Selecionar ímanes

Os ímanes são de grande importância em aplicações industriais. São utilizados numa variedade de aplicações, desde motores elétricos a sensores e atuadores. No entanto, selecionar o íman certo para uma aplicação específica requer uma compreensão profunda das propriedades magnéticas, materiais e características de design.

Pré-requisitos para magnetismo

O pré-requisito para o magnetismo é a característica física especial dos eletrões para rodarem em torno do seu próprio eixo. No entanto, a direção é decisiva para esta denominada rotação. O magnetismo só é possível se os eletrões estiverem alinhados na mesma direção. Por este motivo, os metais são particularmente adequados para serem magnetizados, porque os átomos estão dispostos aqui num padrão em forma de grelha. Isto permite que os eletrões se movam livremente e se adaptem mais facilmente a uma direção de rotação. Os ímanes têm sempre um polo norte (N) e um polo sul (S), que se repelem. Ao contrário das cargas positivas e negativas na eletricidade, não é possível ter um polo positivo ou negativo separado. Quando um íman é dividido, é sempre criado um íman novo e mais pequeno. A menor quantidade indivisível também é chamada de íman elementar. Estes encontram-se em ferro, por exemplo – de forma desalinhada.

Visão geral dos ímanes

Dependendo da sua capacidade de ser inerentemente magnética ou magnetizada por fornecimento de energia externo, é feita uma diferenciação entre os seguintes tipos de ímanes:

• Ímanes permanentes: Nos ímanes permanentes, os eletrões movem-se em torno do seu próprio eixo já num padrão alinhado, gerando assim um campo magnético permanente. O ferro, o cobalto e o níquel, por exemplo, são magnéticos por natureza. Os ímanes permanentes são divididos em ímanes duros e ímanes suaves. Os ímanes duros têm uma elevada permanência (resistência à desmagnetização) e força de campo coercitivo (a força de campo magnético necessária para desmagnetizar totalmente um íman), enquanto os ímanes macios podem ser facilmente magnetizados e desmagnetizados.
• Eletroímanes: Nos electroímanes, o magnetismo é gerado pelo fornecimento de corrente elétrica. Assim que os eletrões fluem através de um condutor elétrico, a corrente à sua volta gera um campo magnético. Trata-se normalmente de um fio com enrolamentos, onde cada laço de enrolamento serve como condutor circular. No geral, isto resulta num campo magnético total muito forte que excede o dos ímanes permanentes.

Propriedades magnéticas básicas

As propriedades básicas dos ímanes incluem:

• A densidade do fluxo magnético (Tesla): A densidade de superfície do fluxo magnético que passa verticalmente através de um determinado elemento de superfície. O termo indução magnética é frequentemente utilizado como sinónimo e também descreve o mesmo fenómeno físico, mas num contexto diferente (eletrodinâmica e indução eletromagnética).
• A intensidade do campo magnético (amperes por metro): Atribui uma força e direção do campo magnético gerado pela tensão magnética a cada ponto espacial.
• Permeabilidade magnética (também condutividade magnética): Determina a capacidade de os materiais passarem campos magnéticos ou se adaptarem a um campo magnético.

Estas propriedades afetam o desempenho de um íman em determinadas aplicações.

Desmagnetização de ímanes permanentes

É possível desmagnetizar os ímanes permanentes. No entanto, pode ainda haver uma magnetização residual baixa. Para a desmagnetização, o alinhamento das centrifugações atómicas deve ser perturbado. Isto pode ocorrer, por exemplo, por influências externas como calor, impactos fortes ou outros campos magnéticos. Por exemplo, cada material magnético tem uma temperatura de aplicação máxima, também chamada de temperatura Curie. Acima desta temperatura, as propriedades magnéticas mudam. Esta temperatura é de aprox. 769 °C para ferro, aprox. 1127 °C para cobalto e aprox. 358 °C para níquel. Os electroímanes podem ser desmagnetizados desligando a fonte de alimentação.

Fabrico de ímanes e materiais utilizados

Existem vários processos de fabrico de ímanes. No entanto, a metalurgia em pó, na qual os materiais são primeiro pulverizados e depois misturados e comprimidos, é mais comum. O processo de compressão ocorre sob calor e também é chamado de sinterização de fase líquida. Finalmente, o processo de magnetização ocorre, no qual os ímanes elementares no cartão estão alinhados numa direção usando um íman grande ou electroímanes. A força magnética de atuação deve ser cerca de três vezes mais elevada do que a força magnética que o íman final deve ter. Alguns dos materiais comuns são o boro neodímio-ferro (NdFeB), o samário-cobalto (SmCo), o AlNiCo (alumínio-níquel-cobalto) e os ferrites.

