燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法及其設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)，具體為燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的靜壓成型方法及其設(shè)備。解決目前燒結(jié)釹鐵硼磁環(huán)生產(chǎn)過程存在的取向磁場強(qiáng)度與磁環(huán)高度不能兼顧的問題和廢品率過高的問題。該方法包括如下步驟：1）首先對磁粉進(jìn)行磁場取向預(yù)成型，而得到預(yù)成型磁環(huán)毛胚；預(yù)成型壓力既要滿足成型的需要而把磁粉的取向固定下來，又給磁環(huán)毛胚留有被壓縮的密度空間；磁環(huán)毛胚的高度滿足所需取向輻射磁場強(qiáng)度；2）把步驟1得到的數(shù)個磁環(huán)毛胚以間隙配合穿在一根金屬芯軸上，而得到預(yù)成型磁環(huán)組合；3）對磁環(huán)組合施以等靜壓，等靜壓力消除磁環(huán)毛胚自身和相互間的密度空間，而把多個磁環(huán)毛胚合成一個磁環(huán)。本方法也可用于其它稀土永磁燒結(jié)輻射磁環(huán)。
【專利說明】燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法及其設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁性材料，特別涉及燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)，具體為燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法及其設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]燒結(jié)釹鐵硼輻射取向的磁環(huán)不僅可以充磁成輻射磁環(huán)也可以充磁成為任何多極磁環(huán)，不論從磁性能還是從工作溫度上都適合生產(chǎn)各種高性能的永磁電機(jī)，同時(shí)高性能的釹鐵硼或其它稀土燒結(jié)輻射磁環(huán)在國防領(lǐng)域也起到不可取代的作用。
[0003]由于一些工藝技術(shù)上的問題始終未得到解決，至今燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)還未得到大規(guī)模的應(yīng)用。為填補(bǔ)這一空缺，人們用粘結(jié)工藝生產(chǎn)釹鐵硼輻射磁環(huán)或多極磁環(huán)，其中各向同性粘結(jié)釹鐵硼磁環(huán)，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)，但它的磁能積能達(dá)到IOMGo就不錯了。近些年又出現(xiàn)了各向異性粘結(jié)釹鐵硼磁環(huán)，它的磁能積能達(dá)到18-22MGO，目前正有迅猛發(fā)展之勢，但它的工作溫度偏低，這就限制了它的使用范圍。燒結(jié)釹鐵硼磁環(huán)磁能積可達(dá)到30-40MGO，工作溫度可達(dá)到150度甚至200度，這些都是粘結(jié)釹鐵硼磁體所無法取代的。
[0004]燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)生產(chǎn)過程中遇到兩個困難:1、燒結(jié)磁體成型的第一道工序是磁場取向成型，為了達(dá)到較高的取向度，取向磁場必須達(dá)到一定的強(qiáng)度，對平行磁場和垂直磁場來說沒有太大的困難，但對輻射磁環(huán)取向所需的輻射磁場情況就大不一樣了，由于通過磁環(huán)內(nèi)孔的磁場受到磁芯磁飽和的限制，其磁通量是有限的，這些磁通分布到磁環(huán)的側(cè)面形成輻射的取向磁場，由于磁環(huán)的外表面的面積一般遠(yuǎn)大于磁環(huán)內(nèi)孔面積，導(dǎo)致其磁場強(qiáng)度比磁芯的飽和磁場強(qiáng)度要低得多，為了得到一定強(qiáng)度的取向磁場只好降低磁環(huán)的高度減小磁環(huán)外表面積，這個高度通常大大低于實(shí)際需要的磁環(huán)高度。2、燒結(jié)磁體成型的第二道工序是燒結(jié)，由于取向成型的磁環(huán)毛胚往往密度不均勻，在燒結(jié)的過程中大多數(shù)出現(xiàn)變形或開裂，成品率太低，大幅度提高了燒結(jié)釹鐵硼磁環(huán)的生產(chǎn)成本，甚至使燒結(jié)釹鐵硼磁環(huán)的規(guī)模化大生產(chǎn)成為不可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決目前燒結(jié)釹鐵硼磁環(huán)生產(chǎn)過程存在的問題，提供一種燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法及其設(shè)備。
