本發(fā)明屬于一種釹鐵硼磁性材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種釹鐵硼永磁體的焊接加工方法。
背景技術(shù)：
稀土磁性材料自問世以來，由于其良好的磁性能和較豐富的資源儲(chǔ)備，被廣泛應(yīng)用于能源、交通、機(jī)械、醫(yī)療、家電、IT等行業(yè)，其產(chǎn)品涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域。近年來，隨著釹鐵硼燒結(jié)永磁體在各領(lǐng)域應(yīng)用的深入，對(duì)產(chǎn)品的形狀與尺寸要求越來越復(fù)雜，一些產(chǎn)品要求尺寸較大，現(xiàn)有的釹鐵硼生產(chǎn)工藝很難一次燒結(jié)出符合尺寸要求的釹鐵硼毛坯，而且現(xiàn)有的傳統(tǒng)釹鐵硼加工方式很難做到在不影響產(chǎn)品性能的情況下，加工出此類有特殊要求的產(chǎn)品，或者加工出的產(chǎn)品不能滿足結(jié)合力的要求，故急需一種新的加工方法將兩個(gè)或多個(gè)工件按特定的順序焊接在一起，以滿足有特殊要求的產(chǎn)品的加工。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種燒結(jié)釹鐵硼永磁體的焊接加工方法，將兩個(gè)或多個(gè)工件按特定的順序焊接在一起，以滿足對(duì)產(chǎn)品大尺寸要求。
一種燒結(jié)釹鐵硼永磁體的焊接加工方法，其包括以下步驟：
1)將燒結(jié)釹鐵硼毛坯加工成片狀后，對(duì)其表面進(jìn)行擦拭、清洗；
2)在密封的惰性氣體保護(hù)手套箱中，將清洗后的片狀永磁體按待焊接的形狀置于攪拌摩擦焊接機(jī)機(jī)床上，并用夾具固定；
3)用攪拌頭上的攪拌針對(duì)片狀永磁體的待焊接面進(jìn)行至少一次攪拌摩擦焊接處理，得到燒結(jié)釹鐵硼永磁體組件；
4)將釹鐵硼永磁體組件置于溫度為400～600℃的真空燒結(jié)爐中進(jìn)行熱處理150～300min；
5)對(duì)熱處理后的釹鐵硼永磁體組件進(jìn)行倒角、去氧化層、酸洗、磷化或電鍍、清洗、鈍化處理，得燒結(jié)釹鐵硼永磁體焊接件。
進(jìn)一步方案，所述片狀永磁體的厚度為1～10mm。
進(jìn)一步方案，所述攪拌頭的形狀為平頭、直徑為5～10mm，其材質(zhì)為樹脂金剛石；攪拌針的直徑為1～3mm，其長(zhǎng)度比片狀永磁體的長(zhǎng)度小0.5～1mm。
進(jìn)一步方案，所述攪拌摩擦焊接的工藝參數(shù)為：攪拌頭下壓量為0.05～0.2mm，焊接速度為100～200mm/min，攪拌頭焊接速度為2000～5000rpm。
進(jìn)一步方案，所述手套箱先要進(jìn)行排氧，使手套箱中氧含量低于500ppm。避免高溫造成產(chǎn)品表面的氧化。
本發(fā)明是將燒結(jié)釹鐵硼毛坯經(jīng)線切割、切片、端面、平磨等加工方式加工成片狀，然后對(duì)其表面進(jìn)行擦拭、清洗，以去除表面銹跡、油污或黑印等。
本發(fā)明將攪拌摩擦焊接機(jī)機(jī)床的加工區(qū)域密封在一個(gè)惰性氣體保護(hù)的手套箱里，用于避免在摩擦焊接時(shí)，由于高溫造成產(chǎn)品表面的氧化。最后對(duì)熱處理后的釹鐵硼永磁體組件進(jìn)行倒角、去氧化層、酸洗、磷化或電鍍、清洗、鈍化處理，使永磁體組件有更好的抗腐蝕性。
