Επιλογή βαθμολογίας θερμοκρασίας για δίσκους μαγνητικού κωδικοποιητή υπό συνθήκες υψηλής/χαμηλής θερμοκρασίας: Φερρίτης με έγχυση έναντι. Μαγνήτης από καουτσούκ—Μην κοιτάτε μόνο τη λέξη 'Ferrite'

Αφού ένα συνεργατικό ρομπότ τρέχει συνεχώς για αρκετές ώρες, η ανάδραση της θέσης του αρχίζει να μετακινείται αργά. Όταν η άρθρωση αποσυναρμολογηθεί, η Ο μαγνητικός δίσκος κωδικοποιητή φαίνεται άθικτος και η μαγνήτισή του δεν παρουσιάζει εμφανείς ανωμαλίες, αλλά όταν ελέγχεται ξανά σε θερμοκρασία δωματίου, το γωνιακό σφάλμα δεν επιστρέφει στην αρχική του τιμή. Το πρόβλημα συχνά δεν έγκειται στο τσιπ του κωδικοποιητή, αλλά στο γεγονός ότι η συμπεριφορά του υλικού του δίσκου σε υψηλή θερμοκρασία έχει υποτιμηθεί.

Στην επιλογή υλικού για δίσκους μαγνητικού κωδικοποιητή, ο φερρίτης με έγχυση και ο μαγνήτης από καουτσούκ είναι οι δύο πιο συχνά συγκρίσιμες επιλογές. Μια κοινή εσφαλμένη εκτίμηση είναι: και οι δύο ονομάζονται «μαγνήτες φερρίτη», επομένως η αντίσταση στη θερμοκρασία τους πρέπει να είναι παρόμοια. Η πραγματικότητα είναι ακριβώς το αντίθετο - αυτό που καθορίζει τη βαθμολογία της θερμοκρασίας τους δεν είναι κυρίως η μαγνητική σκόνη φερρίτη, αλλά το 'συνδετικό' που συγκρατεί τη μαγνητική σκόνη μαζί . Η θερμοκρασία Κιουρί της ίδιας της μαγνητικής σκόνης φερρίτη μπορεί να είναι τόσο υψηλή όσο 450–470°C, αλλά η μέγιστη θερμοκρασία στην οποία μπορεί να λειτουργήσει μακροπρόθεσμα ένας δίσκος κωδικοποιητή εξαρτάται σχεδόν εξ ολοκλήρου από το πόσο ψηλά μπορούν να αντέξουν τα υλικά μήτρας - νάιλον, PPS, καουτσούκ νιτριλίου ή υδρογονωμένο καουτσούκ νιτριλίου.

1. Η 'αλήθεια θερμοκρασίας' των δύο υλικών: Η μαγνητική σκόνη ρυθμίζει το πάτωμα, το συνδετικό ρυθμίζει την οροφή

Ο φερρίτης με έγχυση παρασκευάζεται με ανάμειξη μαγνητικής σκόνης φερρίτη με θερμοπλαστική ρητίνη (νάιλον, PPS, κ.λπ.) και χύτευση με έγχυση. Το ανώτατο όριο θερμοκρασίας καθορίζεται από τη ρητίνη και όχι από τον φερρίτη:

• Nylon 12 (PA12) matrix: μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας περίπου  120°C;

• Μήτρα Nylon 6 (PA6): περίπου  150°C;

• Μήτρα πολυφαινυλενοσουλφιδίου (PPS): μπορεί να φτάσει περίπου  τους 180°C.

Ο μαγνήτης από καουτσούκ είναι ένας εύκαμπτος μαγνήτης που κατασκευάζεται με πλήρωση καουτσούκ νιτριλίου (NBR), καουτσούκ υδρογονωμένου νιτριλίου (HNBR) ή άλλων ελαστομερών με μαγνητική σκόνη φερρίτη. Η αντοχή του στη θερμοκρασία κυριαρχείται επίσης από τη σύνθεση καουτσούκ και η εξάπλωση είναι μεγαλύτερη από ό,τι φαντάζονται πολλοί άνθρωποι:

• Οι συμβατικές συνθέσεις NBR σε δίσκους κωδικοποιητή βαθμολογούνται συνήθως σε ανώτατο όριο θερμοκρασίας μακροχρόνιας λειτουργίας περίπου  80°C . Η βραχυπρόθεσμη έκθεση στους 80°C μπορεί να διατηρήσει τη μαγνητική διάσπαση σε σχετικά χαμηλό επίπεδο, αλλά η περαιτέρω θέρμανση αυξάνει σημαντικά τον κίνδυνο μη αναστρέψιμης απομαγνήτισης.

