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Jun 11, 2023

Macinazione dei magneti in terre rare per dare forma

La domanda è in rapido aumento per i magneti delle terre rare, come il neodimio e il samario cobalto, che sono essenziali per l’economia globale grazie alla loro forza magnetica, capacità di produzione di energia e

La domanda è in rapido aumento per i magneti delle terre rare, come il neodimio e il samario cobalto, che sono essenziali per l’economia globale grazie alla loro forza magnetica, alle capacità di produzione di energia e all’elevato rapporto energia/peso.

Il neodimio (Nd2Fe14B), il magnete più potente per il suo peso, è ampiamente utilizzato in generatori, veicoli elettrici, turbine eoliche ed elettronica di consumo, mentre il samario cobalto (SmCo5) è utilizzato in applicazioni quali pompe, motori, macchinari e automazione.

Con la Cina che attualmente domina la catena di fornitura mondiale dei magneti delle terre rare, la competizione per le materie prime si sta svolgendo sulla scena internazionale. Ma lo stesso vale anche per lo sviluppo di tecniche di lavorazione, macinazione e finitura più efficienti per fabbricare magneti in terre rare. Per soddisfare questa esigenza, vengono utilizzate smerigliatrici superficiali rotanti avanzate e automatizzate per portare i magneti alla dimensione finale e alla finitura richiesta prima della magnetizzazione permanente. Attraverso un maggiore controllo, i fornitori di magneti possono fornire prodotti a valore aggiunto più precisi secondo specifiche rigorose con meno sprechi, rendendo i fornitori nazionali più competitivi a livello globale.

Semplificazione dell'elaborazione

La produzione di magneti in terre rare come il neodimio o il samario cobalto richiede numerosi passaggi prima che il prodotto possa essere magnetizzato e spedito. Dopo che il minerale delle terre rare viene scoperto, estratto, lavorato e raffinato, alcuni elementi vengono aggiunti per creare una lega.

Attraverso una serie di processi, la lega viene ridotta in polvere che viene pressata in uno stampo sotto pressione. Il blocco risultante viene sinterizzato ad alta temperatura in un forno per densificare il materiale e quindi ricotto in un processo di trattamento termico per alleviare lo stress.

Dopo questi passaggi, il materiale magnetico sinterizzato deve essere lavorato con precisione e rettificato nelle forme e dimensioni richieste con uno scarto minimo. I magneti sinterizzati possono essere rettificati in modo liscio e parallelo, a un diametro esterno o interno specifico, oppure tagliati in parti più piccole. Poiché il materiale è fragile e molto duro (Rockwell C da 57 a 61), l'affettatura e la molatura richiedono in genere una mola diamantata. Questi processi devono essere eseguiti con cura e precisione per ridurre al minimo scheggiature e screpolature.

Tuttavia, le tecniche di rettifica tradizionali possono essere lente e richiedere una notevole esperienza pur mancando di controllo e affidabilità sufficienti per i processi necessari, secondo Mike Anderson, Product Manager di DCM Tech con sede a Winona, Minnesota, progettista e costruttore di rettificatrici rotanti industriali.

"Le rettificatrici da tavolo alternative [in cui il pezzo si sposta avanti e indietro sotto la mola] possono essere precise, ma la velocità di rimozione del materiale è lenta e sono necessari molti passaggi di rettifica", afferma Anderson.

Le smerigliatrici rotative vintage rappresentano un'altra opzione, ma possono risultare problematiche nelle mani di operatori meno esperti. Senza alcun controllo della velocità del mandrino né controlli manuali, le apparecchiature più vecchie richiedono operatori esperti in grado di percepire fisicamente il feedback della macchina. Sono necessarie competenze ed esperienza considerevoli, il che può rappresentare una sfida quando gli operatori qualificati vanno in pensione.

I produttori di magneti industriali stanno scoprendo un'alternativa più rapida e affidabile nelle moderne smerigliatrici superficiali a tavola rotante con mandrino verticale, in cui la tavola ruota con il pezzo tenuto saldamente in posizione sotto un mandrino verticale. La macinazione non viene eseguita dal bordo periferico della mola, ma da tutto il diametro della superficie abrasiva, il che facilita la resa e la consistenza della macinazione.

"Con le rettificatrici a tavola rotante, l'intero pezzo passa attraverso la mola, il che è più efficiente delle rettificatrici a tavola alternativa che possono avere pezzi più larghi della mola", afferma Anderson.

Oggi, le levigatrici di superficie sono progettate con sensori e controlli molto più avanzati che mantengono automaticamente tolleranze molto strette, rimuovendo materiale fino a un decimillesimo di pollice dello spessore finale. La tecnologia digitale consente un'interfaccia con controlli touchscreen facili da usare. Se combinati con l’automazione, gli operatori delle rettificatrici di superficie non devono più essere persone altamente qualificate.