அதிக வெப்பநிலையில் ரோபோ காந்த குறியாக்கி சென்சார் டிமேக்னடைசேஷன் - தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டிற்கான தீர்வுகள்

I. பிரச்சனை: ரோபோ 'கூட்டு' தோல்வியின் மறைக்கப்பட்ட ஆபத்து

தொழில்துறை ரோபோக்கள், கூட்டு ரோபோக்கள் மற்றும் துல்லியமான சர்வோ அமைப்புகளில், காந்த குறியாக்கிகள் 'கூட்டு உணரிகள்' முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. குறியாக்கி வட்டு (காந்த வளையம்) மற்றும் மோட்டார் வேகம் மற்றும் நிலை பற்றிய நிகழ்நேர கருத்துக்களை வழங்கவும். இருப்பினும், எளிதில் கவனிக்கப்படாத ஒரு சிக்கல் என்னவென்றால், ரோபோக்கள் அதிக வெப்பநிலை நிலைகளின் கீழ் தொடர்ந்து செயல்படும் போது, ​​காந்த குறியாக்கி வட்டு பாதிக்கப்படலாம்  அதிக வெப்பநிலை டிமேக்னடைசேஷன் , இது நிலை பின்னூட்ட சறுக்கல், அதிகரித்த மின்னோட்டம் மற்றும் படி-இழப்புக்கு வழிவகுக்கும்.

நிஜ உலக பிழைத்திருத்தத்தில் பொறியாளர்கள் இதை எதிர்கொண்டனர்: மோட்டார் 80 °C க்கு மேல் இயங்கும் போது, ​​நிலை பின்னூட்டம் படிப்படியாக துல்லியமற்றதாக மாறும், மேலும் முழுமையான சரிபார்ப்புகளுக்குப் பிறகு, காந்த குறியாக்கியின் உயர்-வெப்பநிலை டிமேக்னடைசேஷன் மூல காரணம் கண்டறியப்படுகிறது. நீண்ட காலத்திற்கு தொடர்ந்து இயங்க வேண்டிய தொழில்துறை ரோபோக்களுக்கு, இந்த சிக்கல் மிகவும் முக்கியமானது - இது எந்திரத்தின் துல்லியத்தை பாதிக்கிறது, ஆனால் உபகரணங்கள் தோல்விகள் அல்லது பாதுகாப்பு சம்பவங்களை கூட தூண்டலாம்.

தற்போது, ​​காந்த குறியாக்கி வட்டுகளுக்கு மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு பொருட்கள்  ஊசி-வடிவமைக்கப்பட்ட ஃபெரைட்  மற்றும்  ரப்பர் காந்தம்  (நெகிழ்வான ஃபெரைட் காந்தம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது). இந்த இரண்டு பொருட்களும் அதிக வெப்பநிலையில் ஏன் டிமேக்னடைஸ் செய்கின்றன, இதை எவ்வாறு தீர்க்க முடியும்? இந்த கட்டுரை பொருள் பண்புகள், டிமேக்னடைசேஷன் பொறிமுறைகள் மற்றும் தீர்வுகளின் கண்ணோட்டத்தில் இருந்து ஒரு ஆழமான பகுப்பாய்வை வழங்குகிறது.

II. இரண்டு பொதுவான பொருட்கள் மற்றும் அவற்றின் வெப்பநிலை பண்புகள்

1. ஊசி-வார்க்கப்பட்ட ஃபெரைட்

ஊசி வடிவ ஃபெரைட் நைலான் (அல்லது மற்ற தெர்மோபிளாஸ்டிக் ரெசின்கள்) இரும்பு ஆக்சைடு பொடியுடன் கலந்து துகள்களை உருவாக்குகிறது, பின்னர் அவை ஊசி வடிவில் செயலாக்கப்படுகின்றன. அதன் நன்மைகள் உயர் வடிவ சுதந்திரம், சிறந்த பரிமாண துல்லியம் மற்றும் வெகுஜன உற்பத்திக்கான பொருத்தம் ஆகியவை அடங்கும். காந்த குறியாக்கி வட்டுகளின் துறையில், ஊசி-வடிவமைக்கப்பட்ட ஃபெரைட் வளையங்கள் பல துருவங்களுடன் துல்லியமாக-காந்தமாக்கப்படலாம் மற்றும் மோட்டார் கட்டுப்பாடு மற்றும் ரோபோ மூட்டுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இருப்பினும், உட்செலுத்தப்பட்ட ஃபெரைட் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க குறைபாட்டைக் கொண்டுள்ளது -  வெப்பநிலைக்கு அதிக உணர்திறன் . உயர்ந்த வெப்பநிலையின் கீழ், அதன் காந்த பண்புகள் சிதைவடைகின்றன, மேலும் டிமேக்னடைசேஷன் ஏற்படலாம். பொதுவாக, உட்செலுத்தப்பட்ட ஃபெரைட்டின் இயக்க வெப்பநிலை வரம்பு -40 °C மற்றும் 120 °C இடையே இருக்கும்; இந்த வரம்பிற்கு அப்பால், காந்த செயல்திறன் குறையத் தொடங்குகிறது. மேலும் கவலை என்னவென்றால், உட்செலுத்துதல்-வடிவமைக்கப்பட்ட ஃபெரைட் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வற்புறுத்தலைக் கொண்டுள்ளது, இது வெளிப்புற காந்தப்புலங்களுக்கு மட்டுமல்ல, அதிக வெப்பநிலையில் மீளமுடியாத காந்த இழப்புக்கும் ஆளாகிறது.