• Οι συνθέσεις NBR για βιομηχανικούς κωδικοποιητές μπορούν να φτάσουν  τους 140–150°C και οι συνθέσεις HNBR μπορούν να φτάσουν περαιτέρω  τους 160–180°C;

• Μέσω μητρών υψηλής θερμοκρασίας όπως καουτσούκ σιλικόνης ή ειδικής τροποποίησης μαγνητικής σκόνης, το ανώτατο όριο βραχυπρόθεσμης ανοχής των ελαστικών μαγνητών μπορεί να είναι ακόμη υψηλότερο, αλλά τέτοιες συνθέσεις πληρώνουν ένα τίμημα σε σταθερότητα διαστάσεων, συντελεστή και κόστος.

• Με άλλα λόγια, και οι δύο δηλώσεις — 'οι ελαστικοί μαγνήτες μπορούν να φτάσουν μόνο τους 80°C' και 'οι ελαστικοί μαγνήτες μπορούν επίσης να φτάσουν πάνω από τους 150°C' - μπορεί να είναι αληθείς. Η διαφορά έγκειται στη σύνθεση και όχι στο όνομα της ευρείας κατηγορίας 'rubber magnet' Εάν η επιλογή λέει μόνο 'rubber magnet' χωρίς να κλειδώνει την ποιότητα του καουτσούκ και την πραγματική μακροπρόθεσμη καμπύλη θερμοκρασίας του προμηθευτή, οι κίνδυνοι σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας δεν μπορούν να σταματήσουν με την εισερχόμενη επιθεώρηση.

2. Η βασική διαχωριστική γραμμή στην επιλογή υψηλής/χαμηλής θερμοκρασίας: Όχι 'Είτε μπορεί να χρησιμοποιηθεί', αλλά 'Εάν η απομαγνήτιση είναι αναστρέψιμη'

Οι επιπτώσεις της θερμοκρασίας στους δίσκους μαγνητικού κωδικοποιητή χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Η συγχώνευση τους είναι η πιο κοινή πηγή λανθασμένης εκτίμησης στην επικύρωση υψηλής θερμοκρασίας.

Ο αναστρέψιμος απομαγνητισμός  σημαίνει ότι καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η παραμονή και η καταναγκασμός μειώνονται προσωρινά σύμφωνα με τον συντελεστή θερμοκρασίας και όταν η θερμοκρασία επανέλθει, η μαγνητική απόδοση ουσιαστικά ανακάμπτει επίσης. Ο συντελεστής θερμοκρασίας παραμονής του χυτευμένου με έγχυση φερρίτη είναι της τάξης από  -0,18%/°C έως −0,20%/°C . Αυτό σημαίνει ότι από 25°C έως 100°C, η πτώση παραμονής που προκαλείται αποκλειστικά από τον συντελεστή θερμοκρασίας είναι μεγαλύτερη από δέκα ποσοστιαίες μονάδες. Αυτή η πτώση δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο δίσκος είναι «κακός», αλλά σε υψηλή θερμοκρασία το ενεργό πλάτος σήματος που βλέπει ο αισθητήρας γίνεται μικρότερο και ο ίδιος θόρυβος, εκκεντρότητα και εξωτερικές μαγνητικές παρεμβολές ενισχύονται περισσότερο στον υπολογισμό της γωνίας, που εκδηλώνεται ως τρεμούλιασμα γωνίας, μετατόπιση μηδενικής θέσης ή δυσλειτουργίες ταχύτητας υπό συνθήκες υψηλής ταχύτητας.

Ο μη αναστρέψιμος απομαγνητισμός  σημαίνει ότι αφού η θερμοκρασία υπερβεί ένα ορισμένο όριο, η δομή του μαγνητικού πεδίου υφίσταται μόνιμη αλλαγή και η μαγνητική απόδοση εξακολουθεί να μην ανακάμπτει μετά την επιστροφή σε θερμοκρασία δωματίου. Για τον χυτευμένο με έγχυση φερρίτη, η καταναγκαστική ικανότητα είναι σχετικά χαμηλή και ο κίνδυνος διέλευσης του γονάτου του σημείου λειτουργίας σε υψηλή θερμοκρασία είναι υψηλότερος. για τους μαγνήτες από καουτσούκ, το μαλάκωμα ή η γήρανση του συνδετικού υλικού σε υψηλή θερμοκρασία αλλάζει την κατάσταση διασποράς των σωματιδίων μαγνητικής σκόνης, γεγονός που μπορεί επίσης να στερεοποιήσει μια προσωρινή πτώση σε μόνιμη απώλεια.