[0006]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法，包括如下步驟:1)首先對磁粉進(jìn)行磁場取向預(yù)成型，得到預(yù)成型磁環(huán)毛胚；預(yù)成型壓力的選擇既要滿足成型的需要把磁粉的取向固定下來，又給磁環(huán)毛胚在后續(xù)的二次壓縮步驟中留有被壓縮的密度空間；磁環(huán)毛胚的高度以滿足所需取向磁場強(qiáng)度為準(zhǔn)，并盡可能使其高度的整數(shù)倍為實(shí)際需要的磁環(huán)高度；2)根據(jù)實(shí)際需要的磁環(huán)高度，把步驟I)得到的數(shù)個(如果恰好實(shí)際需要的磁環(huán)高度很矮也不排斥單個)預(yù)成型磁環(huán)毛胚以間隙配合穿在一根金屬芯軸上，而得到供二次壓縮成型的磁環(huán)組合；3)對磁環(huán)組合施以等靜壓，等靜壓力應(yīng)大到足以消除磁環(huán)毛胚自身和相互間的密度空間，而把多個預(yù)成型磁環(huán)毛胚組合成一個整體磁環(huán)，從而得到最終供燒結(jié)的成型磁環(huán)。
[0007]所屬【技術(shù)領(lǐng)域】公知或通過有限的試驗(yàn)容易得出，在不小于50Mpa的壓力下，磁粉即可滿足成型的需要而把磁粉的取向固定下來，在不大于IOOMpa的壓力下可保留密度空間，因此，步驟I所述的預(yù)成型壓力是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知或容易確定的。本發(fā)明優(yōu)選50 -1OOMpa0預(yù)成型磁環(huán)毛胚的高度以滿足所需取向磁場強(qiáng)度為準(zhǔn)(由于磁環(huán)內(nèi)孔的磁芯的磁場受到磁飽和的限制，高度越大取向磁場強(qiáng)度越小，反之，高度越小取向磁場強(qiáng)度越大)。在滿足所需取向磁場強(qiáng)度的前提下，磁環(huán)預(yù)成型毛胚的高度還應(yīng)盡可能使其整數(shù)倍為實(shí)際需要的磁環(huán)高度。預(yù)成型磁環(huán)毛胚與金屬芯軸的間隙配合用以防止磁環(huán)毛胚的變形或開裂。對磁環(huán)組合體施以的等靜壓力是以消除磁環(huán)毛胚自身和相互間的密度空間從而把多個預(yù)成型磁環(huán)毛胚合成一個磁環(huán)為目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過有限的試驗(yàn)容易確定或得出合適的等靜壓力；本發(fā)明優(yōu)選200 - 600Mpa，如果技術(shù)上允許選擇較高的等靜壓力進(jìn)一步提高二次成型毛胚的密度對減少燒結(jié)收縮變形是有益的。
[0008]本發(fā)明創(chuàng)造性地將磁環(huán)的成型過程分成預(yù)成型和二次成型；在預(yù)成型階段只需考慮取向磁場強(qiáng)度的需求和它的整數(shù)倍為實(shí)際需要的磁環(huán)高度，而在最終成型階段只需考慮按二次成型磁環(huán)的高度需求選擇預(yù)成型毛胚的數(shù)量，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的取向磁場強(qiáng)度與磁環(huán)高度不能兼顧的問題。同時(shí)該方法使磁環(huán)密度均勻，確保磁環(huán)燒結(jié)過程中均勻收縮，不開裂、不變形，使成品率大幅提高，使其規(guī)?；a(chǎn)成為可能。本方法也適用于其它稀土永磁燒結(jié)輻射磁環(huán)。
[0009]一種用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的等靜壓機(jī)，包括機(jī)架，位于機(jī)架下部的高壓腔，機(jī)架頂部的上壓缸；所述高壓腔的底部開有進(jìn)油口，高壓腔內(nèi)設(shè)有干袋，高壓腔腔口處固定有用于將干袋口邊緣壓緊的壓蓋，壓蓋上開有與上壓缸的活塞桿配合的孔，上壓缸的活塞桿密封經(jīng)過壓蓋上的孔伸入干袋，上壓缸的活塞桿外徑與干袋的內(nèi)徑相同；高壓腔底部的進(jìn)油口與增壓器相連；所述的增壓器包括緊固在一起的增壓缸和增壓腔，所述的增壓缸的活塞桿密封伸入增壓腔內(nèi)(增壓腔的直徑大于增壓缸活塞桿直徑便于其通過就行了，其尺寸和輸出壓力無關(guān))，增壓腔底部開有出油口，該出油口經(jīng)高壓管路與高壓腔底部的進(jìn)油口相連通；其中增壓缸和上壓缸結(jié)構(gòu)完全相同(即兩者活塞及活塞桿的外徑相同)；高壓腔(干袋夕卜)和增壓腔充滿壓力油。
