CN101728041B - 环形烧结钕铁硼磁体的生产方法 - Google Patents

环形烧结钕铁硼磁体的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种薄片式永磁体的生产方法，根据本发明的方法首先用平行取向成型工艺压制毛坯料并真空烧结，然后将烧结后的毛坯料的内孔表面和外圆弧表面磨加工到成品尺寸，并将两端面粗略加工至大约50％面积见光，接着把多个这样的半成品沿轴向方向用速干胶粘结在一起，最后放在内圆切片机上切片，在切片时采用跳刀程序进行切割，即对于每个坯料，将用于切去料皮的第一刀和最后一刀跳过不予切割。采用本发明的方法能大幅提高材料的最终利用率，减少材料在加工过程中的损耗，从而提高产品竞争力。

Description

环形烧结钕铁硼磁体的生产方法
技术领域
本发明属于薄片式永磁体生产领域，更加具体地说，涉及一种用于生产薄片式烧结钕铁硼永磁体的方法。
背景技术
近20多年来，钕铁硼材料的应用领域迅速扩大，生产技术和规模也随之获得空前提高，同时各生产厂商之间的竞争也日趋激烈。为了降低成本，提高产品的竞争力，纷纷通过技术创新来提高材料的最终利用率。
烧结钕铁硼永磁体的压型技术分为平行压和垂直压两种工艺。对于环形磁体来说，运用平行压技术是最佳的选择，材料利用率较高，但这种方法也有其缺点，那就是不能压制厚度较高的产品。因为平行压制时取向磁场间隙是烧结后磁体取向方向尺寸的2.5倍左右，垂直压制时的取向磁场间隙是烧结后磁体取向方向尺寸的1.3倍左右，这样的话，要获得取向方向尺寸相同的磁体，平行压制时的取向磁场要远远高于垂直压制同样磁体所需的取向磁场，这反而会增加较大的成本，所以在相同条件下，平行取向压制成型工艺生产的磁体，在取向方向的尺寸不能做得足够高，一般情况下小于20毫米。这就造成在切片的时候产生太多的边角料头，从而无法提高材料的最终利用率，这对于平行压技术的应用产生了较大的限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述问题而提出的，具体地说，本发明提供一种用于生产大型轴向取向的环形薄片式烧结钕铁硼磁体的方法，其可提高材料的利用率。
根据本发明，提供一种薄片式永磁体的生产方法，所述方法包括如下步骤：
(1)压制和烧结，利用平行压机压制永磁体材料，并通过真空烧结得到n个毛坯料，其中n为大于等于1的整数；
(2)磨加工，对所述毛坯料的表面进行磨加工，得到半成品；
(3)粘接，将所述n个磨后的半成品用粘结剂沿轴向方向粘结在支撑板上，并将粘结好的组件装卡到切片机上进行切割；和
(4)切片，将装卡到切片机上的组件切割成规定尺寸的薄片，其中：在所述切片步骤中，每个坯料可切成m片，其中m为大于等于1的整数，并且在所述切片步骤中，对所述粘结组件采用跳刀切割，对于每个坯料来说，将用于切去料皮的第一刀和最后一刀跳过不予切割。
优选地，所述永磁体是烧结钕铁硼永磁材料。并且切割后的薄片是环形薄片，所述环形薄片的外径D满足：18mm<D<300mm，高径比L/D<0.1。
其中，在所述磨加工步骤中，分别对内、外圆周表面进行磨加工处理到成品尺寸。
根据本发明的一个方面，所述生产方法还包括：在对第一坯料完成切片之后，直接将所述切片机进给预定的距离而开始对第二坯料进行切片，如此直到完成对所有坯料的切片。其中，对于每个坯料的第一刀和最后一刀切割得到的薄片再采用磨加工得到所述规定尺寸的薄片。
优选地，所述坯料是平行取向成型并烧结的环形坯料，并且坯料高度小于20mm。在粘结步骤之前，将每个坯料的两端面粗磨至大约50％见光。
采用本发明的方法能大幅提高材料的最终利用率，减少材料在加工过程中的损耗，从而提高产品竞争力。
附图说明
本发明的上述和/或其它目的和优点通过下述结合附图对优选实施例的详细说明将变得显而易见，其中：
图1为环形永磁体的外形图；
图2为表示对磨加工后的坯料进行切割的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图结合具体实施例对本发明的薄片式永磁体的生产方法做进一步说明，但应该注意，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
本申请中提及的大型环形永磁体指的是圆环外径D>>18mm的环形永磁体，优选的，18mm<D<300mm。而薄片的定义为L(圆环外径)/D(厚度)<0.1。应该意识到，虽然本发明是以环形烧结薄片式永磁体为例进行说明的，但本发明并不局限于此，本发明可适用于生产任何形状的薄片式永磁体。
下面我们将以生产(即，外径×内径×高度)的环形烧结永磁体为例来说明根据本发明的薄片式永磁体生产方法。
首先，介绍利用传统方法生产上述薄片式永磁体的材料利用率情况。生产薄片式永磁体的传统方法一般包括垂直压型、真空烧结、磨加工、切片、表面处理等步骤。由于压制高度的限制，上述传统工艺中需要在切片步骤对每个坯料进行切割料皮的处理，所以传统工艺的最终材料利用率仅为51％。
作为对比，下面将以钕铁硼永磁体为例详细说明本发明的薄片式永磁体的生产方法。
第一步：压制和烧结，利用平行压机在磁场间隙为29毫米的情况下将钕铁硼粉料装入模具并进行磁化取向，磁化取向磁场应为1.0～7特斯拉，优选的为1.5特斯拉，并在压制压力为1～2吨/平方厘米，优选的为1.5吨/平方厘米的情况下压制坯料，坯料密度为4.3克/平方厘米，并真空烧结得到毛坯尺寸为
Figure G200810224169XD0004151640QIETU
53×