Επομένως,  το αληθινό κριτήριο για την επιλογή υψηλής/χαμηλής θερμοκρασίας δεν είναι 'ποια ονομαστική βαθμολογία θερμοκρασίας έχει το υλικό', αλλά 'αν, στη μέγιστη θερμοκρασία εργασίας, το γωνιακό σφάλμα και το υπολειπόμενο μαγνητικό πεδίο μετά την επιστροφή σε θερμοκρασία δωματίου παραμένουν εντός του επιτρεπόμενου εύρους.'  Κρίνοντας την 'απομαγνήτιση' αποκλειστικά από το πόσο υψηλές ή πτωτικές πέφτουν το μαγνητικό πεδίο υλικό μόνο με έναν αριθμό μέγιστης θερμοκρασίας στο TDS του προμηθευτή, δεν επαρκεί για να καλύψει τους πραγματικούς κινδύνους του συστήματος κωδικοποιητή.

3. Επιλογή ανά ζώνη θερμοκρασίας λειτουργίας: Ένα πλαίσιο απόφασης με δυνατότητα δράσης

Αντί να ρωτάτε 'ποιο έχει καλύτερη αντίσταση στη θερμοκρασία, φερρίτη με έγχυση ή μαγνήτη από καουτσούκ', είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας ως πρώτη κοπή και την ικανότητα επικύρωσης ως τη δεύτερη κοπή.

≤ 80°C Εύρος περιβάλλοντος/χαμηλών θερμοκρασιών : Και τα δύο μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Ο φερρίτης χυτευμένος με έγχυση έχει πλεονεκτήματα στη μαγνητική απόδοση, την ακρίβεια διαστάσεων και τη συνοχή πολυπολικής μαγνήτισης. η ευελιξία των μαγνητών από καουτσούκ βοηθά στην αντοχή στην κρούση και στην προσαρμογή σε ακανόνιστη τοποθέτηση και το κόστος είναι σχετικά φιλικό. Σε αυτό το σημείο, η επιλογή θα πρέπει να επικεντρωθεί περισσότερο στην ανάλυση, το βήμα του πόλου και τις απαιτήσεις δομικής ολοκλήρωσης, παρά στην αντίσταση στη θερμοκρασία. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι μαγνήτες από καουτσούκ μπορεί να σκληρύνουν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (π.χ. -40°C). Εάν η εφαρμογή περιλαμβάνει εκκίνηση σε χαμηλή θερμοκρασία ή θερμικό σοκ, θα πρέπει να επιβεβαιωθεί η διατήρηση της ευελιξίας της σύνθεσης σε χαμηλή θερμοκρασία και όχι μόνο η ετικέτα «ανθεκτικό σε χαμηλή θερμοκρασία».

80–120°C εύρος μέσης-υψηλής θερμοκρασίας : Αυτό είναι το διάστημα όπου τα δύο αποκλίνουν υλικά. Οι συμβατικοί μαγνήτες από καουτσούκ έχουν ήδη εισέλθει σε μια ζώνη που απαιτεί προσεκτική αξιολόγηση σε αυτό το εύρος. η μήτρα PA12 χυτευμένου με έγχυση φερρίτη έχει ονομαστικό ανώτερο όριο περίπου 120°C, αλλά όταν χρησιμοποιείται ως δίσκος κωδικοποιητή, συνιστάται να μην αντιμετωπίζεται το 'ανώτερο όριο υλικού' απευθείας ως το 'σημείο λειτουργίας σχεδιασμού'. Εάν η αιχμή λειτουργίας είναι κοντά στους 120°C 150°C) θα παρέχει περισσότερο άφθονο περιθώριο και η μη αναστρέψιμη απώλεια θα πρέπει να επιβεβαιωθεί μέσω του υπολειμματικού κύκλου μετά τη θερμοκρασία μετά την επιστροφή σε θερμοκρασία δωματίου.

