Как работает переключаемая функция опалубочного магнита? Техническое руководство

Переключаемая функция магнита опалубки работает за счет вращения внутреннего сердечника постоянного магнита, который перенаправляет путь магнитного потока. В ВКЛ. В этом состоянии поток проходит через нижнюю пластину к столу для отливки стали, создавая сильный магнитный зажим. В ВЫКЛ. В этом состоянии тот же поток возвращается внутрь корпуса магнита, поэтому внешнее магнитное притяжение падает почти до нуля. Поскольку изменение является чисто механическим и не требует электрической энергии, магнит надежно удерживает опалубку за счет вибрации, а затем мгновенно освобождается при повороте переключателя назад.

В этой статье на практике объясняется механизм: что происходит внутри корпуса, почему сила появляется и исчезает, какие конструкции переключателей существуют, что на самом деле означают номинальные усилия и как сохранить точность переключаемой функции в течение многих лет службы. Подробная информация относится к обычным магнитам для опалубки из сборного железобетона со спеченными сердечниками из NdFeB, а также к большинству переключаемых магнитных зажимов, используемых на столах для разливки стали.

Что такое магнит для жалюзи и почему он должен быть переключаемым?

Магнит для опалубки, также называемый магнитным ящиком или магнитом для опалубки, представляет собой узел с постоянными магнитами, используемый для фиксации стальной опалубки к ферромагнитной поверхности стола для заливки сборного железобетона. Заводы по производству сборного железобетона используют эти магниты для крепления боковых балок, краевых профилей, фасок, гнезд для подъемных анкеров и внутренних сердечников перед заливкой. После застывания бетона магниты ВЫКЛЮЧАЮТСЯ и перемещаются к следующей форме.

Переключаемая конструкция не является дополнительным удобством; это основная причина, по которой магнит может работать на производстве. Без переключателя сильный постоянный магнит немедленно схватил бы стальной стол, что замедлило бы выравнивание и сделало бы опасное снятие. Отключаемая функция дает экипажу три преимущества, которые напрямую влияют на качество заброса:

• Бесплатное позиционирование: вы сдвигаете опалубку и магнит, когда магнит выключен, а затем фиксируете их вместе одним поворотом переключателя.
• Быстрый выпуск: при выключении сила притяжения устраняется, поэтому магнит поднимается без подрыва, ударов или повреждения стола или магнита.
• Многоразовое использование: один и тот же магнит можно использовать сотни раз за производственный день, что позволяет отказаться от одноразовых расходных материалов, таких как сварные кронштейны или клинья, заклеенные лентой.

Короче говоря, переключатель превращает неуправляемый постоянный магнит в управляемый зажим.

Анатомия переключаемого магнита для жалюзи

Чтобы понять, как работает переключатель, сначала определите детали внутри типичного магнита для опалубки. Хоть производители и различаются размерами и формой корпуса, функциональные компоненты одинаковы.

Корпус — это больше, чем защитная оболочка. В правильно спроектированном магните сталь корпуса является частью магнитной цепи. Его поперечное сечение должно быть достаточным для пропускания потока без насыщения; в противном случае усилие падает, даже когда переключатель полностью включен.

Физика переключателя: как создаются состояния ВКЛ и ВЫКЛ

Постоянный магнит всегда генерирует магнитный поток; Вы не можете отключить поток. Переключатель меняет путь, по которому движется поток. Магнитный поток следует по пути наименьшего сопротивления, которое является магнитным эквивалентом электрического сопротивления. Ферромагнитная сталь имеет очень низкое сопротивление; воздух и бетон обладают высоким сопротивлением. Вращая внутренний магнит, конструкция намеренно меняет путь прохождения магнитного потока через корпус магнита или через стол для отливки стали.

ВЫКЛ. state — internal short circuit. В выключенном положении магнитный сердечник ориентирован так, что поток перескакивает с одного полюса на другой внутри корпуса, пересекая небольшой внутренний воздушный зазор. Поток завершает свой цикл полностью внутри корпуса магнита, поэтому на нижней стороне поля почти нет. Магнит можно положить на стол, переместить и выровнять с небольшим сопротивлением.

ВКЛ. state — external magnetic circuit. Когда переключатель поворачивает сердечник на 90 или 180 градусов, полюса указывают на нижнюю пластину. Теперь поток пересекает тонкий воздушный зазор между нижней пластиной и столом, течет вдоль стола, пересекает противоположный полюс и возвращается через корпус. Стол становится частью магнитной цепи, и притяжение между магнитом и столом очень сильное.