2. ரப்பர் காந்தம் (நெகிழ்வான ஃபெரைட் காந்தம்)

பிணைக்கப்பட்ட ஃபெரைட் பொடியை செயற்கை ரப்பர்களுடன் (நைட்ரைல் ரப்பர் அல்லது குளோரோபிரீன் ரப்பர் போன்றவை) கலப்பதன் மூலம் ரப்பர் காந்தங்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன, பின்னர் காலண்டரிங், எக்ஸ்ட்ரூஷன் அல்லது இன்ஜெக்ஷன் மோல்டிங் மூலம் செயலாக்கப்படுகின்றன. அவை நெகிழ்வான, மீள்தன்மை மற்றும் வெட்டக்கூடியவை, மேலும் காந்த குறியாக்கிகளிலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

வழக்கமான ரப்பர் காந்தங்கள் பொதுவாக மேல் இயக்க வெப்பநிலை வரம்பைக் கொண்டிருக்கும்  80 °C . சாதாரண ரப்பர் காந்தங்கள் 80 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் 72 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு 3%க்கும் குறைவான காந்தத் தேய்மானத்தைக் காட்டுகின்றன; இருப்பினும், வெப்பநிலை மேலும் உயர்ந்தால், டிமேக்னடைசேஷன் ஆபத்து கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. ரப்பர் காந்தங்களின் வெப்பநிலை எதிர்ப்பானது முக்கியமாக ரப்பர் மேட்ரிக்ஸால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும் - சிலிகான் ரப்பர் போன்ற உயர்-வெப்பநிலை-எதிர்ப்பு ரப்பர்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், மேல் வரம்பை 150-200 °C வரை உயர்த்தலாம்.

III. உயர் வெப்பநிலை டிமேக்னடிசேஷனின் இயற்பியல் வழிமுறை: வெப்ப இயக்கத்தில் காந்த களங்கள் 'திசையை இழக்கின்றன'

உயர் வெப்பநிலை டிமேக்னடிசேஷனைப் புரிந்து கொள்ள, காந்தப் பொருட்கள் ஏன் காந்தமாக இருக்கின்றன என்பதை முதலில் புரிந்து கொள்ள வேண்டும்.

ஒரு பொருளின் காந்தத்தன்மை என்பது பொருளின் உள்ளே உள்ள சிறிய காந்தப் பகுதிகளின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட சீரமைப்பிலிருந்து உருவாகிறது -  காந்த களங்கள் . அறை வெப்பநிலையில், இந்த களங்கள் பெரும்பாலும் ஒரே திசையில் சீரமைக்கப்பட்டு, மேக்ரோஸ்கோபிக் காந்தத்தை உருவாக்குகின்றன. வெப்பநிலை உயரும்போது, ​​டொமைன்களுக்குள் உள்ள அணுக்களின் வெப்ப இயக்கம் தீவிரமடைகிறது, முதலில் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட டொமைன் கட்டமைப்பைத் தொந்தரவு செய்து காந்தத் தருணங்கள் விலகும். இதன் விளைவாக, காந்தத்தின்  remanence (Br)  மற்றும்  வற்புறுத்தல் (Hc) இரண்டும்  வெவ்வேறு அளவுகளில் குறைகிறது, இது காந்தப்புல வலிமையின் பலவீனமாக வெளிப்படுகிறது.

உட்செலுத்தப்பட்ட ஃபெரைட் மற்றும் ரப்பர் காந்தங்களுக்கு, நிலைமை மிகவும் சிக்கலானது: இரண்டு பொருட்களும்  பிணைக்கப்பட்ட காந்தங்கள்  - பாலிமர் பைண்டருடன் இணைந்து காந்த தூள் (ஃபெரைட் தூள்) கொண்டவை. அதிக வெப்பநிலையானது தூளின் காந்த டொமைன் அமைப்பைப் பாதிப்பது மட்டுமல்லாமல், பைண்டர் பண்புகளையும் (மென்மையாக்குதல், வயதானது போன்றவை) மாற்றுகிறது, இது தூளின் சிதறல் மற்றும் ஒட்டுமொத்த காந்த செயல்திறனைப் பாதிக்கிறது.