攪拌摩擦焊接是基于摩擦焊接技術(shù)的一種固相焊接技術(shù)，其原理是一個(gè)非耗損的攪拌頭旋轉(zhuǎn)扎入焊接工件的連接界面，當(dāng)攪拌頭向前沿著焊縫移動(dòng)時(shí)，塑化金屬在機(jī)械攪拌和頂鍛作用下形成致密的固相聯(lián)接。攪拌摩擦焊具有焊接變形小、殘余應(yīng)力小，焊接接頭質(zhì)量高，焊接時(shí)無需保護(hù)氣體、可消除氣孔、夾雜、裂紋等焊接缺陷，不產(chǎn)生弧光、煙塵、噪音污染，同時(shí)又具有焊接操作簡(jiǎn)單、便于自動(dòng)化焊接等顯著優(yōu)點(diǎn)。
即在攪拌摩擦焊過程中，一個(gè)柱形帶特殊軸肩和針凸的攪拌頭旋轉(zhuǎn)著插入被焊工件，攪拌頭和被焊材料之間的摩擦產(chǎn)生了摩擦熱，使材料熱塑化，當(dāng)攪拌工具沿著待焊界面向前移動(dòng)時(shí)，熱塑化的材料由攪拌頭的前部向后部轉(zhuǎn)移，并且在攪拌工具的機(jī)械鍛造作用下，實(shí)現(xiàn)工件間的固相連接。
本發(fā)明采用攪拌摩擦焊接方法將多個(gè)加工成片狀的燒結(jié)釹鐵硼進(jìn)行焊接成一個(gè)大尺寸的整件，使其滿足特殊領(lǐng)域的使用要求。采用攪拌摩擦焊接既能改善燒結(jié)釹鐵硼焊接面的晶粒分布，細(xì)化晶粒；又能使富稀土相在主相表面均勻分布，彌補(bǔ)前加工造成產(chǎn)品表面晶粒間的裂紋和缺陷，從而起到提高磁體的矯頑力。
另外，采用本發(fā)明的加工方法獲得的燒結(jié)釹鐵硼永磁體焊接件的焊縫金相一致性高，焊縫無熱裂紋、無夾雜、無氣孔等熔焊缺陷；且在整個(gè)攪拌摩擦焊接過程不會(huì)產(chǎn)生煙塵、飛濺、紫外線及電磁輻射，實(shí)現(xiàn)了焊接過程的環(huán)?；?。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
1)取規(guī)格為54*54*27(M)、性能為45M的燒結(jié)釹鐵硼毛坯，經(jīng)立磨去除表面的黑皮和氧化層，再經(jīng)切片加工為規(guī)格50*10*4(M)mm的片狀工件；
2)將片狀工件經(jīng)擦拭、表面除油、清洗、烘干處理后，放入到攪拌摩擦焊接機(jī)床的惰性氣體保護(hù)的密封手套箱中；并對(duì)密封手套箱進(jìn)行排氧，使手套箱中氧含量低于500ppm；
3)將待焊接的片狀工件的50*4mm面相接觸，并用夾具固定在機(jī)床的工作區(qū)域，選擇的攪拌頭直徑為5mm、攪拌針的直徑為1mm，并設(shè)定的攪拌摩擦焊接工藝參數(shù)為：攪拌頭下壓量為0.05mm，焊接速度為100mm/min，攪拌頭焊接速度為2000rpm；調(diào)整攪拌頭的位置至待焊接區(qū)域，開始焊接；
4)焊接完成后，將永磁體組件用錫紙包裹，放入真空燒結(jié)爐進(jìn)行再次回火處理，設(shè)定回火工藝為400℃，保溫時(shí)間150min，保溫結(jié)束后，采用風(fēng)冷至室溫；
5)對(duì)回火處理過的永磁體組件進(jìn)行酸洗、清洗處理，之后進(jìn)行電鍍鋅處理，并進(jìn)行清洗、鈍化和烘烤處理，獲得成品的燒結(jié)釹鐵硼永磁體焊接件。
對(duì)比例1
1)取規(guī)格為54*54*27(M)，性能為45M的燒結(jié)釹鐵硼毛坯，經(jīng)立磨去除表面的黑皮和氧化層，再經(jīng)切加工為規(guī)格50*10*4(M)mm的片狀工件；
2)將片狀工件經(jīng)擦拭、表面除油、清洗、烘干處理；
3)將烘干后的永磁體工件用錫紙包裹，放入真空燒結(jié)爐進(jìn)行回火處理，設(shè)定回火工藝為400℃，保溫時(shí)間150min，保溫結(jié)束后，采用風(fēng)冷至室溫；
