בחירת דירוג טמפרטורה עבור דיסקים מקודד מגנטי בתנאי טמפרטורה גבוהה/נמוכה: פריט יצוק בהזרקה לעומת פריט. מגנט גומי - אל תסתכל רק על המילה 'פריט'

לאחר שרובוט שיתופי פועל ברציפות במשך מספר שעות, משוב המיקום שלו מתחיל להיסחף לאט. כאשר המפרק מפורק, ה דיסק מקודד מגנטי נראה שלם, והמגנט שלו אינו מראה חריגה ברורה, אך כאשר הוא נבדק מחדש בטמפרטורת החדר, השגיאה הזוויתית לא חוזרת לערך ההתחלתי שלה. הבעיה נעוצה לרוב לא בשבב המקודד, אלא בעובדה שהתנהגות הטמפרטורה הגבוהה של חומר הדיסק זכתה להערכה נמוכה.

בבחירת החומרים לדיסקים מקודד מגנטיים, פריט ומגנט גומי בהזרקה הן שתי האפשרויות השכיחות ביותר להשוות. טעות בשיקול דעת נפוצה היא: שניהם נקראים 'מגנטי פריט', כך שעמידות הטמפרטורה שלהם צריכה להיות דומה. המציאות הפוכה בדיוק - מה שקובע את דירוג הטמפרטורה שלהם הוא בעיקר לא האבקה המגנטית של פריט, אלא ה'קלסר' שמחזיק את האבקה המגנטית יחד . טמפרטורת הקורי של אבקת פריט מגנטית עצמה יכולה להגיע עד 450-470 מעלות צלזיוס, אבל הטמפרטורה המקסימלית שבה דיסק מקודד יכול לעבוד לטווח ארוך תלויה כמעט לחלוטין באיזו גובה חומרי המטריצה ​​- ניילון, PPS, גומי ניטריל או גומי ניטריל מופשר.

1. 'אמת הטמפרטורה' של שני החומרים: אבקה מגנטית קובעת את הרצפה, קלסר קובע את התקרה

פריט בהזרקה מיוצר על ידי ערבוב אבקת פריט מגנטית עם שרף תרמופלסטי (ניילון, PPS וכו') ויציקה בהזרקה. תקרת הטמפרטורה שלו נקבעת על ידי השרף, לא הפריט:

• מטריצת ניילון 12 (PA12): טמפרטורת עבודה מקסימלית כ  -120 מעלות צלזיוס;

• מטריצת ניילון 6 (PA6): בערך  150 מעלות צלזיוס;

• מטריצת פוליפנילן גופרתי (PPS): יכולה להגיע לכ  -180 מעלות צלזיוס.

מגנט גומי הוא מגנט גמיש המיוצר על ידי מילוי גומי ניטריל (NBR), גומי ניטריל מוקשה (HNBR), או אלסטומרים אחרים באבקה מגנטית פריט. עמידות הטמפרטורה שלו נשלטת גם היא על ידי ניסוח הגומי, והתפשטות גדולה ממה שאנשים רבים מדמיינים:

• ניסוחי NBR קונבנציונליים על דיסקים מקודד מדורגים בדרך כלל בטמפרטורת עבודה ארוכת טווח של גבול עליון של כ  -80 מעלות צלזיוס . חשיפה לטווח קצר ב-80 מעלות צלזיוס יכולה לשמור על דעיכה מגנטית ברמה נמוכה יחסית, אך חימום נוסף מגביר באופן משמעותי את הסיכון לדה-מגנטיזציה בלתי הפיכה;

• תכשירי NBR עבור מקודדים תעשייתיים יכולים להגיע ל  -140-150 מעלות צלזיוס , וניסוחי HNBR יכולים להגיע עוד יותר  ל-160-180 מעלות צלזיוס;

• באמצעות מטריצות בטמפרטורה גבוהה כגון גומי סיליקון או שינוי אבקה מגנטית מיוחדת, תקרת הסובלנות לטווח קצר של מגנטים מגומי יכולה להיות אפילו גבוהה יותר, אך ניסוחים כאלה משלמים מחיר ביציבות הממדית, במודול ובעלות.

