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Jun 11, 2023

Seltenerdmagnete in Form schleifen

Die Nachfrage nach Seltenerdmagneten wie Neodym und Samarium-Kobalt, die aufgrund ihrer magnetischen Stärke, ihrer Fähigkeit zur Energieerzeugung usw. für die Weltwirtschaft von entscheidender Bedeutung sind, steigt rasant

Die Nachfrage nach Seltenerdmagneten wie Neodym und Samarium-Kobalt, die aufgrund ihrer magnetischen Stärke, Energieerzeugungsfähigkeit und ihres hohen Energie-Gewichts-Verhältnisses für die Weltwirtschaft von entscheidender Bedeutung sind, steigt rasant.

Neodym (Nd2Fe14B), der stärkste Magnet für sein Gewicht, wird häufig in Generatoren, Elektrofahrzeugen, Windkraftanlagen und Unterhaltungselektronik verwendet, während Samariumkobalt (SmCo5) in Anwendungen wie Pumpen, Motoren, Maschinen und Automatisierung eingesetzt wird.

Da China derzeit die weltweite Lieferkette für Seltenerdmagnete dominiert, entfaltet sich der Wettbewerb um Rohstoffe auf internationaler Ebene. Aber auch die Entwicklung effizienterer Verarbeitungs-, Schleif- und Veredelungstechniken zur Herstellung von Seltenerdmagneten ist der Fall. Um diesen Bedarf zu decken, werden fortschrittliche, automatisierte Rotationsoberflächenschleifmaschinen eingesetzt, um die Magnete vor der Permanentmagnetisierung auf die endgültige Größe und das erforderliche Finish zu bringen. Durch eine stärkere Kontrolle können Magnetlieferanten präzisere Mehrwertprodukte nach strengen Spezifikationen und mit weniger Abfall liefern – was einheimische Lieferanten weltweit wettbewerbsfähiger macht.

Rationalisierung der Verarbeitung

Die Herstellung von Seltenerdmagneten wie Neodym oder Samarium-Kobalt erfordert zahlreiche Schritte, bevor das Produkt magnetisiert und versendet werden kann. Nachdem das Seltenerdmetallerz entdeckt, abgebaut, verarbeitet und raffiniert wurde, werden bestimmte Elemente hinzugefügt, um eine Legierung zu bilden.

Durch eine Reihe von Prozessen wird die Legierung zu einem Pulver reduziert, das unter Druck in eine Form gepresst wird. Der resultierende Block wird bei hoher Temperatur in einem Ofen gesintert, um das Material zu verdichten, und anschließend in einem Wärmebehandlungsprozess geglüht, um Spannungen abzubauen.

Nach diesen Schritten muss das gesinterte magnetische Material präzise bearbeitet und mit minimalem Abfall auf die erforderlichen Formen und Größen geschliffen werden. Gesinterte Magnete können glatt und parallel auf einen bestimmten Außen- oder Innendurchmesser geschliffen oder in kleinere Teile geschnitten werden. Da das Material spröde und sehr hart ist (Rockwell C 57 bis 61), ist zum Trennen und Schleifen normalerweise eine Diamantscheibe erforderlich. Diese Prozesse müssen sorgfältig und präzise durchgeführt werden, um Absplitterungen und Risse zu minimieren.

Laut Mike Anderson, Produktmanager bei DCM Tech mit Sitz in Winona, MN, einem Entwickler und Hersteller von industriellen Rotationsflächenschleifern, können herkömmliche Schleiftechniken jedoch langsam sein und viel Fachwissen erfordern, während es ihnen an ausreichender Kontrolle und Zuverlässigkeit für die erforderlichen Prozesse mangelt.

„Tischschleifmaschinen mit Hin- und Herbewegung [bei denen das Werkstück unter der Schleifscheibe hin- und herbewegt wird] können präzise sein, aber der Materialabtrag ist langsam und es sind viele Schleifdurchgänge erforderlich“, sagt Anderson.

Vintage-Oberflächenschleifmaschinen sind eine weitere Option, können jedoch in den Händen weniger erfahrener Bediener problematisch sein. Da es weder eine Steuerung der Spindelgeschwindigkeiten noch manuelle Steuerungen gibt, erfordern ältere Geräte versierte Bediener, die das Feedback der Maschine physisch wahrnehmen können. Es sind erhebliche Fachkenntnisse und Erfahrungen erforderlich, was eine Herausforderung darstellen kann, wenn qualifizierte Bediener in den Ruhestand gehen.