120–150°C : Ο φερρίτης με χύτευση με έγχυση με βάση το PA6 είναι ο φυσικός υποψήφιος για αυτήν τη ζώνη θερμοκρασίας, ενώ οι λαστιχένιοι μαγνήτες απαιτούν ρητά την επιλογή μιας σύνθεσης NBR ή HNBR υψηλής θερμοκρασίας και ζητούν τα δεδομένα μακροπρόθεσμης παλαίωσης του προμηθευτή στη θερμοκρασία στόχο, αντί να βασίζονται μόνο σε βραχυπρόθεσμες τιμές σε πιο χρονική στιγμή. Αυτή η ζώνη είναι επίσης η πιο εμφανής «η σύνθεση κάνει τη διαφορά»: για τον ίδιο «μαγνήτη από καουτσούκ», οι συμβατικές συνθέσεις NBR και οι συνθέσεις NBR/HNBR υψηλής θερμοκρασίας για κωδικοποιητές μπορεί να συμπεριφέρονται εντελώς διαφορετικά στη μακροχρόνια συμπεριφορά κοντά στους 150°C.

> 150°C : Ο φερρίτης χυτευμένος με έγχυση με βάση PPS (περίπου 180°C) είναι η πιο ρεαλιστική επιλογή μεταξύ των δύο τύπων υλικών. Οι λαστιχένιοι μαγνήτες δεν είναι απολύτως άχρηστοι, αλλά απαιτούν μια μήτρα από καουτσούκ υψηλής θερμοκρασίας ή ειδικά τροποποιημένη σύνθεση, και οι αντισταθμίσεις μεταξύ ευελιξίας, σταθερότητας διαστάσεων και κόστους γίνονται πιο εμφανείς. Εάν η συνθήκη λειτουργίας υπερβαίνει τους 180°C μακροπρόθεσμα, και οι δύο τύποι μαγνητών οργανικού συνδετικού αρχίζουν να πλησιάζουν τα όρια του συστήματος υλικών και η συζήτηση για την επιλογή θα πρέπει να μετατοπιστεί σε άλλα συστήματα μαγνητών ή θερμική διαχείριση σε επίπεδο συστήματος, αντί να συνεχίσει να βελτιστοποιείται μεταξύ 'φερρίτη με έγχυση ή ελαστικό μαγνήτη'.

Ομοίως, το άκρο χαμηλής θερμοκρασίας δεν μπορεί να κριθεί μόνο από την «ελάχιστη θερμοκρασία». Ο συντελεστής θερμοκρασίας καταναγκασμού του φερρίτη διαφέρει ως προς την κατεύθυνση από τον συντελεστή θερμοκρασίας παραμονής και ορισμένες ποιότητες φερρίτη έχουν μηχανισμό μη αναστρέψιμου απομαγνητισμού χαμηλής θερμοκρασίας σε χαμηλές θερμοκρασίες. ο κίνδυνος χαμηλής θερμοκρασίας των ελαστικών μαγνητών είναι περισσότερο συγκεντρωμένος στη σκλήρυνση και την ευθραυστότητα της ελαστικής μήτρας. Υπό εναλλασσόμενες συνθήκες υψηλής/χαμηλής θερμοκρασίας,  η γωνιακή σταθερότητα μηδενικής θέσης μετά τον κύκλο θερμοκρασίας  αντικατοπτρίζει τη χρηστικότητα του δίσκου σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας καλύτερα από τη μαγνητική απόδοση σε ένα μόνο σημείο θερμοκρασίας.

4. Το βήμα που χάσατε πιο εύκολα στην επικύρωση

Η επικύρωση υψηλής θερμοκρασίας των μαγνητικών κωδικοποιητών έχει μια «φαινομενικά σωστή» παγίδα: το πλάτος του μαγνητικού πεδίου πέφτει μετά τη θέρμανση, δεν ανακάμπτει πλήρως μετά την ψύξη και στη συνέχεια κρίνεται ως μη αναστρέψιμος απομαγνητισμός. Αλλά το υπολειπόμενο πλάτος μπορεί να προέρχεται από τον μαγνήτη ή από την απελευθέρωση της τάσης της συναρμολόγησης, τις αλλαγές του διακένου αέρα που προκαλούνται από τη δομική θερμική διαστολή ή τη μετατόπιση του μπροστινού άκρου του αισθητήρα. Αντίθετα, μια προσωρινή πτώση πλάτους σε υψηλή θερμοκρασία που ανακάμπτει μετά την ψύξη δεν σημαίνει ότι το σύστημα είναι απαραίτητα ασφαλές κατά τη διάρκεια της περιόδου υψηλής θερμοκρασίας - αφού το ενεργό σήμα γίνει μικρότερο, το γωνιακό σφάλμα μπορεί να έχει ήδη υπερβεί το όριο κατά τη διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας και απλώς 'φαίνεται καλό' μετά την ψύξη.

