Fixação

FIXAÇÃO MAGNÉTICA

1.INTRODUÇÃO

Existem vários tipos de equipamentos que podemos inserir no capítulo “fixação magnética”:

• Placas magnéticas, eletromagnéticas e eletropermanentes (também chamadas de mesas magnéticas pelo mercado, apesar de nós utilizarmos o termo mesa magnética para equipamento de separação de impurezas ferrosas;
• Mesas de seno com placa magnética;
• Bases magnéticas em geral;
• Embuchados magnéticos;
• Transpassadores magnéticos;
• Morsas magnéticas, também chamadas de Blocos Magnéticos de Fixação;
• Pequenos eletroimã, como por exemplo os eletroimãs para portas, etc;
• Os imãs propriamente ditos que, muitas vezes são utilizados "sozinhos" com a função de fixar ou segurar algo;

Entretanto, a fim de facilitar a compreensão e tornar a explicação mais ágil, focamos abaixo na explanação mais detalhada do funcionamento e características das placas magnéticas.

PLACAS MAGNÉTICAS

As placas magnéticas ITAL são utilizadas na fixação de peças em máquinas operatrizes, tais como: retificadoras, plainadoras, fresadoras, tornos, máquinas de eletro-erosão, CNC’s, etc. São indicadas para peças de qualquer formato e dimensão.

Superando todos os processos de fixação de peças, as placas evitam desajustes, desnivelamentos e perdas de tempo com regulagem de dispositivos. Aumentam a qualidade do produto usinado, proporcionando enormes ganhos de produtividade!

2. ACIONAMENTOBasicamente pode-se dividir as placas em 3 tipos distintos, quanto à forma de acionamento.

2.1 PLACAS MAGNÉTICASSão acionadas manualmente através de alavanca lateral e compostas por um conjunto interno de ímãs permanentes, responsáveis pela criação do campo magnético.

Dispensam energia elétrica e nenhuma manutenção é necessária.

Possuem vida útil indefinida. As tampas não possuem tirantes, já que o latão e o aço são “soldados” por um processo especial. Por este motivo são 100% estanques e impedem a entrada (danosa) de umidade para o interior da placa, onde se encontram os ímãs. A garantia de magnetização é de 20 anos!

2.1.1 IMÃS PERMANENTES

O gráfico abaixo mostra de maneira simplificada as diferenças “de energia” entre os diversos materiais magnéticos (ímãs). Nas placas magnéticas usa-se normalmente, imãs de Ferrite ou Neodímio-Ferro-Boro (Terras Raras).

Gráfico: Comparativo entre os diversos tipos de ímãs permanentes.

Maiores detalhes sobre “ímãs” podem ser obtidos através de nosso site.

Existe um catálogo descritivo para cada tipo de material. Não hesite em solicitá-los em caso de dúvida ou curiosidade!

Tipos de imãs existentes:

• Cerâmico (Ferrite)
• Alnico
• Neodímio-Ferro-Boro (Terras Raras)
• Samário-Cobalto (Terras Raras)

2.2 PLACA ELETROMAGNÉTICA

Diferentemente das placas magnéticas permanentes, as eletromagnéticas são “acionadas” por um conjunto de bobinas internas que, energizadas, geram um forte campo eletromagnético. Permitem a utilização de um painel desmagnetizador. Veja abaixo maiores esclarecimentos sobre este assunto. No caso de queda de energia, desligam-se automaticamente. São sempre alimentadas em corrente contínua! Normalmente, as placas eletromagnéticas são fornecidas em 110VCC, mas opcionalmente podem ser projetadas para uso com 12, 24, 48, 100 ou 220VCC.

2.3 PLACA ELETROPERMANENTE

O equipamento é acionado por um surto de tensão, que fornece energia magnética a um conjunto interno de ímãs permanentes envolvidos por bobinas elétricas. Apenas alguns segundos de alimentação elétrica são necessários para elétricas ativar/desativar a placa. Após a magnetização, as peças não se soltarão de modo algum.