Hersteller von Industriemagneten entdecken eine schnellere und zuverlässigere Alternative in modernen Flachschleifmaschinen mit vertikaler Spindel und Rundtisch, bei denen sich der Tisch dreht und das Werkstück fest unter einer vertikalen Spindel gehalten wird. Das Schleifen erfolgt nicht über die Umfangskante der Scheibe, sondern über den gesamten Durchmesser der Schleiffläche, was die Schleifleistung und -konsistenz erleichtert.

„Bei Flächenschleifmaschinen mit Rundtisch läuft das gesamte Teil durch die Scheibe, was effizienter ist als bei Schleifmaschinen mit hin- und hergehendem Tisch, bei denen die Werkstücke möglicherweise breiter sind als die Schleifscheibe“, sagt Anderson.

Heutzutage sind Flachschleifmaschinen mit viel fortschrittlicheren Sensoren und Steuerungen ausgestattet, die automatisch sehr enge Toleranzen einhalten und Material bis auf einen Zehntausendstel Zoll der endgültigen Dicke abtragen. Die digitale Technologie ermöglicht eine Schnittstelle mit benutzerfreundlichen Touchscreen-Bedienelementen. In Kombination mit der Automatisierung müssen die Bediener von Flachschleifmaschinen nicht länger hochqualifizierte Personen sein.

Beispielsweise ermöglichen Rotationseinheiten wie die IG 282 SD von DCM Tech mit einem 24-Zoll-Tisch mit variabler Geschwindigkeit und einem 20-PS-Schleifspindelmotor mit variabler Geschwindigkeit praktisch jedem die erfolgreiche Bedienung einer Einheit.

Ein Beispiel für die in diesem Modell verfügbare Innovation ist die Automatisierung der ersten Kontaktsequenz zwischen der Schleifscheibe und dem Teil, die normalerweise vom Bediener bearbeitet werden muss. Bei dieser aktualisierten Option erkennt die fortschrittliche Sensortechnologie Vibrationen und leitet dann automatisch den Mahlvorgang ein.

„Durch die automatische Teileerkennung entfällt die Notwendigkeit für den Bediener, zeitaufwändige und fehleranfällige „manuelle Touch-Offs“ durchzuführen, bei denen er die Schleifmaschine manuell vorschieben muss, bis sie gerade noch die Oberfläche des Teils berührt, bevor er den Schleifvorgang manuell startet“, sagt Anderson .

Fortschrittliche Rotationsflächenschleifer sind auch viel schneller als Säbelschleifer, da die Einheiten den Schleifvorgang schneller abschließen können, da nicht mehrere Feinschliffdurchgänge durchgeführt werden müssen.

Darüber hinaus ermöglichen programmierbare Human Machine Interface (HMI)-Steuerungen dem Bediener die Eingabe von Mahlparametern über einen Touchscreen. Für Routineprozesse sorgt eine Vielzahl von Mahlrezepten mit Parametersätzen für bestimmte Teile für Wiederholbarkeit der Prozesse, verbessert die Qualität und unterstützt schnelle Umstellungen.

Laut Anderson ermöglicht die Automatisierung fortschrittlicher Rotationsschleifmaschinen den Bedienern, die Maschine einzurichten und sich dann anderen Aufgaben zu widmen. Die Maschine muss nicht ständig überwacht werden, da sie über eine integrierte Lastüberwachung verfügt.

„Die Lastüberwachung ermöglicht es dem Benutzer, einen Spindellast-Sollwert auszuwählen. Die Maschine unterbricht die automatische Vorschubbewegung, wenn der Sollwert erreicht ist. Dies ist wichtig, da das Magnetmaterial sowohl spröde als auch hart ist. Zu viel Druck zwischen Rad und Teil kann zu Schäden am Werkstück führen. Der Parameter „Spindellastgrenze“ hilft dabei, dies automatisch zu vermeiden“, sagt Anderson.

Er fügt hinzu, dass die automatischen Schleifmaschinen auch zu einer saubereren Werkstattumgebung beitragen, da das Schleifen innerhalb einer geschlossenen Abdeckung erfolgt, die die Rückstände auffängt und verhindert, dass sie in den Arbeitsbereich gelangen.

Da die Toleranzen beim Schleifen immer strenger werden und die Produktionsanforderungen mit der weltweit steigenden Nachfrage steigen, werden Hersteller von Seltenerdmagneten, die die Vorteile fortschrittlicher, automatisierter Rotationsflächenschleifmaschinen nutzen, ihre Konkurrenten übertreffen, selbst wenn erfahrene Bediener in den Ruhestand gehen.

„Mit automatischen rotierenden Flachschleifmaschinen kann ein Maschinist schnell geschult werden, um sich mit der Bedienung der Geräte vertraut zu machen. Es braucht nur ein paar Stunden Schulung und nicht jahrzehntelange Erfahrung wie bei älteren Maschinen“, schließt Anderson. Er fügt hinzu, dass derzeit Systeme mit vollständiger Automatisierung entwickelt werden, die sich in einen Roboter integrieren lassen, um Teile ohne Bediener zu laden und zu entladen.