Противоположная конфигурация с двумя магнитами. Во многих конструкциях опалубочных магнитов используются два отдельных магнитных блока, установленных на одном валу с противоположными направлениями намагничивания. Вращение вала перемещает два блока из компенсирующего устройства в дополнительное. В положении ВЫКЛ внешние поля аннулируются; в положении ON они суммируются. Это обеспечивает более глубокое соотношение ВКЛ/ВЫКЛ, чем при использовании одного вращающегося магнитного блока.

Роль корпуса из мягкой стали. Сталь корпуса действует как проводник потока, соединяющий верхнюю часть магнита с нижней пластиной. Он также защищает внутренние магниты от механических повреждений. Поскольку поперечное сечение стали определяет, сколько флюса может пройти, корпус с тонкими стенками ограничивает максимальную силу включения, даже если сердечник из NdFeB большой.

Ни один постоянный магнит никогда не достигает абсолютного нуля внешнего потока в выключенном состоянии; некоторая утечка остается. На практике остаточное притяжение в выключенном состоянии настроено на достаточно низкое значение, чтобы можно было перемещать магнит вручную. В большинстве герметичных конструкций усилие выключения составляет всего несколько килограммов, даже для магнитов с усилием включения в несколько тонн.

Шаг за шагом: активация и освобождение магнита жалюзи

Процедура переключения кажется тривиальной, но небольшие ошибки, такие как размещение магнита на грубом столе или поворот переключателя только наполовину, резко уменьшают удерживающую силу. Следуйте этой последовательности для получения надежных результатов.

Последовательность включения

1. Очистите контактные поверхности: протрите нижнюю магнитную поверхность и литейный стол в зоне крепления. Удалите бетонную крошку, засохший раствор, масло и заусенцы. Воздушный зазор между поверхностью магнита и столом должен быть как можно ближе к нулю.
2. Выровняйте опалубку при выключенном магните: расположите боковую направляющую или краевой профиль на последней линии. Поместите магнит рядом с направляющей и сдвиньте его до тех пор, пока паз адаптера не войдет в профиль.
3. Установите переключатель в положение ВКЛ.: используйте ключ, рычаг или ручку, чтобы повернуть внутренний сердечник в сторону упора ВКЛ. Ожидайте явного увеличения сопротивления при замыкании потока, за которым последует «щелчок», когда магнит прилегает к столу.
4. Проверьте промывочный контакт: после активации проведите ногтем или тонким щупом по краям. Если вы обнаружите приподнятый угол, значит, контактная поверхность загрязнена или на столе имеется выступ.
5. Подтвердите рабочую нагрузку: Помните, что номинальная сила тяги применяется в идеальных условиях. Если опалубка будет испытывать сильную вибрацию или высокое давление бетона, добавьте дополнительные магниты, а не полагайтесь только на теоретический максимум.

Последовательность выключения/отпуска

1. После затвердевания бетона очистите верхнюю часть магнита и вокруг рычага или гнезда ключа от грязи, чтобы в механизм не попал посторонний материал.
2. Поверните переключатель обратно в положение ВЫКЛ. Внешняя сила тяги исчезает почти сразу; если этого не происходит, остановитесь и убедитесь, что сердечник действительно достиг остановки ВЫКЛ, а не заблокирован мусором.
3. Сначала поднимите магнит вертикально. Как только лицо освободится от стола, переместите его в сторону места хранения.
4. Очистите лицевую сторону и храните магнит в выключенном положении, защищая нижнюю поверхность от пыли и металлической стружки.

Типы переключаемых механизмов активации

Производители встраивают одну и ту же концепцию магнитного сердечника в разные корпуса в зависимости от того, насколько быстрым и удобным оператор хочет, чтобы переключение было.

Поворотные магниты с ключом

В самой простой версии шестиугольное или квадратное гнездо для ключей находится в верхней части корпуса. Оператор вставляет инструмент и поворачивает его на 90 или 180 градусов. Эта конструкция недорогая, компактная и ее легко чистить, но она требует дополнительного шага, поскольку экипаж должен нести ключ и вставлять его в каждый магнит. Он остается хорошим выбором для применений с малым циклом и для магнитов, которые остаются в одном положении в течение нескольких дней.