4)將待焊接的片狀工件的50*4mm面用膠粘劑在一起，并在100℃溫度下烘烤60mins，得到永磁體組件；
5)將永磁體組件進(jìn)行酸洗、清洗處理，之后進(jìn)行電鍍鋅處理，并進(jìn)行清洗、鈍化和烘烤處理，獲得成品永磁體加工組件。
實(shí)施例2
1)取規(guī)格為54*54*35(M)，性能為38UH的燒結(jié)釹鐵硼毛坯，經(jīng)立磨去除表面的黑皮和氧化層，再經(jīng)切片加工為規(guī)格50*25*10(M)的片狀工件；
2)將片狀工件經(jīng)擦拭、表面除油、清洗、烘干處理后，放入到攪拌摩擦焊接機(jī)床的惰性氣體保護(hù)的密封手套箱中；并對(duì)密封手套箱進(jìn)行排氧，使手套箱中氧含量低于500ppm；
3)將待焊接的片狀工件的50*10mm面相接觸，并用夾具固定在機(jī)床的工作區(qū)域，選擇的攪拌頭直徑為10mm，攪拌針的直徑為3mm，設(shè)定的攪拌摩擦焊接工藝參數(shù)為：攪拌頭下壓量為0.2mm，焊接速度為200mm/min，攪拌頭焊接速度為5000rpm；調(diào)整攪拌頭的位置至待焊接區(qū)域進(jìn)行焊接；
4)焊接完成后，將永磁體組件用錫紙包裹，放入真空燒結(jié)爐進(jìn)行再次回火處理，設(shè)定回火工藝為600℃，保溫時(shí)間300min，保溫結(jié)束后，采用風(fēng)冷至室溫；
5)將永磁體組件進(jìn)行酸洗、清洗處理，之后進(jìn)行電鍍鋅處理，并進(jìn)行清洗、鈍化和烘烤處理，獲得成品燒結(jié)釹鐵硼永磁體焊接件。
對(duì)比例2
1)取規(guī)格為54*54*35(M)，性能為38UH的燒結(jié)釹鐵硼毛坯，經(jīng)立磨去除表面的黑皮和氧化層，再經(jīng)切片工序加工為規(guī)格50*25*10(M)的片狀工件；
2)將片狀工件經(jīng)擦拭、表面除油、清洗、烘干處理；
3)將烘干后的永磁體工件用錫紙包裹，放入真空燒結(jié)爐進(jìn)行回火處理，設(shè)定回火工藝為600℃，保溫時(shí)間300min，保溫結(jié)束后，采用風(fēng)冷至室溫；
4)將待焊接的片狀工件的50*10mm面用膠粘劑在一起，并在100℃溫度下烘烤60min得到永磁體組件。
5)將永磁體組件進(jìn)行酸洗、清洗處理，之后進(jìn)行電鍍鋅處理，并進(jìn)行清洗、鈍化和烘烤處理，獲得成品永磁體加工組件。
將上述實(shí)施例1-2和對(duì)比例1-2制備的成品燒結(jié)釹鐵硼永磁體在室溫進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，其拉伸實(shí)驗(yàn)根據(jù)GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸實(shí)驗(yàn)方法》)進(jìn)行檢測(cè)。
利用NIM-15000H分別測(cè)試了各永磁體的磁性能剩磁(KGs)、矯頑力(kOe)最大磁能積(MGOe)等，具體如下表1所示：
表1：磁體性能檢測(cè)
從上表的拉伸斷裂后的試樣可以看出：本發(fā)明中制備的焊接件的斷裂均發(fā)生在永磁體的本身，而焊縫處并未發(fā)生開裂。而對(duì)比例1-2采用膠粘劑粘連的片狀工件的連接處均發(fā)生粘膠開裂。
上述實(shí)施方案和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。