• במילים אחרות, שתי ההצהרות -'מגנטים גומי יכולים להגיע רק ל-80°C' ו'מגנטים גומי יכולים להגיע גם ל-150°C' - יכולים להיות נכונים. ההבדל טמון בניסוח, ולא בשם הקטגוריה הרחב 'מגנט גומי'. אם הבחירה אומרת רק 'מגנט גומי' מבלי לנעול את דרגת הגומי ואת עקומת הטמפרטורה בפועל של הספק, לא ניתן לעצור את הסיכונים בתנאי טמפרטורה גבוהה על ידי בדיקה נכנסת.

2. קו חלוקת הליבה בבחירת טמפרטורה גבוהה/נמוכה: לא 'האם ניתן להשתמש בו' אלא 'האם דה-מגנטיזציה היא הפיכה'

השפעות הטמפרטורה על דיסקים מקודד מגנטי מתחלקים לשתי קטגוריות. שילוב ביניהם הוא המקור הנפוץ ביותר לשיפוט מוטעה באימות בטמפרטורה גבוהה.

דה-מגנטיזציה הפיכה  פירושה שככל שהטמפרטורה עולה, הרימננציה והכפייה פוחתות באופן זמני בהתאם למקדם הטמפרטורה, וכאשר הטמפרטורה מתאוששת, הביצועים המגנטיים בעצם מתאוששים גם כן. מקדם טמפרטורת ההשארה של פריט בהזרקה הוא בסדר גודל של  -0.18%/°C עד -0.20%/°C . משמעות הדבר היא שמ-25 מעלות צלזיוס ל-100 מעלות צלזיוס, ירידת ההשארות הנגרמת רק על ידי מקדם הטמפרטורה היא יותר מעשר נקודות אחוז. צניחה זו עצמה אינה אומרת בהכרח שהדיסק 'רע', אך בטמפרטורה גבוהה משרעת האות האפקטיבית שרואים החיישן הופכת קטנה יותר, ואותם רעש, אקסצנטריות והפרעות מגנטיות חיצוניות מוגברים יותר בחישוב הזווית, המתבטאים בריצוד זווית, סחיפה במצב אפס או תקלות מהירות בתנאי טמפרטורה גבוהה.

דה-מגנטיזציה בלתי הפיכה  פירושה שאחרי שהטמפרטורה עולה על סף מסוים, מבנה התחום המגנטי עובר שינוי קבוע, והביצועים המגנטיים עדיין לא מתאוששים לאחר החזרה לטמפרטורת החדר. עבור פריט יצוק בהזרקה, הכפייה נמוכה יחסית, והסיכון לחצות את הברך של נקודת הניתוח בטמפרטורה גבוהה גבוה יותר; עבור מגנטים מגומי, ריכוך או התיישנות של הקלסר בטמפרטורה גבוהה משנה את מצב הפיזור של חלקיקי האבקה המגנטית, מה שיכול גם לגבש ירידה זמנית לאובדן קבוע.

לכן,  הקריטריון האמיתי לבחירת טמפרטורות גבוהות/נמוכות הוא לא 'איזה דירוג טמפרטורה נומינלי יש לחומר',' אלא 'אם, בטמפרטורת העבודה המקסימלית, שגיאת הזווית והשדה המגנטי שנותרו לאחר החזרה לטמפרטורת החדר נשארים בטווח המותר.'  אם שופטים את 'דה-מגנטיזציה' אך ורק לפי כמה משרעת השדה המגנטי יורד במספר טמפרטורת חומר אחד לפי מספר טמפרטורת טמפרטורה אחת גבוהה, או בחירה בטמפרטורה מקסימלית בתא יחיד. ה-TDS של הספק, אינו מספיק כדי לכסות את הסיכונים בפועל של מערכת המקודד.

3. בחירה לפי רצועת טמפרטורת הפעלה: מסגרת החלטה ניתנת לפעולה

במקום לשאול 'לאיזה יש עמידות טובה יותר לטמפרטורה, פריט יצוק בהזרקה או מגנט גומי', עדיף להשתמש בטמפרטורת ההפעלה המקסימלית בתור החיתוך הראשון ויכולת האימות בתור החיתוך השני.

