Analice la caída térmica y las limitaciones en varios materiales magnéticos.
Todos los materiales magnéticos están en todo momento tan completamente magnetizados como lo permite su estado térmico. Antes de la "magnetización", sus dominios magnéticos se organizan aleatoriamente para minimizar su estado de energía interno (y externo). La magnetización rota los dominios magnéticos en una alineación común. Los imanes permanentes conservan esta alineación hasta cierto punto, dependiendo de su geometría, química y mecanismos de anisotropía. Considere la anisotropía aquí como todas aquellas cosas que resisten una fuerza magnetizante y, por lo tanto, también una fuerza desmagnetizante.
Los dominios magnéticos en el centro de un imán se apoyan entre sí, pero los dominios más cercanos a los lados, extremos y bordes de la geometría tienen menos apoyo, y algunos son invertidos por el propio campo externo del imán, que tiene una polaridad opuesta al campo interno. . Cuando se aplica calor, las órbitas de electrones más largas hacen que todos los dominios se debiliten hasta cierto punto, y aquellos con más exposición al campo externo (o que son más débiles por alguna otra razón) también se invertirán.
La caída térmica es el proceso de elevar la temperatura de un imán a la temperatura esperada en la aplicación, por lo que cualquier cambio inminente habrá ocurrido antes de la instalación del imán. A temperaturas elevadas, la fuerza de desmagnetización de los imanes aislados será su propia fuerza de autodesmagnetización, por lo que la estabilización térmica debe realizarse en un dispositivo que reproduzca el coeficiente de permeabilidad operativo para evitar la pérdida de niveles de flujo útiles y estables.
¿Aumenta la densidad de flujo de un imán cuando funciona a temperaturas muy bajas (por ejemplo, -60 °C)?
Sí, el efecto de la temperatura es bastante lineal en el rango de +/- 100 °C, por lo que las órbitas de los electrones son más cortas y los imanes metálicos mostrarán un aumento en la densidad de flujo. Los imanes de cerámica son la excepción.
¿Cómo se estabiliza el calor de un imán? ¿Cuándo se debe hacer esto, con qué beneficio y exactamente qué le hace al imán?
Un imán se estabiliza térmicamente al exponerlo a temperaturas elevadas durante un período de tiempo específico. Esto se hace para prepararse para las pérdidas irreversibles de magnetismo que experimentan la mayoría de los imanes cuando se exponen a temperaturas elevadas.
Puede pensar en la estabilización térmica como un seguro contra temperaturas elevadas. Recomendamos esto cuando los imanes van a ver regularmente altas temperaturas durante el servicio.
Hay dos tipos de pérdidas magnéticas cuando un imán se calienta a temperaturas elevadas: reversible e irreversible.
La pérdida magnética reversible es el debilitamiento de un imán cuando se calienta a temperaturas elevadas. Se llama reversible porque el imán recupera esta parte por completo al volver a la temperatura ambiente.
La pérdida magnética irreversible también ocurre a temperaturas elevadas, pero no se recupera al volver a la temperatura ambiente. Es una pérdida permanente, a menos que el imán se devuelva para su remagnetización. Este es un efecto de una sola vez.
Un ejemplo: un imán dado produce 1000 Gauss a temperatura ambiente. Se hornea a 200 °C (400 °F). Mientras está a esa temperatura, solo produce 850 Gauss. Al volver a la temperatura ambiente, la mide y descubre que ahora solo produce 950 Gauss. Los 50 Gauss que faltan son la pérdida irreversible. Si el imán se devolvió a 200 °C, todavía producirá 850 Gauss. Si se llevara a una temperatura más alta, perdería más rendimiento.
La cantidad de pérdida irreversible depende de muchos factores, incluido el tipo de material magnético, la forma del imán, la temperatura que experimenta y la cantidad de tiempo que ve esa temperatura.
Algo más a tener en cuenta sobre la estabilización térmica: el imán generalmente debe aislarse durante el proceso y no debe apilarse cuando está en el horno. Esto generalmente significa que cada imán debe manejarse individualmente, lo que tiene un costo adicional asociado.
¿Qué le sucede a un imán cuando las temperaturas de funcionamiento aumentan o disminuyen?
Cuando hablamos de aumento y disminución de la temperatura, estamos hablando de cambios relativos a la "temperatura ambiente", que es solo un punto arbitrario para comenzar. Para comprender los efectos de la temperatura, debemos observar la estructura atómica de los elementos que componen la aleación. Los átomos tienen un núcleo alrededor del cual orbitan los electrones que giran. A medida que aumenta la temperatura (desde el cero absoluto), aumenta la distancia desde el núcleo y otros electrones, por lo que siguen un camino más largo y tienen menos influencia entre sí, y las propiedades magnéticas de los imanes metálicos generalmente disminuyen.