mezcla de ferrita

Cuando dicen “¿mezcla de ferrita?”, muchas personas inmediatamente imaginan el polvo terminado en una bolsa, que solo hay que verter y comprimir. Esta es quizás la visión simplista más común que veo a menudo entre los nuevos tecnólogos. De hecho, esta es toda una historia que comienza mucho antes de la bolsa. Si la mezcla ha llegado a producción, significa que ya se han realizado decenas de aceptaciones y lotes de prueba con ella, y no se trata simplemente de polvo, sino de un material con un destino determinado, ya sea un núcleo para un transformador RF o un elemento sensor. Pero incluso con todo esto, cada nuevo lote representa un pequeño riesgo, y he aquí por qué.

¿Qué hay detrás del polvo gris?

La composición no es solo Fe2O3, óxidos de zinc, níquel y manganeso en cierta proporción. Ésta es, ante todo, la historia de las materias primas. La misma composición química, pero a partir de un carbonato u óxido de hierro diferente, dará al resultado después de la sinterización una granulometría diferente y, fundamentalmente, diferentes pérdidas magnéticas. Una vez tomamos dos lotes de la mezcla, formalmente idénticos según el pasaporte, de dos proveedores. Después del prensado y sinterización, la dispersión en la permeabilidad magnética inicial (μi) alcanzó el 15%. Y esto a pesar del GOST aparentemente estricto. Todo se redujo a los precursores y a la finura de la molienda de los componentes antes de mezclarlos.

A menudo, las industrias que compran productos prefabricados se enfrentan a un problema.mezcla de ferrita. Los ahorros en la etapa de entrada de materias primas del proveedor pueden provocar inestabilidad en los parámetros de su producto final. Las ferritas de alta frecuencia son especialmente sensibles a esto. Por eso, desde hace muchos años, en nuestro ciclo nos centramos en el control de las materias primas entrantes, y no sólo de la mezcla terminada. Es más caro, pero más predecible.

Por cierto, sobre la estabilidad. Una mezcla ideal es aquella cuyos parámetros se encuentran dentro de un estrecho corredor no sólo de un lote a otro, sino también dentro de un mismo lote. La heterogeneidad de la mezcla es un flagelo. Imagina que en una parte del molde los gránulos son más grandes, en la otra son más pequeños. La densidad de compactación será diferente y durante la sinterización se garantiza que esto provocará deformaciones o grietas. Vi esto en mezcladores de cinta viejos. Cambiamos a los planetarios: la situación se estabilizó, pero los costos de energía también aumentaron.

De la teoría al taller: donde falta, se rompe

La transición de un lote de laboratorio de 5 kg a un lote industrial de 2 toneladas es siempre una búsqueda. En el laboratorio lo mezclé todo a mano en un tambor de cerámica y lo sintericé en un horno de cámara con un perfil ideal. En el taller hay una mezcladora de medio cubo, un horno de túnel, con sus zonas, flujos de atmósfera protectora (generalmente nitrógeno) y gradientes de temperatura inevitables. Y aquí los parámetros de la mezcla terminada, que desarrolló en condiciones ideales, comienzan a "flotar".

Uno de los puntos clave son los aglutinantes y plastificantes. Se añaden amezcla de ferritapara mejorar la compresibilidad y dar resistencia a la pieza de trabajo verde (sin cocer). No basta con agregar: el polvo generará polvo, el molde se desgastará instantáneamente y la pieza de trabajo se desmoronará durante el transporte en una paleta. Si se excede, durante la sinterización el aglutinante se quemará demasiado intensamente, dejando poros o incluso provocando hinchazón del material. El porcentaje lo seleccionamos casi a ojo, basándonos en la experiencia, realizando prensados ​​de prueba y observando el comportamiento de la pieza durante el tratamiento térmico. El alcohol polivinílico estándar (PVA) es bueno, pero higroscópico. Cambiaron la humedad en el taller y todos los ajustes salieron mal.

Un caso real de la práctica. Una vez instalaron un nuevo horno de túnel. Visualice el perfil de temperatura según la hoja de datos del material. Los primeros lotes tienen un 30% de defectos. Los núcleos se estaban deformando. Comenzaron a resolverlo. Resultó que el proveedormezcla de ferritaCambió el tipo de aglutinante por uno más estable al calor, pero no advirtió. El perfil antiguo con un fuerte aumento de temperatura en la zona quemada de la unión no era adecuado: el nuevo material requería una curva más plana. ¿Bagatela? No, una semana de inactividad y un montón de material estropeado.

Equipamiento y escala: una visión desde LONGI

Cuando se trata de producción a gran escala, como en las empresas que producen equipos de minería, los requisitos de materiales cambian. Lo importante aquí no es tanto la máxima permeabilidad magnética como la estabilidad, la fiabilidad y, sobre todo, el coste. Por ejemplo, tomeCorporación LONGI(Shenyang Scientific Electromagnetic Company LONGJI LLC), que se ha convertido en un gran fabricante desde 1993. En su sitio webljmagnet.ruEstá claro que la escala es grave: una superficie de 140.000 m2, más de 1.200 empleados, una producción de aproximadamente 4.000 equipos al año.