≤ 80°C טווח סביבה/טמפרטורות נמוכות : שניהם ניתנים לשימוש. לפריט יצוק בהזרקה יש יתרונות בביצועים מגנטיים, דיוק ממדי ועקביות מגנטיות רב-קוטבית; הגמישות של מגנטים מגומי עוזרת לעמידות בפני פגיעות והתאמה להרכבה לא סדירה, והעלות ידידותית יחסית. בשלב זה, הבחירה צריכה להתמקד יותר ברזולוציה, גובה הקוטב ודרישות האינטגרציה המבנית, ולא בהתנגדות לטמפרטורה. יש לציין שמגנטים מגומי עלולים להתקשות בטמפרטורות נמוכות מאוד (למשל −40 מעלות צלזיוס). אם היישום כרוך בהפעלה בטמפרטורה נמוכה או בהלם תרמי, יש לאשר את שמירת הגמישות של הפורמולה בטמפרטורה נמוכה, ולא רק את התווית 'עמיד בטמפרטורה נמוכה'.

80-120 מעלות צלזיוס טווח טמפרטורות בינוני-גבוה : זהו המרווח שבו השניים מתפצלים מהותית. ניסוחים קונבנציונליים של מגנט גומי כבר נכנסו לאזור הדורש הערכה מדוקדקת בטווח זה; למטריצת ה-PA12 של פריט יצוק בהזרקה יש גבול עליון נומינלי של כ-120 מעלות צלזיוס, אך בשימוש כדיסק מקודד, מומלץ לא להתייחס ישירות ל'גבול עליון החומר' כ'נקודת ההפעלה העיצובית'. אם שיא ההפעלה קרוב ל-120°C, הזרקה מבוססת PA6 יספקו יותר 5°C הזרקה (5°C) יש לאשר רווחים רבים ואובדן בלתי הפיך באמצעות שארית מחזור לאחר החזרה לטמפרטורת החדר.

120-150 מעלות צלזיוס : פריט בהזרקה מבוסס PA6 הוא המועמד הטבעי לרצועת טמפרטורה זו, בעוד שמגנטים מגומי דורשים בחירה מפורשת בניסוח NBR או HNBR בטמפרטורה גבוהה ולבקש את נתוני ההזדקנות ארוכי הטווח של הספק בטמפרטורת היעד, במקום להסתמך רק על ערכי סובלנות מיידיים קצרי טווח. הרצועה הזו היא גם המקום שבו 'הניסוח עושה את כל ההבדל' בולט ביותר: עבור אותו 'מגנט גומי' ניסוחי NBR קונבנציונליים וניסוחי NBR/HNBR בטמפרטורה גבוהה למקודדים עשויים להתנהג בצורה שונה לחלוטין בהתנהגות ארוכת טווח ליד 150°C.

> 150 מעלות צלזיוס : פריט בהזרקה מבוסס PPS (בערך 180 מעלות צלזיוס) הוא האפשרות המציאותית יותר מבין שני סוגי החומרים. מגנטים מגומי אינם בלתי שמישים לחלוטין, אך הם דורשים מטריצת גומי בטמפרטורה גבוהה או פורמולציה שונה במיוחד, וההתלבטויות בין גמישות, יציבות מימדית ועלות הופכים בולטים יותר. אם מצב ההפעלה עולה על 180 מעלות צלזיוס בטווח הארוך, שני סוגי מגנטים מקשר אורגני מתחילים להתקרב לגבולות מערכת החומר, ודיון הבחירה צריך לעבור למערכות מגנט אחרות או לניהול תרמי ברמת המערכת, במקום להמשיך לכוונן בין 'פריט בהזרקה או מגנט גומי'.

כמו כן, לא ניתן לשפוט את קצה הטמפרטורה הנמוכה רק לפי 'טמפרטורה מינימלית.' מקדם טמפרטורת הכפייה של פריט שונה בכיוון ממקדם טמפרטורת ההשארה, ולחלק מהדרגות פריט יש מנגנון של דה-מגנטיזציה בלתי הפיכה בטמפרטורה נמוכה בטמפרטורות נמוכות; הסיכון בטמפרטורה נמוכה של מגנטים מגומי מרוכז יותר בהתקשות ושבירת מטריצת הגומי. בתנאי טמפרטורות גבוהות/נמוכות מתחלפות,  יציבות זוויתית במצב אפס לאחר מחזורי טמפרטורה  משקפת את השימושיות של הדיסק בתנאי הפעלה בפועל טוב יותר מביצועים מגנטיים בנקודת טמפרטורה אחת.