Figure 200810224169X100002G200810224169XD0004151640QIETU
29×11.6mm(即，外径×内径×高度)的产品，投料重量为135克，真空烧结使磁体密度达到7.55克/立方厘米。
第二步：磨加工，分别对内、外圆周表面进行磨加工处理到成品尺寸
Figure 200810224169X100002G200810224169XD0004151640QIETU
52×
Figure 200810224169X100002G200810224169XD0004151640QIETU
30mm，再对两个端面进行粗磨加工，使高度达到11.4mm，根据需要可将公差控制在±0.1mm之间，此时两端面约有50％的面积被磨光。
由于上述的压制、烧结、磨加工以及下述的切割等步骤是本领域公知的，所以这里省略了对它们的详细说明。
第三步：粘接，取4件磨后的半成品分别定义为1、2、3、4，用速干胶沿轴线方向首尾相接粘接在料板(例如，玻璃板)5上(参见图2)，要求坯料粘接后的两端面与玻璃板平面的垂直度小于0.05mm；将粘接好的组件装卡到内圆切片机上进行切割。
第四步：切割步骤(即，切片)，设定坯料组件的装卡外端面为起点0位，纵向进给2.4mm处为第一刀切割位置，刀口厚度为0.4mm，所以切割下来的第一片厚度为2.2mm，第二、第三、第四的进给均为2.2mm，这样切割下的第2、3、4片厚度均为2mm，即成品尺寸，第5片为2.2mm，这样坯料1共切割出5片，其中3片达到成品要求，剩余的首尾2片再经过平面磨加工到成品尺寸，这样便完成了坯料1的切片，第五刀进给4.8mm，相当于坯料2的第一刀切割位置。所以每4刀一个循环，可分别完成坯料1、2、3、4的全部切割，再分别对各自的首尾片进行磨加工处理即可达到成品尺寸。
虽然上面是以将一个坯料切割成5片为例进行说明的，但根据实际应用，也可将一个坯料切割成不同于5的片数，例如切割成m(m为≥1的整数)片。另外，也可以将更多个坯料粘结到一起进行切割，例如n个(n为≥1的整数)。同时应注意，上述的切割步骤是根据产品厚度要求利用内圆切片机(当然，采用其它的切片装置也可以，例如外圆切片机、线切割机等)进行程序控制下的跳刀切割。由于内圆切片机等本身是公知的，所以这里省略了对其的详细说明。
最后，根据需要可对经过磨加工的成品进行表面处理(例如，防腐处理)而完成所有工艺。
下面计算一下材料的最终利用率，每片成品21.4克，每个坯料重135克，可切片5片，所以材料利用率＝21.4×5/135＝79％，和传统垂直压工艺相比提高了28％(一般垂直压工艺材料最终利用率为51％左右)，所以材料利用率有了显著提高，收益相当可观。
虽然上面已经结合附图详细说明了本发明，但熟悉本领域的技术人员应该意识到上述说明仅仅是对具体实施方式的示意阐述，本发明的范围并不限制于上述的特定实施例。例如，本发明并不局限于实施例中所给出的永磁体薄片的尺寸，根据需要使用本发明的方法可生产任意形状的薄片式永磁体，例如矩形、椭圆形、梯形等。另外，本发明也不局限于钕铁硼永磁体，而是可以用于生产其它任意永磁体材料。同时，根据使用的切片机不同，可以任意设置切片的间距。通过本发明的教导，本领域技术人员能够对本发明做出各种变化和修改，这些变化和修改也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种薄片式永磁体的生产方法，所述方法包括如下步骤：
(1)压制和烧结，利用平行压机压制永磁体材料，并通过真空烧结得到n个毛坯料，其中n为大于等于1的整数；
(2)磨加工，对所述毛坯料的表面进行磨加工，得到半成品；
(3)粘接，将所述n个磨后的半成品用粘结剂沿轴向方向粘结在支撑板上，并将粘结好的组件装卡到切片机上进行切割；和
(4)切片，将装卡到切片机上的组件切割成规定尺寸的薄片，其中：在所述切片步骤中，每个坯料可切成m片，其中m为大于等于1的整数，并且在所述切片步骤中，对所述粘结组件采用跳刀切割，对于每个坯料来说，将用于切去料皮的第一刀和最后一刀跳过不予切割；对于每个坯料的第一刀和最后一刀切割得到的薄片再采用磨加工得到所述规定尺寸的薄片。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述永磁体是烧结钕铁硼永磁材料。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述切割后的薄片是环形薄片，所述环形薄片的外径D满足：18mm＜D＜300mm，高径比L/D＜0.1，其中L代表高度。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，在所述磨加工步骤中，分别对内、外圆周表面进行磨加工处理到成品尺寸。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述切片步骤中，在对第一坯料完成切片之后，直接将所述切片机进给预定的距离而开始对第二坯料进行切片，如此直到完成对所有坯料的切片。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述坯料是平行取向成型并烧结的环形坯料，并且坯料高度小于20mm。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在粘结步骤之前，将每个坯料的两端面粗磨至50％见光。
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