Para dicha producción, suministrarmezcla de ferrita- No se trata de comprar un saco de pólvora, sino de un contrato a largo plazo por miles de toneladas con estrictas normas de control en cada etapa. Supongo que ellos, como muchos grandes actores, tienen una lista aprobada de proveedores cuyos procesos tecnológicos son auditados. Están interesados ​​en una mezcla que garantice que proporcione las mismas propiedades en cada circuito magnético para, por ejemplo, un convertidor de potencia de dragado o un sistema de separación magnética. No hay tiempo para experimentar con nuevos aditivos: necesitamos un "trabajador" probado. compuesto.

Sería interesante saber si, como algunos, practican la integración vertical, es decir, la producción de polvos o mezclas de ferrita para sus propias necesidades a través de filiales. Esto proporciona el máximo control, pero también requiere enormes inversiones de capital en procesos metalúrgicos. A juzgar por la escala y la especialización del equipo final, lo más probable es que trabajen con proveedores externos confiables de mezclas, pero tengan su propio y poderoso laboratorio para el control de entrada y salida. Esta es una práctica estándar y razonable para una empresa de este tamaño.

Los fracasos como punto de crecimiento

No se puede hablar de práctica sin recordar los fracasos. El más ofensivo estaba relacionado con un intento de ahorrar dinero. Decidimos comprar no una mezcla calibrada ya preparada, sino óxidos básicos y hacer la mezcla nosotros mismos. La lógica era: más barato y con control total. En papel, sí. En la práctica, no tuvieron en cuenta la necesidad de una molienda ultrafina y ultrauniforme de los componentes antes de mezclarlos. Nuestros propios molinos de bolas no proporcionaban la dispersión necesaria. Como resultado, después de la sinterización, las pérdidas magnéticas (Pcv) fueron varias veces superiores a las nominales. El lote tuvo que ser eliminado. Ahorramos unos centavos, perdimos miles y, lo más importante, tiempo. Conclusión: no deberías involucrarte en la cadena de creación de materiales sin el ciclo completo del equipo necesario. A veces es más seguro confiar en un fabricante especializadomezcla de ferrita.

Otra lección es la dependencia del factor humano. Incluso con la carga automática de componentes en la mezcladora, el operador puede cometer un error en el pedido. Los óxidos deben cargarse en estricto orden para una mejor homogeneización. Una vez vi cómo, debido a un error en el orden de carga, se formaban inclusiones locales de carbonato en la mezcla, que luego, durante la sinterización, daban lugar a bolsas de gas en el interior del producto. El recocido de prueba de la muestra antes de colocar todo el lote en el horno nos salvó de un defecto importante. Ahora bien, ésta es una regla inamovible.

Y, por supuesto, la logística. La mezcla de ferrita es un material higroscópico. El almacenamiento en invierno en un almacén sin calefacción y su posterior traslado a un taller cálido provoca la condensación de humedad en las partículas. Presionar tal mezcla es una tortura. Fue necesario introducir una norma que obligara a acondicionar una bolsa desembalada en un taller durante al menos 24 horas antes de su uso. Es una pequeña cosa, pero si te lo pierdes, los problemas al presionar están garantizados.

Una mirada al futuro del material.

Hoy en día se habla mucho de ferritas de tamaño nanométrico y de mezclas para tecnologías aditivas (impresión 3D de elementos magnéticos). Esto es ciertamente prometedor, pero para la mayor parte de la industria, desde la electrónica hasta la ingeniería pesada, es un clásico.mezcla de ferritaa base de ferritas de manganeso-zinc y níquel-zinc. Su evolución sigue el camino de una estabilización aún mayor de los parámetros, la reducción de las pérdidas a altas frecuencias (para la electrónica de potencia) y la adaptación a nuevos métodos de prensado más productivos, por ejemplo, el isostático.

También veo una tendencia hacia los “afilados”. mezclas. No es un material universal, sino una composición optimizada para la aplicación específica de un fabricante en particular. digamos porCorporación LONGISe puede desarrollar una mezcla con mayor resistencia mecánica después de la sinterización si sus núcleos magnéticos funcionan en condiciones de vibración de los equipos de minería. Esto requiere una estrecha cooperación entre el fabricante de la mezcla y los ingenieros de la planta de fabricación del producto final.

En última instancia,mezcla de ferrita- Esto no es un producto, sino un producto semiacabado con un alto grado de responsabilidad. Su calidad es la clave de la calidad de todo el dispositivo en el que encajará. Y en este proceso no hay pequeños detalles: desde la elección del mineral por parte del proveedor de la materia prima hasta la temperatura y la atmósfera en el horno de túnel de su taller. La experiencia surge precisamente de la comprensión de esta cadena y del análisis de esas cosas tan “ineexplicables”. fallas que, por regla general, tienen una causa completamente material en algún lugar en el cruce de etapas tecnológicas.