Μια πιο ισχυρή προσέγγιση είναι:  πριν και μετά τον κύκλο θερμοκρασίας, χρησιμοποιήστε το γωνιακό σφάλμα και τη μετατόπιση μηδενικής θέσης ως κύρια κριτήρια και το πλάτος του μαγνητικού πεδίου ως βοηθητικό διαγνωστικό μέγεθος . Εάν το γωνιακό σφάλμα και η μηδενική θέση μετά την επιστροφή σε θερμοκρασία δωματίου δεν επιστρέψουν στη βασική γραμμή, τότε αναλύστε εάν πρόκειται για μη αναστρέψιμη απώλεια μαγνήτη, γήρανση συνδετικού υλικού ή αλλαγή στην κατάσταση συναρμολόγησης. Για συνδεδεμένους μαγνήτες, όπως ο φερρίτης με έγχυση και ο λαστιχένιος μαγνήτης, οι αλλαγές στην κατάσταση του συνδετικού υλικού μετά από έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία συχνά δεν εκδηλώνονται ως 'ο μαγνήτης εξαφανίζεται ξαφνικά', αλλά ως αργή υποβάθμιση του σήματος γωνίας, που εύκολα χάνεται από τους συνήθεις ελέγχους 'μαγνήτιση ΟΚ, εμφάνιση ΟΚ'.

Σύναψη

Υπό συνθήκες υψηλής/χαμηλής θερμοκρασίας, η επιλογή δίσκων μαγνητικού κωδικοποιητή δεν είναι ουσιαστικά μια δυαδική επιλογή μεταξύ «φερρίτη με έγχυση έναντι μαγνήτη από καουτσούκ», αλλά δύο διαδοχικά ερωτήματα:  η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας και ο τρόπος κύκλου καθορίζουν το σύστημα συνδετικού υλικού των υποψηφίων υλικών. τα δεδομένα επικύρωσης —ειδικά το γωνιακό υπόλοιπο μετά την επιστροφή σε θερμοκρασία δωματίου— καθορίζουν εάν το υποψήφιο υλικό μπορεί πραγματικά να εισέλθει στο σχέδιο . Το ανώτατο όριο θερμοκρασίας του χυτευμένου με έγχυση φερρίτη γράφεται στην κατηγορία ρητίνης, το ανώτατο όριο θερμοκρασίας του ελαστικού μαγνήτη αναγράφεται στη σύνθεση από καουτσούκ και η αξιοπιστία του κωδικοποιητή γράφεται στο γωνιακό σφάλμα μετά τον κύκλο θερμοκρασίας. Μόνο αν διατηρηθούν αυτά τα τρία στρώματα χωριστά, η επιλογή δεν θα σταματήσει στην υπερβολικά σκληρή εντύπωση ότι 'ο φερρίτης είναι ανθεκτικός στις υψηλές θερμοκρασίες'.

Λίστα ελέγχου γρήγορης επιλογής

• Πρώτα κλειδώστε τη  μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας  και  τον αριθμό των κύκλων . μη χρησιμοποιείτε τη μέση θερμοκρασία στη θέση της μέγιστης θερμοκρασίας.

• Για χυτευμένο με έγχυση φερρίτη, ρωτήστε καθαρά για τη  μήτρα ρητίνης : PA12 ≈ 120°C, PA6 ≈ 150°C, PPS ≈ 180°C; χρησιμοποιήστε τη μετρούμενη μακροπρόθεσμη καμπύλη θερμοκρασίας του προμηθευτή ως αρχή.

• Για μαγνήτη από καουτσούκ, ρωτήστε ξεκάθαρα για την  ποιότητα του καουτσούκ : τα μακροπρόθεσμα ανώτερα όρια των συμβατικών σκευασμάτων NBR και των σκευασμάτων NBR/HNBR υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να διαφέρουν κατά δεκάδες βαθμούς Κελσίου. μην γράψετε απλώς 'λαστιχένιο μαγνήτη'.

• Απαιτήστε από τον προμηθευτή να παρέχει  υπολειπόμενο γωνιακό σφάλμα/μαγνητικό πεδίο μετά τη γήρανση μετά την επιστροφή σε θερμοκρασία δωματίου στη θερμοκρασία στόχου , όχι μόνο στιγμιαία μαγνητική ροή σε υψηλή θερμοκρασία.

• Για συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας, επιβεβαιώστε επίσης τον  κίνδυνο ευθραυστότητας χαμηλής θερμοκρασίας της ελαστικής μήτρας  και τη  μη αναστρέψιμη τάση απομαγνητισμού χαμηλής θερμοκρασίας του φερρίτη.