இரண்டு வகையான உயர் வெப்பநிலை டிமேக்னடைசேஷன்களை வேறுபடுத்துவது முக்கியம்:

·  மீளக்கூடிய டிமேக்னடைசேஷன் : உயரும் வெப்பநிலையுடன் காந்த செயல்திறன் குறைகிறது ஆனால் வெப்பநிலை இயல்பு நிலைக்கு திரும்பும் போது குணமடைகிறது.

·  மீளமுடியாத டிமேக்னடைசேஷன் : வெப்பநிலை ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பை மீறும் போது, ​​டொமைன் அமைப்பு நிரந்தரமாக மாறுகிறது, மேலும் குளிர்ந்த பிறகும் அசல் காந்த பண்புகளை மீட்டெடுக்க முடியாது.

தொடர்ச்சியான ரோபோ செயல்பாட்டிற்கு, மிக முக்கியமான கவலை  மீளமுடியாத டிமேக்னடைசேஷன் ஆகும்  - அது ஏற்பட்டவுடன், குறியாக்கி வட்டின் காந்த சமிக்ஞை வலிமை நிரந்தரமாக குறைக்கப்படும், இது குறியாக்கியின் அளவீட்டு துல்லியத்தை நேரடியாக சமரசம் செய்யும்.

IV. முறையான தீர்வுகள்

உட்செலுத்தப்பட்ட ஃபெரைட் மற்றும் ரப்பர் காந்த குறியாக்கி வட்டுகளின் உயர்-வெப்பநிலை டிமேக்னடைசேஷனை நிவர்த்தி செய்ய, தீர்வுகள் இரண்டு பரிமாணங்களில் இருந்து தொடரலாம்: பொருள் நிலை மற்றும் கணினி வடிவமைப்பு நிலை.

தீர்வு 1: பொருள்-நிலை மேம்படுத்துதல் மற்றும் மேம்படுத்துதல்

1. ஊசி-வார்ப்பு செய்யப்பட்ட ஃபெரைட்டின் உயர் வெப்பநிலை-எதிர்ப்பு தரங்களைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்

உட்செலுத்தப்பட்ட ஃபெரைட்டின் இயக்க வெப்பநிலை சரி செய்யப்படவில்லை. காந்த தூள் உருவாக்கம் மற்றும் பைண்டர் அமைப்பை மேம்படுத்துவதன் மூலம், அதன் வெப்பநிலை எதிர்ப்பை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, பைண்டராக நைலான் 6 அல்லது பிபிஎஸ் (பாலிஃபெனிலீன் சல்பைடு) பயன்படுத்தும் ஃபெரைட் பொருட்கள் சுமார் 180 °C இல் திருப்திகரமான சோதனை முடிவுகளைக் காட்டியுள்ளன. TAF மசகு எண்ணெய் பொருத்தமான அளவு சேர்ப்பது பெல்லட் ஃப்ளோபிலிட்டி மற்றும் காந்த பண்புகளை மேம்படுத்தலாம் என்று ஆராய்ச்சி சுட்டிக்காட்டுகிறது; இணைக்கும் முகவர்களுடன் காந்தப் பொடியின் மேற்பரப்பு சிகிச்சையானது உட்செலுத்தப்பட்ட காந்தங்களின் செயல்திறனை திறம்பட மேம்படுத்தும்.

2. உயர் வெப்பநிலை-எதிர்ப்பு ரப்பர் காந்தங்களைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்

வழக்கமான ரப்பர் காந்தங்கள் மேல் வெப்பநிலை வரம்பு 80 °C, ஆனால் உயர்-வெப்பநிலை ரப்பர் அமைப்புகளை (எ.கா. சாதாரண ரப்பரை சிலிகான் ரப்பருடன் மாற்றுவது), மேல் வரம்பை 150-200 °C ஆக உயர்த்தலாம். காப்புரிமை பெற்ற தொழில்நுட்பங்கள், ஃபெரைட் பொடியுடன் கூடிய உயர்-வெப்பநிலை ரப்பர் அமைப்புகளின் முறையான உருவாக்கம் மற்றும் செயல்முறை தேர்வுமுறை மூலம், ரப்பர் காந்தங்களின் அதிகபட்ச சேவை வெப்பநிலை 120-170 ° C ஐ அடையலாம். SR/NBR போன்ற கலப்பு ரப்பர் அமைப்புகளும் 120 °Cக்கு மேல் நல்ல வெப்ப நிலைத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன.

