Güçlü Manyetik Alanlar için Düşük Manyetik Geçirgenliğe Sahip Lineer Kılavuz HSR-M3
Son yıllardaki hızlı teknolojik gelişmeler, MRI sistemleri gibi tıbbi cihazlardan, elektron demeti litografi sistemleri gibi yarı iletken ekipmanlarına kadar uzanan geniş bir endüstri yelpazesinde manyetik alanları içeren yeni uygulamaların ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bu makalede, manyetik alanlar içinde kullanılan lineer hareket bileşenleri için gerekli performans gereksinimleri incelenmekte ve bu tür ortamlar için uygun, düşük manyetik geçirgenliğe sahip bir lineer kılavuz tanıtılmaktadır.
Görsel 1: Manyetik Alan
Metaller ve Manyetik Alanlar
Manyetik alan, elektrik akımları veya kalıcı olarak mıknatıslanmış malzemeler tarafından manyetik kuvvetlerin uygulandığı bir bölgedir. Manyetik alan, alanın yönünü ve şiddetini gösteren alan çizgileri ile tanımlanabilir. Demir, nikel, kobalt ve ilgili alaşımlar gibi bazı malzemeler, manyetik alanlara karşı güçlü tepkiler verir. Dış bir manyetik alana maruz kaldıklarında, bu malzemelerin manyetik alan bölgeleri (domainleri) hizalanabilir ve bu durum malzemenin kendisinin manyetik moment kazanmasına neden olabilir. Bu davranışa ferromanyetizma denir. Demir, en bilinen ferromanyetik malzemelerden biridir.
Görsel 2: Solda manyetik olmayan malzeme – sağda ferromanyetik malzeme
Manyetik Alanların Kullanımına Yönelik Teknolojiler
Demir, ucuz, işlenmesi kolay ve günlük yaşamda sayısız uygulamada bulunan bir malzemedir. Yüksek düzeyde kullanım kolaylığı sağlayan birçok modern teknolojinin temelini oluşturur. Bununla birlikte, demir gibi ferromanyetik malzemelerin temel olarak uygun olmadığı alanlar da mevcuttur.
Tıbbi teknoloji: MRI sistemleri (Manyetik Rezonans Görüntüleme)
Klinik ortamlarda kullanılan MRI tarayıcıları, manyetik alanların uygulanmasının en bilinen örneklerinden biridir. Bir MRI muayenesi sırasında, sistem vücudun iç yapılarının detaylı görüntülerini üretmek için güçlü bir manyetik alan oluşturur. MRI tarayıcısı aslında büyük ve yüksek güçlü bir mıknatıs olduğundan, demir gibi ferromanyetik malzemelerden yapılmış nesneleri tehlikeli bir şekilde çeker. Bu nedenle, hastaların muayene öncesinde tüm metal eşyalarını çıkarması gerekir ve kalp pili gibi cihazlara sahip hastalar üzerinde tarama yapılamayabilir. Benzer şekilde, bir MRI tarayıcısının yakınında kullanılan ekipmanlar da güçlü manyetik alanlara duyarsız malzemelerden üretilmelidir.
Görsel 3: MRI Tarayıcı
Yarı iletken endüstrisi: Elektron Işını Litografisi
Ferromanyetik malzemeler, yarı iletken üretiminde kullanılan bir teknoloji olan elektron ışını litografisi için de uygun değildir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu sistemler elektron ışını kullanarak elektronik devreler oluşturur. Günümüz teknolojisiyle, 2 nm (milimetrenin iki milyonda biri) genişliğinde yapılar üretilebilmektedir. Ancak, çevredeki ortamda oluşabilecek en ufak manyetik etkiler bile elektron ışınının sapmasına ve dolayısıyla istenilen devre deseninin hassas şekilde oluşturulamamasına yol açabilir. Bu nedenle, bu tür sistemlerde kullanılan bileşenlerin hiç manyetizmaya sahip olmayan veya yalnızca çok zayıf manyetik alan üreten malzemelerden yapılması gerekir.
Görsel 4: Baskılı Devre Kartı (PCB)
Manyetik Alanlarda Kullanılan Makine Parçalarının Gereksinimleri
Bağıl manyetik geçirgenlik, bir malzemenin manyetik alandan ne kadar etkilendiğini gösteren bir parametredir. Bu parametre, bir malzemenin manyetik geçirgenliğinin, boşluğun manyetik geçirgenliğine oranı olarak tanımlanır. Bu değer 1’e ne kadar yakınsa, malzeme manyetik alandan o kadar az etkilenir. Makine bileşenlerinde yaygın olarak kullanılan demir esaslı malzemelerin bağıl manyetik geçirgenliği yaklaşık olarak 50 ile 5.000 arasında değişmektedir.