Vejas as vantagens:

• Estas placas são insensíveis à falta de energia elétrica, a cortes no cabo de alimentação, à queima de bobina, etc;
• Por isso, proporcionam segurança total para homens e meio;
• O desligamento só se dará quando o operador acionar o painel, enviando impulso elétrico de efeito inverso;
• Além de soltar a(s) peça(s) de forma praticamente instantânea, há a completa desmagnetização da(s) mesma(s) após a usinagem, eliminando a subsequente necessidade de desmagnetizadores;
• Pelo fato de não haver geração de calor interno e consequentemente não haver qualquer empenamento, garantem total precisão à usinagem;
• O consumo de energia é mínimo;
• O tempo magnetiza/desmagnetiza é inferior a 2 segundos.

Observação : muitas vezes usamos o termo “placa magnética” também para designarmos as placas eletropermanentes e eletromagnéticas.

2.3.1 PRINCIPIO ELEMENTAR DE FUNCIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS ELETROPERMANENTES

Na figura 1 encontra-se um simples circuito magnético, para que se possa facilmente compreender o princípio de funcionamento dos equipamentos eletropermanentes (modelos feitos com ímãs de Alnico e Ferrite).

ATIVAÇÃO DO SISTEMA

Para se ativar o sistema (leia-se aqui, ligar o equipamento), fornece-se um breve impulso de corrente em intensidade oportuna, que magnetiza o grupo inversível de ímãs (3), no mesmo sentido da magnetização do grupo de ímãs não inversíveis (2). Nesta nova situação, ambos os grupos (2 e 3) trabalham em paralelo: o fluxo total passa através das expansões polares (1), fechando-se na peça (4), que dessa forma é atraída.

DESATIVAÇÃO DO SISTEMA

Para se desativar o sistema (leia-se soltar a peça), submete-se a bobina a um impulso de corrente de sentido contrário ao precedente e os dois grupos de ímãs passam a trabalhar em série, anulando-se mutuamente. O fluxo magnético de um grupo, passando através das expansões(1) se fecha “sobre” o outro grupo, no interior do equipamento, liberando desta forma a peça.

Ao grupo de ímãs de Ferrite (2) ditos não inversíveis, é acoplado um grupo de ímãs de Alnico V(3), ditos inversíveis, estes últimos circundados por uma bobina (5).

Resumindo: o funcionamento dos equipamentos eletropermanentes é baseado em 2 tipos diferentes de ímãs permanentes. Um de ferrite (estático ou não inversível) e o outro de Alnico (inversível). Os dois ímãs, ou conjunto de ímãs, estão dispostos de tal forma que possam combinar sua força magnética através da carga, atraindo-a (fase de operação) ou “curto-circuitando” suas forças magnéticas no interior do equipamento, soltando a peça (fase de descanso).

A descrição acima é simplificada e refere-se apenas aos sistemas feitos em ferrite e alnico. Hoje em dia utilizam-se também os ímãs de Neodímio e o circuito é diferente. Mas o princípio continua válido.

3. INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE O FUNCIONAMENTO, LIMITAÇÕES E APLICAÇÕES

Antes de tudo é importante dizer que as placas magnéticas não fazem milagres! A especificação correta é fundamental para que se obtenha um bom resultado. Recomendamos a leitura dos itens abaixo antes de responder ao questionário de especificação localizado no final deste catálogo.

3.1 PRINCÍPIOS BÁSICOS DA “ATRAÇÃO MAGNÉTICA”

Entre os polos Norte e Sul de um ímã existem linhas magnéticas de força (fluxo). Veja a figura 2A. Este fluxo pode ser usado para atrair e segurar componentes ferrosos. Componentes de material ferroso inseridos neste fluxo magnético passam a ter polos induzidos; estas polaridades são opostas às do ímã que as geraram (figura 2B) e assim, ocorre a atração magnética entre peça ferrosa e ímã, que durará enquanto a peça sofrer ação das linhas de fluxo.

Se o campo for “fechado”, conforme mostra a figura, o fluxo fica contido “dentro” do circuito e o material ferroso não é atraído, pois “não sente” o campo magnético gerado pelo ímã. (Figura 2)

A força de atração “disponível” depende da área da densidade de fluxo magnético INDUZIDO na peça ferrosa.

O fluxo induzido no material ferroso depende:

• do próprio material;
• do seu tamanho e espessura;
• da qualidade do contato entre as superfícies e
• do grau de facilidade com que o fluxo magnético pode “fluir” através do material.