Рычаги магнитного короба для жалюзи, активируемые рычагом

В конструкциях с рычажным управлением в корпус встроен короткий стальной рычаг. Нажатие на рычаг вращает сердечник одним плавным движением, поэтому отдельный инструмент не требуется. Рычаг также дает оператору возможность непосредственно определить, достиг ли магнит ограничителя включения. На производственном столе с десятками магнитов время, сэкономленное на каждом магните, быстро увеличивается. Вы можете прочитать более глубокое объяснение принцип работы рычага в опалубочных магнитных коробчатых рычагах в нашей технической статье.

Магнитный блок жалюзи с рычажным управлением для быстрого включения/выключения В корпус этого магнита встроен рычаг, позволяющий операторам переключать магнитный сердечник одним движением. Он подходит для производственных столов, где используется много магнитов, экономя время и повышая эффективность обработки. Посмотреть продукт →

Опалубочный магнит с ручкой

Комбинация переключателя с подъемной ручкой является практичным решением для тяжелых магнитов. Оператор перемещает магнит на место за ручку, затем поворачивает ту же ручку, чтобы активировать сердечник. Это экономит смену рук и особенно полезно, когда одному работнику приходится самостоятельно управлять магнитом массой 20–40 кг.

Магнит для опалубки со встроенной подъемной ручкой Эта конструкция сочетает в себе подъемную ручку и механизм переключателя, что позволяет одному работнику устанавливать и активировать тяжелые магниты, не меняя захваты. Идеально подходит для магнитов весом 20-40 кг. Посмотреть продукт →

Комбинированные магниты и рамочные системы

Для длинных прямых кромок производители размещают несколько магнитных сердечников внутри одной прямоугольной стальной рамы с одним рядом переключателей вверху. Эти коробчатые магниты распределяют удерживающую силу на большую площадь, уменьшают магнитное давление на поверхность стола и предотвращают вмятины на тонких столах. Они также обеспечивают очень высокую общую силу зажима вдоль непрерывной линии опалубки.

Магниты с автоматическим освобождением с помощью соленоида

Менее распространенный вариант добавляет короткий электрический импульс, чтобы помочь на этапе освобождения. Удерживающая сила по-прежнему создается постоянными магнитами, но соленоид создает кратковременное противоположное поле, которое помогает устранить остаточное прилипание во время извлечения из формы. Эта конструкция требует наличия источника питания рядом со столом и более сложного управления, поэтому ее используют в основном на автоматизированных или полуавтоматических линиях сборного железобетона.

Рейтинги удерживающей силы и что они на самом деле означают

Когда производитель заявляет, что опалубочный магнит имеет удерживающую силу 2000 кг, это число относится к конкретным условиям испытаний: чистая плоская эталонная пластина, обычно толщиной 12 мм или толще, сухой контакт и направление тяги, перпендикулярное поверхности пластины. Реальные условия на литейном столе зачастую менее благоприятны.

Производители обычно применяют коэффициент запаса прочности от 2,0 до 3,0 при преобразовании номинальной тяговой силы в рекомендуемую рабочую нагрузку. Коэффициент запаса прочности учитывает три эффекта: боковую (сдвиговую) составляющую давления бетона, динамические нагрузки от вибрации и местную потерю силы, вызванную слегка загрязненной или неровной контактной поверхностью.

Вот упрощенный расчет, основанный на общепринятой практике проектирования сборных железобетонных конструкций. Свежий бетон оказывает боковое давление примерно от 30 до 50 кН на квадратный метр в нижней части панели высотой 1,2 м, в зависимости от осадки, скорости схватывания и метода вибрации. Если одна сторона формы имеет ширину 0,4 м и высоту 1,2 м, площадь составляет около 0,48 квадратных метров, что дает боковую нагрузку от 14,4 до 24 кН. При коэффициенте запаса прочности 2,5 необходимое номинальное усилие становится от 36 до 60 кН, или примерно от 3700 до 6100 кгс. На практике вы можете разместить вдоль этой линии несколько магнитов класса 2000–3000 кг, а не полагаться на один большой магнит.

Важным числом является не самая высокая сила тяги, а сила, которую магнит может удерживать при конкретном столе и условиях загрязнения вашего предприятия. Всегда спрашивайте у поставщика стандартную процедуру испытаний и измеренные значения силы включения/выключения.