Os materiais a serem selecionados dependem de fatores como temperatura operacional, desempenho magnético e custo. Agora também é possível fabricar ímanes ligados a plástico, como ímanes de borracha.

Selecionar ímanes

Para poder selecionar o íman certo, é importante conhecer os parâmetros que afetam o desempenho de um íman:

• Remanência: A densidade de fluxo que um íman mantém num circuito fechado.
• Força coercitiva do campo: A medida da resistência à desmagnetização.
• Produto de energia máxima: Remanência (Br) de um íman multiplicado pela força coerciva do campo (Hc).
• Densidade do fluxo de malha aberta: A intensidade do campo magnético (medido em Tesla, anteriormente Gauß). Descreve a densidade do campo magnético gerado (densidade do fluxo). O campo magnético é visualizado como linhas magnéticas ao longo da direção da magnetização. A intensidade do campo é a densidade destas linhas numa determinada área e o número total de linhas descreve a densidade do fluxo magnético.
• Força adesiva: A força de atração de um íman medido em Newton. A seleção do material, a textura da superfície e o ângulo de atração magnética têm influência na força de atração.

A tabela seguinte mostra os valores de referência para a seleção de ímanes com base na força de absorção e na densidade do fluxo.

Para obter mais informações, consulte o catálogo de produtos.

O ambiente no qual o íman irá funcionar também afeta o desempenho e a durabilidade. Além da temperatura já mencionada, humidade (formação de ferrugem), tensão mecânica ou corrosão influenciam as propriedades magnéticas. Por conseguinte, todas as circunstâncias devem ser tidas em consideração para seleção e devem ser utilizados ímanes com propriedades especiais, tais como elevada resistência à humidade, se necessário.

Na MISUMI, oferecemos ímanes para cada utilização. A gama inclui ímanes de neodímio altamente resistentes ao calor, bem como ímanes de borracha flexíveis ou ganchos magnéticos pré-fabricados. Por exemplo: ímanes redondos, ímanes com suportes, ímanes de borracha, ímanes (aparafusáveis), ímanes (retangulares) ou suportes de ímanes (comutáveis).

Qualidade do íman como uma unidade de medição importante

A qualidade dos ímanes é uma unidade de medição importante para os ímanes. Consiste numa letra seguida de um número, por exemplo, UH45:

• Letra: A letra indica a temperatura máxima de funcionamento. Os ímanes têm normalmente uma temperatura de funcionamento máxima de 80 °C, marcada com a letra N. Mais informações podem ser: M até 100 °C, H até 120 °C, SH até 150 °C, UH até 180 °C e EH até 200 °C.
• Número: O número indica a energia magnética armazenada por volume. É o produto da força do campo magnético H e da densidade do fluxo magnético B.

Utilização industrial de ímanes

Os ímanes são indispensáveis na indústria. Por exemplo, os eletroímanes são utilizados na indústria automóvel onde quer que os motores elétricos estejam a funcionar. A rotação do motor é afetada pelas forças de captação e repelência do íman. Os ímanes também são utilizados para relés. Aqui, um interruptor eletromagnético é instalado num circuito e, em seguida, é construído um campo magnético através de uma fonte de alimentação fraca. O interruptor fecha quando a alimentação é fornecida e abre assim que a corrente é desligada, dissipando assim o campo magnético. Em alguns comboios de alta velocidade e comboios de levitação magnética, são utilizados ímanes fortes para levantar veículos do solo e permitir que deslizem suave e rapidamente. Além disso, os ímanes e as suas propriedades são especificamente utilizados em sistemas de correias transportadoras. O material transportado pode assim ser facilmente separado ou ordenado, o que é particularmente importante nas indústrias de reciclagem e processamento de resíduos.

Os ímanes permanentes são, por exemplo, utilizados nas seguintes aplicações:

• Transportadores: Os ímanes permanentes são utilizados para separar materiais ferromagnéticos dos materiais não ferromagnéticos, por exemplo, na indústria da reciclagem. Os materiais magnéticos são recolhidos e removidos pelo íman permanente.
• Dispositivos de segurança: Em engenharia mecânica e construção de máquinas personalizadas, os ímãs permanentes são usados em compartimentos de porta ou gabinetes de proteção. Por exemplo, mantêm as portas ou abas fechadas que permitem o acesso a componentes perigosos da máquina.
• Sistemas de controlo de acesso: Os ímanes permanentes são utilizados aqui em conjunto com os electroímanes. O íman permanente é montado permanentemente enquanto o electroíman regula o mecanismo de bloqueio, superando a força do íman permanente quando activado (por exemplo, através de um cartão de acesso), desbloqueando assim a porta.

As opções de aplicação são muito versáteis e refletem-se num extenso portefólio de produtos na MISUMI.