A maneira como cada um destes fatores influencia a força de atração será mencionada mais abaixo.

3.2 COMO FUNCIONAM AS PLACAS ITAL?

As explicações abaixo foram escritas, a fim de facilitar a compreensão, baseadas apenas no funcionamento básico de uma placa magnética permanente,mas são válidas e análogas para os outros 2 tipos de placas, ou seja, para as placas eletromagnéticas e eletropermanentes.

Uma placa magnética é um dispositivo fabricado com ímãs permanentes e aço, projetado para “passar” fluxo magnético para a peça que se deseja fixar.

Fazendo-se analogia com as figuras acima, fica fácil entender como funcionam:

•quando o fluxo magnético passa através da peça “fechando-se” na mesma, ela é atraída pela placa magnética; •quando o fluxo é desviado, fechando-se no interior do equipamento, a peça deixa de ser atraída. No caso das placas magnéticas permanentes, este desvio de fluxo é conseguido através de uma alavanca, que movimenta o “circuito magnético” (gerador do fluxo) no interior da placa.

Na posição “Ligada” os ímãs (circuito magnético) estão alinhados com os pólos magnéticos (aço) da tampa da placa. O caminho preferencial do fluxo magnético atravessa estes pólos, alcança a peça e se fecha na mesma, garantindo a atração (Fig. 3A).

Quando se move a alavanca no sentido inverso, altera-se a posição dos ímãs, o fluxo se move de maneira preferencial dentro da placa (o campo se fecha dentro da placa) e não mais atinge a peça que se encontra sobre a mesma (Fig. 3B).

(Figura 3)

3.3 FLUXO MAGNÉTICO

A intensidade do fluxo magnético induzido na peça que se deseja fixar é que determina a “força de atração”, ou melhor, a força de fixação obtida. Quanto maior o fluxo induzido, melhor se dará a fixação da peça sobre a placa.

A força é proporcional (1) à área da densidade de fluxo em contato com a face da peça e (2) à área da peça em contato com a placa magnética, até o ponto de saturação desta peça.

Figura 4A: relação exponencial entre força de atração e densidade de fluxo.

Exemplo 1: reduzindo-se a densidade de fluxo em 10%, reduz-se a força de atração em 19%!

Exemplo 2: reduzindo-se a densidade de fluxo a 50%, reduz-se a força de atração em 75%!

Figura 4B: relação proporcional entre força de atração e área da peça.

Exemplo: dobrando-se a área de contato, dobra-se a força de atração!

Diminuições da densidade de fluxo podem ocorrer quando ele encontra uma resistência magnética (relutância). Exemplos simples e práticos são: airgaps ou entreferros (não magnéticos e, portanto, de alta relutância) e características intrínsecas do material que se deseja fixar.

Existem basicamente 5 fatores que afetam o fluxo magnético em qualquer tamanho de peça e que, portanto influenciam na fixação das mesmas sobre as placas.

3.3.1 ÁREA DE CONTATO

A condição ideal, que oferece a maior resistência às forças de arraste das máquinas de usinagem ocorre quando os airgaps são mínimos e quando se tem uma grande e contínua área de contato.

Qualidade da fixação magnética. (Figura 5)

QUANTO MELHOR O CONTATO DA PEÇA COM A SUPERFÍCIE DA PLACA MAGNÉTICA MAIOR A FORÇA DE ATRAÇÃO.

3.3.2 ACABAMENTO SUPERFICIAL DA PEÇA

Um acabamento espelhado, que não apresente airgaps é a melhor condição de segurança que se pode ter.

Veja exemplos abaixo.

Figura 6: Força de fixação em função do acabamento superficial da peça ferrosa.

3.3.3 MATERIAL QUE SE DESEJA FIXAR

Em alguns materiais consegue-se induzir altos valores de fluxo e portanto se obtém grande força de atração (exemplo: aço de baixo carbono). Em outros (cobre, alumínio, etc) não se pode induzir nenhum fluxo e por isso não há atração magnética (estes materiais são chamados de não-magnéticos). Veja exemplos abaixo.