Makinenin türüne bağlı olarak, metal bileşenler için çok düşük bağıl manyetik geçirgenliğe sahip malzemeler hayati öneme sahiptir. Buna, MRI tarayıcıları, yarı iletken endüstrisi için litografi sistemleri ve benzeri ekipmanlar dahildir.
Bununla birlikte, sadece düşük manyetik geçirgenlik yeterli değildir. Örneğin, metalik makine bileşenleri genellikle yaklaşık HRC 60 yüzey sertliğine ihtiyaç duyar. SUS316 gibi düşük manyetik geçirgenliğe sahip malzemeler ise genellikle yalnızca HRC 30 civarında çok daha düşük bir yüzey sertliğine sahiptir. Bu nedenle, bu tür malzemeler makine bileşenleri için gerekli sertliği sağlayamaz ve hem bileşenlerin performansını hem de hizmet ömrünü sınırlayabilir. Geleneksel malzemelerle bu durum, düşük manyetik geçirgenlik ile yüksek yüzey sertliği arasında kaçınılmaz bir ödünleşmeye yol açar.
Peki, çoğunlukla demir gibi ferromanyetik bir malzemeden yapılan makine bileşenlerinde, hem düşük manyetik geçirgenlik hem de yüksek yüzey sertliği nasıl elde edilebilir?
Düşük manyetik geçirgenlik ve yüksek yüzey sertliğine sahip HSR-M3 Lineer Kılavuz
Görsel 5: Güçlü manyetik alan uygulamaları için HSR-M3 Lineer Kılavuz
THK, düşük manyetik geçirgenliğe sahip HSR-M3 lineer kılavuzu geliştirmiştir; böylece bu kılavuz güçlü manyetik alanların etkilerine dayanabilir ve bu nedenle MRI tarayıcıları, yarı iletken üretim ekipmanları ve diğer benzeri tesislerde kullanım için uygundur. En büyük avantajı, son derece düşük manyetik geçirgenliğidir; özel olarak seçilmiş malzeme sayesinde bağıl manyetik geçirgenliği yalnızca 1,02 olarak elde edilmiştir. Hem kılavuz rayı hem de taşıyıcı bu malzemeden üretildiği için, lineer kılavuz güçlü manyetik alanların etkisi altında bile maksimum performans sağlayabilir ve pratik kullanımda bu tür etkiler ihmal edilebilir hâle gelir.
Düşük manyetik geçirgenliğine ek olarak, HSR-M3’te kullanılan malzeme, çoğu diğer düşük manyetik geçirgenlikli malzemelere kıyasla HRC 40 seviyesinde yüksek bir yüzey sertliğine sahiptir. Bu durum, daha yüksek yük taşıma kapasitesi ve daha büyük tasarım esnekliği sağlar; çünkü yük merkezleri kılavuz sisteminden daha uzak bir noktaya yerleştirilebilir.
Görsel 6: Malzemelerin HRC Sertliği ve Bağıl Manyetik Geçirgenliği
Düşük manyetik geçirgenliğe sahip HSR-M3 lineer kılavuz, HSR model serisinin bir parçasıdır. Bu seri, çok çeşitli makinelerde uzun bir başarı geçmişine sahiptir ve lineer kılavuzlar için küresel standardı belirlemiştir. Ayrıca, HSR-M3’ün boyutları ISO standartlarına uygundur. Montaj hatalarını telafi eden kendi kendini hizalayan bir işlev ve tüm ana yönlerde eşit yük taşıma kapasitesi sunması sayesinde, farklı montaj yönleri de mümkündür. Tüm bu özellikler, HSR-M3’ün mevcut sistemlere büyük tasarım değişikliklerine gerek kalmadan entegre edilmesini sağlar.
Geçmişte, düşük manyetik geçirgenliğe sahip lineer kılavuzlar yalnızca özel üretim çözümler olarak temin edilebiliyordu. Ancak bugün, HSR-M3 modeli standart ürün yelpazesinin bir parçasıdır; 15’ten 25’e kadar boyut seçenekleri ve 2,3 ila 7,4 kN arasında dinamik yük taşıma kapasiteleri mevcuttur.
THK GmbH
PR Group
Kaiserswerther Strasse 115,
40880 Ratingen, Germany
Tel: +49 2102 7425 555
E-mail: press@thk.eu
www.thk.com
