التوازن بين مقاومة التآكل الكهربائي وقوة السحب المغناطيسية

تحدث عن أحد أمثلة المعالجة السطحية في الأيام الأخيرة.

كُلِّفنا بتصميم وتصنيع مغناطيس مرساة بتصميم جديد. يُستخدم هذا المغناطيس في الميناء لتثبيت القارب ومعداته.
تحدد العادة حجم المنتج ومتطلبات قوة السحب.
أولاً، نحدد حجم مغناطيس المرساة. أحد مفاتيح قوة السحب هو ضرورة وجود سُمك كافٍ للهيكل، وإلا ستنفصل الطاقة المغناطيسية عن جوانب الهيكل الأخرى، بدلاً من تركيز كل الطاقة على الجانب المطلوب. كما هو موضح في الصورة أدناه، لهذين الوعاءين المغناطيسيين نفس الحجم، لكن الوعاء الأيمن يحتوي على مغناطيس أكبر. هل سيكون للوعاء الأيمن قوة مغناطيسية أفضل؟ ليس بالتأكيد. لأن جزءًا من الطاقة يمر عبر الجوانب الأخرى التي تفقد قوتها. بينما يتمتع الوعاء الأيسر بعزل جيد، فإن كل الطاقة المغناطيسية تتركز على جانب واحد، مما يجعل قوة السحب في أعلى مستوياتها.

لنعد إلى مغناطيس التثبيت، صنعنا وحدةً ووضعنا قرص المغناطيس في الأسفل، واختبرنا قوته. أظهرت النتائج أنه قادر على توفير طاقة تزيد عن 1000 كجم.

العميل سعيدٌ جدًا أيضًا لأننا صنعنا العينة بسرعةٍ ولم نُهدر الكثير من القوة المغناطيسية، ويرغب في إطالة عمرها الافتراضي. يريد أن تتجاوز نتيجة اختبار رش الملح 300 ساعة.

المعالجة السطحية الحالية للمغناطيس هي طلاء النيكل الكهربائي من الدرجة 5. مع ذلك، فإن أفضل نتيجة هي قدرته على الحفاظ على نقائه من الصدأ لمدة 150 ساعة تقريبًا.

إحدى طرق تحقيق ذلك هي طلاء المطاط لتغطية طبقة النيكل. يُعد المطاط مادة عزل جيدة، إذ يمكنه الحد من انتقال الماء والذرات المؤينة، كما يتميز بمقاومة عالية للتآكل.

مع ذلك، يتميز الكسوة بسمكها، خاصةً المطاط. يتراوح سمك المطاط بين ٠.٢ و٠.٣ مم، بينما تقل قوة الكسر عن ٧٠٠ كجم.

هذا السُمك يُغيّر الأداء بشكل كبير. إذا أردنا الحفاظ على قوة السحب نفسها، فعلينا زيادة حجم المغناطيس والغلاف. سيؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة في التكاليف. بالنظر إلى دورة الحياة والتكلفة الإجمالية، من الواضح أنه ليس الخيار الأمثل.

طريقة أخرى هي إضافة سلك أنوب للاتصال بالمغناطيس، ويمكن حمايته باستخدام أنود قابل للتضحية. مع ذلك، يتطلب الأمر حفر ثقب في الغلاف لمساحة قضيب الأنود، مما يتطلب قالبًا جديدًا. لذا، يُعد هذا خيارًا محتملًا.

أيضاً، يعاني الهيكل من مشكلة الصدأ. قررنا رش الطلاء عليه. لكن هذا الطلاء، مثل المطاط، سميك أيضاً. ووفقاً للاختبار، يُقلل الطلاء من قوة سحب المرساة بنسبة 15%.

لذلك قررنا أخيرًا طلاء الغلاف بالكروم، والذي يمكنه حماية الغلاف ويحافظ أيضًا على الحد الأدنى من المسافة بين المغناطيس والغلاف لضمان عدم انخفاض الطاقة المغناطيسية كثيرًا.

لذا، فإن التوازن بين مقاومة التآكل الكهربائي وقوة السحب المغناطيسية، يتطلب منا إيجاد أفضل طريقة للمنتج مع الأخذ في الاعتبار عمره وتكلفته.