[0010]使用時(shí)，將預(yù)成型磁環(huán)毛胚的外徑與干袋內(nèi)徑相同的磁環(huán)組合放進(jìn)干袋，之后上壓缸下行待其活塞桿進(jìn)入干袋貼近磁環(huán)即停，然后上壓缸和增壓缸同時(shí)啟動活塞下行，等靜壓開始。上壓缸與增壓缸除連接方式和行程外幾乎一樣，他們活塞及活塞桿直徑是一樣的。在工作狀態(tài)上壓缸的作用是對干袋內(nèi)的磁環(huán)組合體施以向下的軸向力，和干袋共同實(shí)現(xiàn)對磁環(huán)組合體的等靜壓，等靜壓完成后打開干袋供工件進(jìn)出。干袋的作用是向工件傳遞靜壓，把工件與壓力油隔離。壓蓋的作用是夾緊干袋并承擔(dān)干袋邊緣所產(chǎn)生的巨大軸向力。增壓缸活塞桿直徑為d，活塞直徑為D，當(dāng)其進(jìn)油壓力為Pl時(shí)，其活塞桿在增壓腔內(nèi)加壓，使增壓腔的出油口壓力為P2，增壓器的主要功能是為高壓腔提供超高壓液體。很容易看出p2/pl等于D/d的平方。設(shè)p2/pl=K,設(shè)計(jì)時(shí)不妨選擇K=IO,選擇d等于磁環(huán)毛胚的最大直徑。增壓缸活塞桿在增壓腔內(nèi)產(chǎn)生的壓力P2經(jīng)過高壓管路傳遞到高壓腔，從圖4可見在干袋的周圍及底部壓力P2經(jīng)干袋傳遞到磁環(huán)毛胚的底面及側(cè)面，磁環(huán)毛胚的上面由上壓缸活塞桿施壓，由于上壓缸和增壓缸是一樣的，其壓力也為P2 (其進(jìn)油壓力也是pi)。隨著Pl壓力的升高，p2成比例升高，p2達(dá)到設(shè)定的壓力之后，上壓缸及增壓缸關(guān)閉進(jìn)入保壓階段，適當(dāng)保壓后上壓缸及增壓缸活塞上行直到各自的活塞復(fù)位，整個等靜壓工作循環(huán)結(jié)束，取出工件即可開始下一輪的工作循環(huán)。Pl由液壓站同時(shí)向上壓缸和增壓缸提供壓力，最大工作壓力通常可以達(dá)到30MPa，若選擇的K=IO就有最大靜壓力p2=300MPa。
[0011]本發(fā)明所述的等靜壓機(jī)可對磁環(huán)組合體實(shí)施二次壓縮而得到最終成型供燒結(jié)的輻射磁環(huán)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、新穎，特別是干袋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，極大地方便了磁環(huán)的加工；其增壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(包括尺寸選擇)可容易地獲得高壓，并實(shí)現(xiàn)對磁環(huán)的等靜壓，并且使用方便。比使用普通等靜壓機(jī)完成這一工藝過程不僅效率高造價(jià)低而且能徹底避免壓力介質(zhì)對工件的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述等靜壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的側(cè)視圖；
圖3為本發(fā)明所述等靜壓機(jī)的高壓腔的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明所述等靜壓機(jī)的工作原理圖；
圖5為本發(fā)明所述等靜壓機(jī)的增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1 一機(jī)架，2 —聞壓腔，3 —上壓缸,4 一進(jìn)油口，5 —干袋,6 —壓蓋,7 —增壓缸，8 一增壓腔，9 一出油口，10 —拉桿，11 一補(bǔ)償橡膠墊。
【具體實(shí)施方式】