4. השלב שהכי קל להחמיץ באימות

לאימות בטמפרטורה גבוהה של מקודדים מגנטיים יש מלכודת 'נכונה לכאורה': משרעת השדה המגנטי יורדת לאחר חימום, אינה מתאוששת במלואה לאחר הקירור, ולאחר מכן נשפטת כדה-מגנטיזציה בלתי הפיכה. אבל שאריות משרעת עשויות להגיע מהמגנט, או משחרור מתח של הרכבה, שינויים במרווח האוויר הנגרמים מהתפשטות תרמית מבנית או סחיפה של החיישן הקדמי. לעומת זאת, ירידת משרעת זמנית בטמפרטורה גבוהה שמתאוששת לאחר קירור לא אומרת שהמערכת בהכרח בטוחה בתקופת הטמפרטורות הגבוהות - לאחר שהאות האפקטיבי הופך קטן יותר, ייתכן ששגיאת הזווית כבר עברה את הגבול במהלך תהליך הטמפרטורה הגבוהה, והיא רק 'נראית טוב' לאחר הקירור.

גישה חזקה יותר היא:  לפני ואחרי מחזורי טמפרטורה, השתמש בשגיאת זווית ובסחף של מיקום אפס כקריטריונים העיקריים, ובמשרעת השדה המגנטי ככמות אבחון עזר . אם שגיאת הזווית ומיקום האפס לאחר החזרה לטמפרטורת החדר אינם חוזרים לקו הבסיס, יש לפרק אם זה אובדן מגנט בלתי הפיך, הזדקנות קלסר או שינוי במצב ההרכבה. עבור מגנטים מלוכדים כגון פריט מעוצב בהזרקה ומגנט גומי, שינויים במצב הקלסר לאחר חשיפה לטמפרטורה גבוהה לרוב אינם מתבטאים כ'המגנט נעלם פתאום', אלא כשידרדרות איטית של אות הזווית, אשר מתפספס בקלות על ידי בדיקות שגרתיות של 'מגנטיזציה בסדר, מראה תקין'.

מַסְקָנָה

בתנאי טמפרטורה גבוהה/נמוכה, הבחירה של דיסקים מקודד מגנטיים היא בעצם לא בחירה בינארית בין 'פריט בהזרקה מול מגנט גומי' אלא שתי שאלות עוקבות:  טמפרטורת הפעולה המקסימלית ומצב המחזור קובעים את מערכת הקלסרים של החומרים המועמדים; נתוני האימות - במיוחד השאריות הזוויתיות לאחר החזרה לטמפרטורת החדר - קובעים אם החומר המועמד באמת יכול להיכנס לעיצוב . תקרת הטמפרטורה של פריט יצוק בהזרקה כתובה בדרגת שרף, תקרת הטמפרטורה של מגנט גומי כתובה בניסוח הגומי, ואמינות המקודד כתובה בשגיאת הזווית לאחר מחזור הטמפרטורה. רק על ידי שמירה על שלוש השכבות הללו נפרדות הבחירה לא תיעצר ברושם הגס מדי ש'פריט עמיד בפני טמפרטורות גבוהות'.

רשימת בדיקה מהירה לבחירה

• תחילה נעל את  טמפרטורת הפעולה המקסימלית  ואת  מספר המחזורים ; אל תשתמש בטמפרטורה ממוצעת במקום טמפרטורת שיא.

• עבור פריט יצוק בהזרקה, שאלו בבירור על  מטריצת השרף : PA12 ≈ 120°C, PA6 ≈ 150°C, PPS ≈ 180°C; השתמש בעקומת הטמפרטורה הנמדדת לטווח ארוך של הספק כסמכות.

• עבור מגנט גומי, שאל בבירור לגבי  דרגת הגומי : הגבולות העליונים ארוכי הטווח של תכשירי NBR קונבנציונליים וניסוחי NBR/HNBR בטמפרטורה גבוהה יכולים להיות שונים בעשרות מעלות צלזיוס; אל תכתוב רק 'מגנט גומי'.

• דרוש מהספק לספק  שגיאה זוויתית שלאחר ההזדקנות/שארית שדה מגנטי לאחר חזרה לטמפרטורת החדר בטמפרטורת היעד , לא רק שטף מגנטי מיידי בטמפרטורה גבוהה.

• עבור תנאי טמפרטורה נמוכה, אשר גם את  הסיכון להתפרקות בטמפרטורה נמוכה של מטריצת הגומי  ואת  נטיית דה-מגנטיזציה בלתי הפיכה בטמפרטורה נמוכה של פריט.