Da China weiterhin die Ressourcen für Seltenerdmagnete dominiert, wird die Notwendigkeit, eine inländische Lieferkette zu sichern und Industriemagnete herzustellen, nur noch zunehmen, um die weltweite Nachfrage zu decken. Magnethersteller, die sich fortschrittliche Schleiftechnologie zunutze machen, werden eine Schlüsselrolle bei der Rationalisierung des Herstellungsprozesses, der Reduzierung von Abfall sowie der Steigerung von Produktivität und Wiederholbarkeit spielen.

Substanz zum Schleifen, Honen, Läppen, Superfinishen und Polieren. Beispiele hierfür sind Granat, Schmirgel, Korund, Siliziumkarbid, kubisches Bornitrid und Diamant in verschiedenen Körnungen.

Geschwindigkeit der Positionsänderung des Werkzeugs als Ganzes relativ zum Werkstück während des Schneidens.

Bearbeitungsvorgang, bei dem Material vom Werkstück durch eine angetriebene Schleifscheibe, einen Stein, ein Band, eine Paste, ein Blech, eine Verbindung, einen Schlamm usw. entfernt wird. Es gibt verschiedene Formen: Flächenschleifen (erzeugt flache und/oder quadratische Oberflächen); Rundschleifen (für äußere zylindrische und konische Formen, Hohlkehlen, Hinterschnitte usw.); spitzenloses Schleifen; Anfasen; Gewinde- und Formschleifen; Werkzeug- und Fräserschleifen; spontanes Schleifen; Läppen und Polieren (Schleifen mit extrem feiner Körnung, um ultraglatte Oberflächen zu erzeugen); Honen; und Scheibenschleifen.

Treibt eine Schleifscheibe oder ein anderes Schleifwerkzeug an, um Metall zu entfernen und Werkstücke mit engen Toleranzen zu bearbeiten. Bietet glatte, quadratische, parallele und genaue Werkstückoberflächen. Wenn ultraglatte Oberflächen und Oberflächen in der Größenordnung von Mikrometern erforderlich sind, werden Läpp- und Honmaschinen (Präzisionsschleifmaschinen, die Schleifmittel mit extrem feinen, gleichmäßigen Körnungen bearbeiten) verwendet. In ihrer „Endbearbeitungs“-Funktion ist die Schleifmaschine vielleicht die am weitesten verbreitete Werkzeugmaschine. Es stehen verschiedene Ausführungen zur Verfügung: Tisch- und Ständerschleifmaschinen zum Schärfen von Drehmeißeln und Bohrern; Flächenschleifmaschinen zur Herstellung quadratischer, paralleler, glatter und präziser Teile; zylindrische und spitzenlose Schleifmaschinen; Mittellochschleifer; Formschleifer; Plan- und Schaftfräser; Schleifmaschinen; Zahnradschleifmaschinen; Koordinatenschleifmaschinen; Schleifbandschleifmaschinen (Gestell-, Schwenkrahmen-, Bandrollenschleifmaschinen); Werkzeug- und Schneidschleifmaschinen zum Schärfen und Nachschärfen von Schneidwerkzeugen; Hartmetallschleifer; handgeführte Stabschleifmaschinen; und Trennschleifsägen.

Rad aus Schleifmaterial, gemischt in einer geeigneten Matrix. Nimmt verschiedene Formen an, lässt sich jedoch in zwei grundlegende Kategorien einteilen: eine, die am Umfang schneidet, wie beim Hin- und Herschleifen, und eine, die an der Seite oder Fläche schneidet, wie beim Werkzeug- und Fräserschleifen.

Prozess, der das kontrollierte Erhitzen und Abkühlen von Metallen oder Legierungen in ihrem festen Zustand kombiniert, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Die Wärmebehandlung kann auf eine Vielzahl kommerziell genutzter Metalle angewendet werden, darunter Eisen, Stahl, Aluminium und Kupfer.

Maß, das den Innendurchmesser eines Hohlraums oder Lochs definiert. Siehe OD, Außendurchmesser.

Leichtes, abrasives Material zur Endbearbeitung einer Oberfläche.

Maß, das den Außendurchmesser eines zylindrischen oder runden Teils definiert. Siehe ID, Innendurchmesser.

Streifen oder Block aus präzisionsgeschliffenem Material, der dazu dient, ein Werkstück anzuheben und es gleichzeitig parallel zum Arbeitstisch zu halten, um einen Kontakt zwischen Fräser und Tisch zu verhindern.