[0013]燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法，包括如下步驟:1)首先對磁粉進(jìn)行磁場取向預(yù)成型，得到預(yù)成型磁環(huán)毛胚；預(yù)成型壓力的選擇既要滿足成型的需要把磁粉的取向固定下來，又給磁環(huán)毛胚在后續(xù)的二次壓縮步驟中留有被壓縮的密度空間；磁環(huán)毛胚的高度以滿足所需取向磁場強(qiáng)度為準(zhǔn)，并盡可能使其高度的整數(shù)倍為實(shí)際需要的成型磁環(huán)高度；2)根據(jù)實(shí)際需要的磁環(huán)高度，把步驟I)得到的數(shù)個預(yù)成型磁環(huán)毛胚以間隙配合穿在一根金屬芯軸上，而得到供二次壓縮成型的磁環(huán)組合；3)對磁環(huán)組合施以等靜壓，等靜壓力應(yīng)大到足以消除磁環(huán)毛胚自身和相互間的密度空間，而把多個預(yù)成型磁環(huán)毛胚組合成一個整體磁環(huán)，從而得到供最終燒結(jié)的成型磁環(huán)。隨后按照常規(guī)工藝對成型磁環(huán)進(jìn)行燒結(jié)及后續(xù)加工等，得到燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)，充磁后即可使用。具體實(shí)施時(shí)，為方便所述成型方法的實(shí)現(xiàn)，在磁環(huán)組合體實(shí)施等靜壓前，在磁環(huán)組合外包覆既能均勻傳遞靜壓力、又能隔離液體不致污染磁環(huán)組合的柔軟的保護(hù)層，為實(shí)施等靜壓做準(zhǔn)備。預(yù)成型壓力選擇IOOMpa (也可選擇50 Mpa,60 Mpa,70 Mpa,80 Mpa,90 Mpa)? 等靜壓力選擇 250 Mpa (也可選擇 200 Mpa,210Mpa、220 Mpa、230 MpaΛ240 Mpa、260 Mpa、270 Mpa、280 Mpa、290 Mpa、300 Mpa、350 Mpa、400Mpa、450 Mpa、500 Mpa、550 Mpa、600 Mpa)。
[0014] 用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的等靜壓機(jī)，包括機(jī)架1，位于機(jī)架I下部的高壓腔2，機(jī)架頂部的上壓缸3 ;所述高壓腔2的底部開有進(jìn)油口 4，高壓腔2內(nèi)設(shè)有干袋5，高壓腔腔口處固定有用于將干袋5 口邊緣壓緊的壓蓋6，壓蓋6上開有與上壓缸3的活塞桿配合的孔，上壓缸3的活塞桿密封經(jīng)過壓蓋6上的孔伸入干袋，上壓缸3的活塞桿外徑與干袋5的內(nèi)徑相同；高壓腔2底部的進(jìn)油口 4與增壓器相連；所述的增壓器包括緊固在一起的增壓缸7和增壓腔8，所述的增壓缸7的活塞桿密封伸入增壓腔8內(nèi)(增壓腔8的內(nèi)徑大于增壓缸活塞桿直徑以方便活塞桿進(jìn)出，它的大小與輸出壓力無關(guān))，增壓腔8底部開有出油口 9，該出油口 9經(jīng)高壓管路與高壓腔2底部的進(jìn)油口 4相連通；其中增壓缸8和上壓缸3結(jié)構(gòu)完全相同(即其活塞及活塞桿的外徑等完全相同)；高壓腔2 (干袋外)和增壓腔8充滿壓力油。具體實(shí)施時(shí)，增壓缸7和增壓腔8是由拉桿10將它們緊固在一起的。實(shí)際工作中生產(chǎn)的磁環(huán)是多規(guī)格的，若磁環(huán)毛胚外徑大于干袋內(nèi)徑，就得選擇更大規(guī)格的磁環(huán)靜壓成型機(jī)，若磁環(huán)毛胚直徑小于干袋內(nèi)徑，還需包括一個橡膠筒，該橡膠筒的內(nèi)徑等于磁環(huán)毛胚外徑，外徑等于干袋的內(nèi)徑，高度等于磁環(huán)組合的高度，總之填補(bǔ)起磁環(huán)組合體與干袋之間的空間和其他多余的空間，防止干袋過度變形就行了。磁環(huán)的芯軸是剛性的，它的高度應(yīng)小于干袋的有效高度(干袋的有效高度是指它能自由變形均勻傳遞靜壓力的那部分的高度，通常是指從干袋內(nèi)腔下底面起到距離壓蓋6下端面2-3個干袋厚度的那段高度)。在磁環(huán)組合中，當(dāng)芯軸的高度大于各磁環(huán)毛胚的高度之和即大于磁環(huán)組合高度時(shí)，為了在該等靜壓機(jī)上可靠實(shí)現(xiàn)磁環(huán)組合的等靜壓，還需要包括一個或數(shù)個補(bǔ)償橡膠墊11，補(bǔ)償橡膠墊11套在芯軸上并位于磁環(huán)組合的頂層或者頂層和底層，通過補(bǔ)償橡膠墊11的參與使各磁環(huán)毛胚的高度加上所有補(bǔ)償橡膠墊高度之和不小于(即等于或略大于)芯軸的高度即可。若芯軸高度大于各磁環(huán)毛胚高度之和即大于磁環(huán)組合的高度的兩倍以上，可安放兩組磁環(huán)毛胚，但必須在兩組磁環(huán)毛胚之間加一個補(bǔ)償墊，用以隔離，若高度還不夠再加補(bǔ)償墊，直至各磁環(huán)毛胚的高度加上所有補(bǔ)償橡膠墊高度等于或略大于芯軸的高度。這樣就提高了工作效率，一次完成兩組毛胚的等靜壓。