Опалубочные магниты против других способов крепления опалубки

Переключаемые магниты – не единственный метод крепления в производстве сборных железобетонных конструкций. В следующей таблице сравниваются четыре распространенных подхода с точки зрения того, что имеет значение на производстве.

Магниты выигрывают по скорости переналадки и сохранению стола, но для них требуется ферромагнитный стол. Для немагнитных материалов опалубки, таких как алюминий или пластик, или для чрезвычайно высоких боковых нагрузок, например, в сильно армированных несущих стенах, иногда необходима механическая опора.

Факторы, влияющие на эффективность переключения и прочность удержания

Плоскостность контактов и загрязнение поверхности

Контакт нижней грани со столом является наиболее чувствительным элементом всей магнитной цепи. Даже тонкий слой высохшего цемента меняет воздушный зазор от почти нулевого до нескольких десятых миллиметра. Поскольку магнитная сила резко падает с воздушным зазором, эффективная удерживающая сила может упасть на 30-50% с видимыми остатками.

Толщина литейного стола и марка стали

Поток должен проходить через верхнюю пластину стола, а тонкая пластина ограничивает проходимый поток. Большинство номинальных значений рассчитано на опорную пластину толщиной 12 мм. На пластине толщиной 8 мм тот же магнит может обеспечить только 60-70% номинального тягового усилия.

Для тонких поддонов выбирайте большее количество магнитов меньшего размера вместо нескольких больших. Большие магниты концентрируют поток и могут локально насыщать пластину столешницы, уменьшая эффективную площадь удержания.

Вибрационные и сдвиговые нагрузки во время литья

Бетонные вибраторы создают сильные боковые нагрузки. Магнит лучше всего удерживается в направлении, перпендикулярном контактной поверхности. Боковые силы противодействуют в основном трению между поверхностью магнита и столом. Состояние ВКЛ не имеет активного удержания, кроме этого трения, поэтому, если боковая сила превышает предел трения, магнит скользит. Увеличение количества магнитов и, следовательно, общей нормальной силы является стандартным решением.

Температура

Спеченные магниты NdFeB теряют часть своего магнитного потока при нагревании. Обычные марки опалубочных магнитов N35-N45 начинают проявлять заметные обратимые потери при температуре выше примерно 80 °C и подвергаются необратимым структурным повреждениям при температуре выше максимальной рабочей температуры, обычно 80-100 °C для стандартных марок. При обычных работах со сборным железобетоном температура бетона остается в безопасном диапазоне, но никогда не следует очищать магнит струей пара или оставлять его на термообработанном столе.

Момент переключения и механический износ

Плавное и последовательное переключение зависит от внутреннего шпинделя и стопорных штифтов. После нескольких тысяч циклов бетонная суспензия может проникнуть через изношенное уплотнение и сделать переключатель жестким или, что еще хуже, помешать сердечнику достичь положения полного включения. Магнит, который выглядит идеально, может потерять силу просто потому, что сердечник остановился на 10 градусов ниже правильного положения.

Сохранение переключаемой функции

Переключатель является изнашиваемой деталью, но при простом ежедневном использовании он остается надежным в течение многих лет. Приведенная ниже процедура технического обслуживания отражает общепринятую практику на заводах по производству сборных железобетонных конструкций.

• Уборка после каждой смены: протрите нижнюю поверхность, гнезда адаптера и гнездо рычага/ключа влажной тканью. Не позволяйте бетону затвердевать на лице.
• Проверьте момент переключения: если рычаг становится трудно работать, откройте крышку переключателя, смойте шлам и повторно смажьте шарнир смазкой на литиевой основе.
• Запускайте принудительную проверку ежемесячно: поместите магнит на эталонную пластину во включенном состоянии и попытайтесь поднять его с помощью номинального устройства для испытания на растяжение или калиброванных весов. Если сила упадет более чем на 15-20% ниже отметки, отправьте магнит на внутренний осмотр.
• Проверьте плоскостность нижней грани: используйте прямой край. Закругленные углы, царапины или выпуклости на лицевой стороне означают уменьшение контакта и меньшую силу.
• Хранить в выключенном состоянии: это предотвращает сбор стальной стружки магнитом и случайное защемление стеллажа для хранения.
• Защитите рычаг, паз для ключа и заглушки: немедленно замените треснувшие резиновые заглушки; они являются единственным барьером между вращающимся ядром и бетонным раствором.

