Kaia Boockmanna i Michaeli Boockmann
Boockmann Engineering GmbH
Eckartspfad, 97708
Bad Bocklet, Niemcy
Podstawy smarowania drutu magnetycznego
Obróbka drutu magnetycznego wymaga smarowania z następujących powodów:
• Ochrona przewodu i izolacji
• Zwiększanie szybkości produkcji
• Ochrona narzędzi do nawijania
• Zwiększanie gęstości uzwojeń
Osiągnięcie tych wyników stale wymaga integracji z wysokiej jakości sprzętem do drutu i niezawodnymi rozwiązaniami z magnesami przemysłowymi na całej linii produkcyjnej.
Mechanika obsługi drutu magnetycznego
Wyobraźmy sobie drut emaliowany, który dociskany jest do płaszczyzny pod obciążeniem Fz, a siła tarcia, jaką należy pokonać, aby drut przesunął się, jest funkcją Fz. W przypadku suchych, stałych powierzchni ślizgowych siła tarcia jest niezależna od prędkości v ruchu (rys. 1), co dotyczy również drutów smarowanych woskiem lub materiałami woskopodobnymi. Smarowanie olejem lub smarem powoduje lepkie pływanie, które zależy od prędkości ruchu.
Rys. 1 — Smarowanie i siła tarcia.
W przypadku dużych prędkości nawijania i gęstości nawijania często wymagana jest solidna, sucha powierzchnia ślizgowa. Można to osiągnąć, z ograniczonym powodzeniem, za pomocą emalii samopoślizgowych lub, z większym powodzeniem, poprzez polerowanie stałymi środkami poślizgowymi, głównie parafiną i woskami. Wydajność tego procesu polerowania jest często zwiększana w piecu do wyżarzania drutu lub w ramach kompleksowego systemu automatycznego wyposażenia w drut magnetyczny.
Tłuste smary mają tendencję do wyciekania ze szpuli tłoczącej. Podobnie jak smar lub duże ilości stosunkowo niskotopliwego wosku, olej pochłania pył, a powłoki wykonane z tych materiałów nie są w stanie wytrzymać wysokich ciśnień właściwych pomiędzy krzyżującymi się drutami ze względu na ich lepkie zachowanie. Dlatego ich zastosowanie jest preferowane głównie w technice wstawiania w produkcji silników itp.
Współczynnik tarcia, właściwości ślizgowe, nawijalność i możliwość wkładania wykazują wartości optymalne w zależności od ilości smaru. Niestety, optima te często nie mieszczą się w tym samym przedziale ilościowym i dlatego należy je określić na podstawie doświadczenia.
Dynamiczny współczynnik tarcia, mierzony pomiędzy drutem a płytką stalową (Parussel4), podano w tabeli 1 dla różnych materiałów emalii i wosków. Jest to właściwość materiałowa zastosowanego smaru, na którą wpływa materiał izolacji przewodu. Ze względu na silną zależność współczynnika tarcia od ilości smaru na powierzchni drutu (rys. 2), ilość nanoszona na powierzchnię musi być kontrolowana w wąskich granicach. Dodatkowo proces smarowania wpływa na niezawodność i równomierność smarowania, co jest czynnikiem krytycznym dla operatorów wysokiej jakości sprzętu drutowego.
Tabela 1. Dynamiczny współczynnik tarcia dla różnych kombinacji materiałów izolacyjnych i smarnych, określony według Parussela 4 .
Rys. 2 — Porównanie współczynnika tarcia dla różnych wosków
Powody stosowania metod smarowania bezrozpuszczalnikowych
Smary na bazie rozpuszczalników składają się w prawie 99% z lotnych związków organicznych (LZO), które zwykle są uwalniane przez systemy wentylacyjne fabryk (Rysunek 3).
Rys. 3 — Opary wydzielające się podczas smarowania drutu na bazie rozpuszczalników.
Ponieważ przepisy rządowe (np. europejskie rozporządzenie dotyczące LZO 1999-13-EC5) ograniczają ilość emisji LZO również w szczególności podczas produkcji drutu magnetycznego, producenci mogą wyeliminować ważne źródło emisji, stosując smarowanie niezawierające rozpuszczalników. Tę zmianę w coraz większym stopniu wspierają nowoczesne rozwiązania z zakresu magnesów przemysłowych i automatyczne urządzenia z drutem magnetycznym, zaprojektowane z myślą o czystszych procesach.
W związku z normą ISO 14000 klienci coraz częściej wymagają od swoich dostawców drutów magnetycznych programów ochrony środowiska. Ponadto nałożone ciecze, w tym roztwory stałych smarów, są usuwane z powierzchni drutu w wyniku zwiększonych sił odśrodkowych działających na szybko obracające się rolki prowadzące w emalierach o wysokiej VD, co ma wpływ na niezawodność i jakość procesu.
Niezawierające rozpuszczalników smarowanie drutu magnetycznego zmniejsza ryzyko zdrowotne pracowników spowodowane oparami i zapobiega poważnym wypadkom w miejscu pracy, a także zagrożeniu pożarem, przyczyniając się do bezpieczniejszego środowiska pracy wszystkich pieców do wyżarzania drutu i systemów splotek.
Ponadto unika się indukowanego rozpuszczalnikiem ataku na emalię drutu oraz plastikowe szpule, zachowując integralność drutu produkowanego na wysokiej jakości sprzęcie do drutu.