【權(quán)利要求】
1.燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法，其特征在于包括如下步驟:1)首先對磁粉進(jìn)行磁場取向預(yù)成型，得到預(yù)成型磁環(huán)毛胚；預(yù)成型壓力的選擇既要滿足成型的需要把磁粉的取向固定下來，又給磁環(huán)毛胚在后續(xù)的二次壓縮步驟中留有被壓縮的密度空間；磁環(huán)毛胚的高度以滿足所需取向磁場強(qiáng)度為準(zhǔn)；2)根據(jù)實(shí)際需要的磁環(huán)高度，把步驟I)得到的數(shù)個預(yù)成型磁環(huán)毛胚以間隙配合穿在一根金屬芯軸上，而得到供二次壓縮成型的磁環(huán)組合；3)對磁環(huán)組合施以等靜壓，等靜壓力應(yīng)大到足以消除磁環(huán)毛胚自身和相互間的密度空間，而把多個預(yù)成型磁環(huán)毛胚組合成一個整體磁環(huán)，從而得到最終燒結(jié)的成型磁環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法，其特征在于預(yù)成型壓力為50 - lOOMpa，等靜壓力為 200 — 600Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法，其特征在于預(yù)成型壓力為lOOMpa，等靜壓力為250Mpa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法，其特征在于，在步驟I)中磁環(huán)毛胚的高度的整數(shù)倍為實(shí)際需要的成型磁環(huán)高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的燒結(jié)釹鐵硼輻射磁環(huán)的成型方法，其特征在于在磁環(huán)組合實(shí)施等靜壓前，在磁環(huán)組合體外包覆既能均勻傳遞靜壓力、又能隔離液體不致污染磁環(huán)組合體的柔軟的保護(hù)層。
6.實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求5所述成型方法的等靜壓機(jī)，包括機(jī)架(I)，位于機(jī)架(I)下部的高壓腔(2)，機(jī)架頂部的上壓缸(3);所述高壓腔(2)的底部開有進(jìn)油口(4)，其特征在于，高壓腔(2)內(nèi)設(shè)有干袋(5)，高壓腔腔口處固定有用于將干袋(5) 口邊緣壓緊的壓蓋(6)，壓蓋(6)上開有與上壓缸(3)的活塞桿配合的孔，上壓缸(3)的活塞桿密封經(jīng)過壓蓋(6)上的孔伸入干袋，上壓缸(3)的活塞桿外徑與干袋(5)的內(nèi)徑相同；高壓腔(2)底部的進(jìn)油口(4)與增壓器相連；所述的增壓器包括緊固在一起的增壓缸(7)和增壓腔(8)，所述的增壓缸(7)的活塞桿密封伸入增壓腔(8)內(nèi)，增壓腔(8)底部開有出油口(9)，該出油口(9)經(jīng)高壓管路與高壓腔(2)底部的進(jìn)油口(4)相連通；其中增壓缸(8)和上壓缸(3)結(jié)構(gòu)完全相同；高壓腔(2)和增壓腔(8)充滿壓力油。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等靜壓機(jī)，其特征在于增壓缸(7)和增壓腔(8)是由拉桿(10)將它們緊固在一起的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等靜壓機(jī)，其特征在于當(dāng)預(yù)成型磁環(huán)毛胚外徑小于干袋內(nèi)徑時(shí)，還包括一個橡膠筒，該橡膠筒的內(nèi)徑等于磁環(huán)毛胚外徑，該橡膠筒的外徑等于干袋的內(nèi)徑，高度等于磁環(huán)組合的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的等靜壓機(jī)，其特征在于在磁環(huán)組合中，當(dāng)芯軸的高度大于各磁環(huán)毛胚的高度之和時(shí)，還需要包括一個或數(shù)個補(bǔ)償橡膠墊(11)，補(bǔ)償橡膠墊11套在芯軸上并位于磁環(huán)組合的頂層或者頂層和底層，通過補(bǔ)償橡膠墊(11)的參與使各磁環(huán)毛胚的高度加上所有補(bǔ)償橡膠墊高度之和不小于芯軸的高度。
【文檔編號】B22F3/16GK103971917SQ201410194743
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月10日
【發(fā)明者】董中天 申請人:董中天