நடைமுறைத் தேர்வில், பொருளின் வெப்பநிலை மதிப்பீட்டை உபகரணங்களின் இயக்க வெப்பநிலை வரம்புடன் பொருத்துவது பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.

தீர்வு 2: கணினி வடிவமைப்பு மற்றும் வெப்ப மேலாண்மை

1. வெப்பச் சிதறல் வடிவமைப்பை மேம்படுத்தவும்

உயர்-வெப்பநிலை டிமேக்னடைசேஷன் இறுதியில் அதிகப்படியான வெப்பநிலையால் ஏற்படுகிறது என்பதால், பயனுள்ள வெப்ப மேலாண்மை மிகவும் நேரடியான அணுகுமுறையாகும். குறிப்பிட்ட நடவடிக்கைகள் அடங்கும்:

·  சேர்த்தல் . வெப்ப மூழ்கிகள் அல்லது கட்டாயக் காற்று குளிரூட்டலைச்  காந்த வளையத்தின் இயக்க வெப்பநிலையைக் குறைக்க குறியாக்கியைச் சுற்றி

·  வைப்பது . வெப்ப காப்பு கட்டமைப்புகளை  வெப்பப் பரிமாற்றத்தைத் தடுக்க மோட்டார் முறுக்குகளுக்கும் குறியாக்கிக்கும் இடையே

·  ஏற்றுக்கொள்வது . நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட ஜாக்கெட் வடிவமைப்புகளை  அதிக வெப்பநிலை நிலைகளின் கீழ் தொடர்ச்சியான குளிர்ச்சியை அடைய

2. மேக்னடிக் சர்க்யூட் டிசைனில் ரிசர்வ் மார்ஜின்

காந்த சுற்று வடிவமைப்பு கட்டத்தில், உயர் வெப்பநிலையில் பகுதியளவு காந்த இழப்பை ஈடுசெய்ய பொருத்தமான  ஃப்ளக்ஸ் விளிம்பை  ஒதுக்கலாம், இது தயாரிப்பின் வாழ்க்கைச் சுழற்சி முழுவதும் நிலையான செயல்திறனை உறுதி செய்கிறது.

3. ஊசி மோல்டிங் செயல்முறை வெப்பநிலையை கட்டுப்படுத்தவும்

காந்த குறியாக்கி வட்டு தயாரிப்பில், உட்செலுத்துதல் மோல்டிங்கின் போது செயலாக்க வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும், காந்த பண்புகளை சேதப்படுத்தும் அதிகப்படியான வெப்பநிலையைத் தவிர்க்க வேண்டும்.

V. சுருக்கம்

அதிக வெப்பநிலையில் உட்செலுத்தப்பட்ட ஃபெரைட் மற்றும் ரப்பர் காந்த குறியாக்கி வட்டுகளின் டிமேக்னடைசேஷன் என்பது ஒரு இயற்பியல் செயல்முறையாகும், இதில் வெப்ப இயக்கம் ஆர்டர் செய்யப்பட்ட காந்த டொமைன் கட்டமைப்பை சீர்குலைத்து, காந்த வரிசையை குறைக்கிறது. தொடர்ச்சியான ரோபோ செயல்பாட்டில் இந்த சிக்கல் குறிப்பாக முக்கியமானது.

தீர்வுகளை இரண்டு நிலைகளில் இருந்து அணுகலாம்:  பொருள் மட்டத்தில் , உட்செலுத்தப்பட்ட ஃபெரைட் அல்லது உயர் வெப்பநிலை-எதிர்ப்பு ரப்பர் காந்தங்களின் உயர்-வெப்பநிலை-எதிர்ப்பு தரங்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம்;  கணினி மட்டத்தில் , வெப்பச் சிதறலை மேம்படுத்துதல், சரியான வெப்ப மேலாண்மையை செயல்படுத்துதல் மற்றும் காந்த சுற்று வடிவமைப்பில் ஃப்ளக்ஸ் விளிம்புகளை ஒதுக்குதல்.

உண்மையான பொறியியல் பயன்பாடுகளில், குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை வரம்பு, செலவு பட்ஜெட் மற்றும் துல்லியத் தேவைகள் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மிகவும் பொருத்தமான தீர்வை விரிவாக மதிப்பீடு செய்து தேர்வு செய்வது நல்லது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, நீண்ட காலத்திற்கு நிலையானதாக செயல்பட வேண்டிய ரோபோவிற்கு, ஒவ்வொரு 'கூட்டு' நம்பகத்தன்மையும் ஒட்டுமொத்த வெற்றிக்கு முக்கியமானது.