Figura 7: Força de atração em função do tipo de material

3.3.4 CONDIÇÃO DO MATERIAL QUE SE DESEJA FIXAR

O tratamento térmico afeta a estrutura dos materiais e a tendência a absorver fluxo. Materiais recozidos são os melhores do ponto de vista da fixação magnética. Materiais endurecidos não absorvem fluxo tão facilmente e, pior, tendem a reter magnetismo quando a placa magnética é desligada, às vezes dificultando a remoção das peças recém-usinadas.

Veja maiores informações sobre “desmagnetização” no item 6 abaixo.

3.3.5 ESPESSURA DA PEÇA

O “caminho” do fluxo magnético “dentro da peça” é um semi-círculo (desde o centro de um pólo até o centro do próximo pólo).

Figura 8: Condição ideal de fixação. A espessura da peça é maior do que o “raio do fluxo magnético”.

Se a espessura da peça é inferior ao raio deste semi-círculo, ela não pode absorver todo o fluxo (gerado pela placa), já que parte do mesmo a atravessa sendo “desperdiçado”. A força de atração resultante é inferior àquela que se poderia obter, caso todo o fluxo fosse absorvido (como aconteceria se a peça tivesse espessura maior do que o “raio do fluxo magnético”).

Figura 9: Condição não favorável para fixação. O raio do fluxo magnético é maior do que a espessura da peça ferrosa.

PLACAS DE POLOS FINOS

Para a fixação de peças de espessuras reduzidas de maneira segura, deve-se reduzir o raio do fluxo magnético, ou seja, deve-se reduzir a distância entre os pólos da placa magnética (=placa magnética com passo polar ou polos finos). Alternativamente sugere-se a utilização de blocos transpassadores magnéticos.

As placas magnéticas de pólos finos são ideais para peças de pequenas espessuras, não por serem mais fortes do que as demais (a força de atração por centímetro quadrado é normalmente mais baixa em placas de pólos finos), mas por que permitem um melhor “aproveitamento” do fluxo magnético. Mesmo assim elas podem ser usadas também para a fixação de peças grandes em serviços de retífica.

4 - ACESSÓRIOS

Possuímos uma linha completa de acessórios complementares para placas magnéticas e para máquinas operatrizes em geral.

4.1 PAINÉIS DESMAGNETIZADORES (PARA PLACAS ELETROMAGNÉTICAS):

Alguns tipos de aço perdem a remanência assim que o campo magnético a que foram submetidos cessa. Por outro lado, aços ligados e/ou com altos teores de carbono, “armazenam” magnetismo residual e comportam-se como se fossem ímãs. Este magnetismo residual é danoso em muitas aplicações e nestes casos deve-se utilizar um painel desmagnetizador para a alimentação é controle da placa eletromagnética. Este painel submete as peças a campos magnéticos decrescentes e alternados e elimina a remanência das mesmas.

As vantagens são as seguintes:

• Completa desmagnetização das peças usinadas;
• Rápido desprendimento (as peças não ficam mais aderidas à placa como se fossem “ímãs”);
• Controle da tensão de alimentação (de 0 a 100%), potência e força de fixação. É uma opção interessante para a fixação de peças empenadas;
• Controle do tempo de desmagnetização – dependendo do volume e da composição química das peças, pode-se regular o tempo necessário para a completa desmagnetização;
• Fator de disponibilidade: 100% (100% duty);
• Baixo consumo de energia.

Observação : As placas eletropermanentes são sempre fornecidas com painel de comando que já possui sistema de magnetização incorporado. painel de comando que já possui sistema de magnetização incorporado. A instalação é muito simples: basta “alimentar” a placa eletromagnética com a tensão que sai do desmagnetizador (VCC), que por sua vez é alimentado com a tensão 220VCA disponível na máquina operatriz.

4.2 DESMAGNETIZADORES:

Como não é possível se utilizar um painel numa placa magnética permanente, aconselha-se o uso de desmagnetizadores portáteis ou de bancada, após a operação de usinagem. Consulte os vários modelos disponíveis.

