Calificación de aceros magnéticos suaves para la fabricación de actuadores y sensores electromagnéticos.

En la industria automotriz, existe un crecimiento constante de los requisitos de calidad para los aceros magnéticos suaves suministrados para producir diversos componentes utilizados en actuadores, sensores o máquinas eléctricas. Un ejemplo frecuente es la válvula solenoide que, en general, se puede aplicar tanto como actuador como sensor. Las válvulas solenoides se aplican ampliamente en la industria automotriz, siendo parte del mecanismo de movimiento o control con el objetivo de transformar eficientemente la energía electromagnética en acción mecánica o viceversa. Para lograr esta eficiencia de transformación y funcional, se necesitan aceros permeables magnéticos suaves como material base. Para cumplir con los requisitos de eficiencia, los proveedores de aceros magnéticos suaves y los fabricantes de componentes deben calificar sus materiales subyacentes (por ejemplo, acero inoxidable ferrítico) con características ferromagnéticas preespecificadas.

¿Cuáles son las principales características ferromagnéticas demandadas?

Las características ferromagnéticas que se consideran en la calificación de materiales magnéticos suaves generalmente están representadas por la curva de histéresis magnética de corriente continua. La curva de histéresis incluye, entre otras, cantidades físicas únicas como coercitividad (H_cJ), polarización magnética de saturación (J_S) y permeabilidad relativa (μ_r).

Bucle de histéresis

La permeabilidad relativa es uno de los parámetros más aceptados para caracterizar la "suavidad magnética" de los materiales ferromagnéticos. La permeabilidad relativa µr es proporcional a la relación B/H y muestra la pendiente de la curva inicial en el diagrama B(H). Caracteriza la eficiencia dinámica con la que un material dedicado realiza el proceso de magnetización. Cuanto mayor sea la permeabilidad relativa µ_r, 

más rápido se pueden magnetizar los componentes (fabricados con este material) en el sistema electromagnético, lo que contribuye a aumentar la dinámica del sistema.

La permeabilidad relativa µr no es un parámetro constante para materiales ferromagnéticos y depende de la magnitud de la intensidad del campo magnético aplicado (H). Por lo tanto, no es inusual que, por razones de simplicidad, a menudo solo se considere el valor máximo de la curva de permeabilidad relativa (μrmax).

Permeabilidad relativa en función de H para 2 tipos de muestras

La permeabilidad relativa puede variar considerablemente durante el proceso de fabricación de materiales magnéticos suaves, es decir, después de procesos de estirado, laminado, rectificado y recocido. Como ejemplo, para aceros inoxidables como el 1.4105 o 1.4106, ampliamente utilizados para producir actuadores o sensores en la industria automotriz, el nivel de μrmax podría variar en un rango entre 700 y 1800, dependiendo de las condiciones de mecanizado o tratamiento térmico.

Método de circuito magnético abierto y KOERZIMAT J-H

Una de las formas frecuentes de suministrar aceros magnéticos suaves es en barras redondas o láminas rectangulares. Tanto los proveedores de acero como los compradores buscan un dispositivo industrial preciso, pero con una funcionalidad sencilla y que no requiera una preparación sofisticada de las muestras para medir μrmax.

La curva de histéresis se puede medir de manera eficiente en tiempo y recursos con el método de magnetización en circuito magnético abierto. La ventaja de este método es que no se requiere adaptación mecánica adicional ni preparación (como rectificado o sujeción), sino que solo es necesario adherirse a las dimensiones de escala predefinidas de la muestra.

KOERZIMAT J-H technology

Basándose en este método, para probar barras redondas y láminas de aceros magnéticos suaves, FOERSTER ha desarrollado el sistema KOERZIMAT 1.097 J-H. El sistema KOERZIMAT J-H permite medir el bucle completo de histéresis. Este sistema permite medir el bucle de histéresis y la permeabilidad relativa sin necesidad de una adaptación mecánica adicional ni carga requerida para la muestra ensayada.

Para la medición, la muestra se coloca en la bobina de detección del soporte de la muestra, que luego se coloca dentro de la bobina. El diseño asegura que la muestra se coloque en el centro de la región homogénea de la bobina de campo. Antes del inicio de la medición, la muestra se desmagnetiza. La siguiente medición de histéresis está controlada por el controlador KOERZIMAT, que garantiza tiempos de medición lo suficientemente largos para evitar efectos secundarios de corrientes inducidas y permite mediciones de histéresis de hasta 100 kA/m.

KOERZIMAT J-H Device

Las mediciones de histéresis en un circuito magnético abierto se ven afectadas por efectos de desmagnetización, que pueden corregirse matemáticamente. La corrección de desmagnetización se realiza automáticamente mediante el software J-H a través de cálculos de factores de desmagnetización flux métricos; los resultados de la medición se presentan en forma de la histéresis "verdadera" cortada.

¿Qué materiales se pueden medir?

El KOERZIMAT J-H está diseñado para materiales magnéticos suaves y puede medir un bucle de histéresis con una intensidad de campo máxima de 100 kA/m. Aplicando la corrección de desmagnetización implementada, se obtienen buenos resultados de acuerdo con mediciones estandarizadas y datos de la literatura en el rango de permeabilidad de 100 a 4000.

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