا.
على الرغم من أن سعر الوحدة من مغناطيس Sm2Co17 أقل، إلا أن التكلفة الإجمالية ستكون أعلى إذا كانت هناك حاجة إلى طبقة واقية، وستضيق الفروق في التكلفة بين الاثنين. من الجدير طلب مقارنة الأسعار من المورد إذا كان حجم الدفعة كبيرًا.
إذا كان لا يزال غير حاسم بعد القلق المذكور أعلاه، فإن الطريقة الأكثر موثوقية هي الاتصال بالمورد، وتوفير درجة حرارة العمل والظروف البيئية وحجم المكون. يمكن للمورد أن يوصي بالاختيار وفقًا للمعايير الثلاثة.
6. كيفية التمييز بين Sm1Co5 و Sm2Co17 المغناطيسات؟
● ملصق على العبوة:: تطبع علامة الدرجة عادةً على الملصق الموجود على العبوة، مثل SmCo5 أو SmCo26 (الدرجة الأكثر شيوعاً من Sm2Co17). في حالة فقدان الملصق، يمكن رفع طلب شهادة المواد إلى المورد.
● اختبار قوة السحب (لنفس الحجم):: القوة المغناطيسية الأعلى لـ Sm2Co17 تجعلها أقوى في الاختبار. والفرق واضح للعين المجردة.
● اختبار الصدأ: قد تظهر بقع صدأ طفيفة على Sm2Co17 في بيئة رطبة لمدة 48-72 ساعة، ولكن ليس على Sm1Co5
● قابلية التصنيع:: طبيعة Sm2Co17 الهشة تجعلها أكثر عرضة للتكسر في الزوايا أثناء القطع، وبالتالي كان لا بد من إبطاء سرعة القطع
إذا تم شراء المغناطيس من الأسواق المستعملة أو الموردين غير المعروفين، فإن الطرق المذكورة أعلاه مفيدة. هناك بعض الموردين غير الموثوق بهم الذين يمررون مغناطيس Sm1Co5 على أنه مغناطيس Sm2Co17، حيث أن مظهر هذين المغناطيسين متماثل. في حالة الشراء بكمية كبيرة، يوصى بطلب تقرير اختبار من طرف ثالث، مثل تحليل الأشعة السينية الفلورية (XRF) واختبار الخصائص المغناطيسية، لضمان استلام النوع الصحيح من المغناطيس.