4.3 TRANSPASSADORES:

A ITAL tem uma linha completa de transpassadores magnéticos que, utilizados sobre as placas magnéticas, aumentam a versatilidade e produtividade. A utilização de transpassadores de pólos finos permite a fixação de peças pequenas sobre placas com pólos maiores. Os blocos transpassadores, prismáticos ou planos, não são magnéticos. Tornam-se magnéticos uma vez que estejam sobre uma placa energizada/magnetizada.

4.4 CALÇOS RETIFICADOS

Desde o início do catálogo frisamos que as placas magnéticas de fixação não fazem milagres e têm limitações. Algumas peças não podem ser usadas “sozinhas” sobre as placas magnéticas (Exemplos: peças com alta relação altura x área de contato com a placa, peças de aços especiais, etc). Nestes casos recomenda-se a utilização de calços retificados de aço 1020, que ajudam a fixar as peças, além de se garantir maior segurança à operação.

5 - MANUTENÇÃO E GARANTIA

Efetuamos reparos em qualquer placa de fixação: magnética, eletromagnética, eletropermanente, nacional ou importada. Dentre os serviços que executamos em nossa fábrica, destacam-se os seguintes: troca de tampas, troca de bobinas, reparo de painéis de comando, alteração da tensão de trabalho (através de utilização de novas bobinas), substituição de ímãs permanentes, potencialização de placas antigas, etc.

6 - QUESTIONÁRIO DE ESPECIFICAÇÃO

Devido à grande variedade de fatores que afetam a qualidade da fixação, a correta especificação de uma placa magnética é fundamental.

Evita-se o (custoso) súper-dimensionamento ou o (arriscado) sub-dimensionamento. Quanto maior o número de informações disponíveis, certamente maior será o custo-benefício obtido com o equipamento magnético instalado. Às vezes parecemos insistentes demais ao nos recusarmos a especificar equipamentos para aplicações cujos dados não estejam 100% definidos. Mas somente procedendo desta forma, podemos garantir a satisfação total do cliente e uma aplicação 100% segura!

PARA DEFINIR O MELHOR EQUIPAMENTO, FAVOR INFORMAR:

Para correta especificação de uma PLACA MAGNÉTICA (ou ELETROMAGNÉTICA ou ELETROPERMANENTE), é fundamental conhecer a aplicação. Respondendo às questões abaixo, poderemos garantir o melhor equipamento para a sua aplicação:

1- Qual a máquina onde será instalada a placa magnética?

( ) retificadora

( ) fresadora

( ) plainadora

( ) eletro-erosão

( ) torno

( ) CNC

( ) outra - favor indicar:

Marca:

Modelo:

Largura da mesa:

Comprimento da mesa:

Diâmetro:

2- Dados para a instalação:

Possui alguma fonte disponível de corrente contínua para alimentação da placa?

( ) Não

( ) Sim – indicar:

Tensão disponível:

( ) 220V

( ) 380V

( ) 440V

( ) Monofásica

( ) Trifásica

( ) 50 Hz ( ) 60 Hz Ciclo de trabalho em 24 horas

Tempo máximo que permanecerá ligada:

3- Dados sobre a placa magnética desejada:

Dimensões:

Comprimento:

Largura:

Altura:

Diâmetro:

Tipo de pólo da placa magnética:

( ) longitudinal

( ) transversal

( ) outro:

Passo polar(mm) placa magnética:

Qual o tipo de “acionamento” desejado:

( ) magnético (alavanca)

( ) eletromagnético

( ) eletropermanente

4- Dados sobre as peças a serem fixadas sobre a placa magnética:

• máximo e mínimo comprimento:
• máxima a mínima largura:
• máxima e mínima espessura:
• quantidade de peças a serem usinadas numa única vez:

Material da peça:

5- Acessórios para a máquina onde será instalada a placa magnética:

( ) painel desmagnetizador

( ) mesa de seno

( ) morsa de precisão

( ) desmagnetizador

( ) bloco transpassador

( ) esquadro de precisão

( ) levantador magnético

( ) outros - indicar:

Solicite catálogo referente a acessórios!!!

6- Croquis das peças:

7. Se lembrar de algo que julgue importante para a correta especificação Da placa magnética, não hesite em informar! Se tiver dúvidas, chame-nos, mande um e-mail, um fax, uma carta, mas não deixe de nos contatar! A ITAL tem uma linha completa de equipamentos magnéticos.