Как правильно выбрать магнит для опалубки для вашего применения сборного железобетона

Выбирайте магнит так же, как инженер-строитель выбирает крепеж: рассчитайте нагрузку, примените запас прочности, а затем проверьте фактическую рабочую поверхность. Помогает простой рабочий процесс выбора.

1. Рассчитайте боковое давление бетона для самой высокой заливки элемента, обычно 30–50 кН на квадратный метр для кривых внутренней вибрации.
2. Умножьте на длину опалубки, для которой будет использоваться каждый магнит, чтобы определить боковую нагрузку на каждое положение магнита.
3. Примените коэффициент запаса прочности не менее 2,5, чтобы преобразовать требуемую рабочую нагрузку в номинальный класс тягового усилия.
4. Измерьте толщину стола; не указывайте магниты, чья потребность в потоке превышает магнитную несущую способность стола.
5. Выберите стиль активации, ключ, рычаг или ручку в зависимости от производственного ритма бригады.
6. Убедитесь, что слот адаптера соответствует ширине и профилю крючков боковых направляющих.

Для стандартных форм для сборного железобетона прямоугольный магнитный ящик с рычажным приводом является сбалансированным выбором: он активируется без инструментов, быстро освобождается и распределяет тяговое усилие по устойчивой опоре. Если на линии уже есть гнезда для ключей и бригаде они удобны, более простой вариант ключа экономит деньги.

Для универсального зажима на окрашенных столах из мягкой стали магнитные коробки из углеродистой стали представляют собой наиболее экономичную конструкцию, а версии из нержавеющей стали подходят для условий мокрого литья, где существует проблема ржавчины.

Магнитный ящик из углеродистой стали для универсального зажима Этот экономичный магнитный ящик из углеродистой стали обеспечивает сильную магнитную адгезию к окрашенным столам из мягкой стали. Он подходит для общих задач по зажиму, тогда как альтернативы из нержавеющей стали лучше подходят для мокрого литья. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы

Как работает отключаемая функция опалубочного магнита?

Вращающийся внутренний сердечник постоянного магнита перенаправляет магнитный поток. В включенном состоянии флюс течет через нижнюю поверхность в стальной стол, создавая сильную силу зажима. В выключенном состоянии магнитный поток циркулирует внутри корпуса магнита, уменьшая внешнее притяжение, поэтому магнит можно перемещать вручную.

Почему мой опалубочный магнит иногда выдерживает гораздо меньше номинальной силы?

Обычными причинами являются загрязненная или неровная контактная поверхность, тонкий литейный стол, неполный поворот переключателя или внутренний механический износ. Начните с очистки лица и стола; затем проверьте ход переключателя; затем проверьте магнит на чистой эталонной пластине толщиной 12 мм.

Можно ли использовать опалубочный магнит с литейным столом толщиной 8 мм?

Можно, но эффективная удерживающая сила будет ниже номинального значения. На столе толщиной менее 10 мм выбирайте больше маленьких магнитов, а не меньше больших, чтобы избежать насыщения верхней пластины и распределить магнитное давление.

Сколько магнитов мне нужно для данного размера опалубки?

Разделите общую боковую нагрузку на бетон на безопасную рабочую силу на магнит, примерно 40–50 % номинального тягового усилия в зависимости от вашего коэффициента безопасности, затем добавьте дополнительно 10–15 % на вибрацию и неравномерный контакт. Например, линия высотой 1,2 м и длиной 3 м, требующая номинального зажимного усилия 40 кН, может быть покрыта четырьмя-шестью магнитами класса 2000 кг.

Магниты опалубки следует хранить в положении «ВКЛ» или «ВЫКЛ»?

Храните их ВЫКЛ. Это предотвращает притягивание металлической пыли, предотвращает случайное защемление при штабелировании и сохраняет поверхность магнита чистой. Это также предотвращает постепенное намагничивание близлежащих инструментов и стальных пластин с течением времени.

Нужна ли электроэнергия магнитам для удержания опалубки?

Нет. За исключением версий с электромагнитным управлением, в магнитах для опалубки используются только постоянные магниты. Удерживающая сила непрерывна и не требует затрат энергии; электричество появляется только в специальных конструкциях с автоспуском.