CN103801693A - 稀土永磁合金柔性烧结工艺方法 - Google Patents

Abstract

稀土永磁合金柔性烧结工艺方法，工艺过程如下：（1）稀土永磁合金的细粉在惰性气氛下的压机内称重、装模、取向成型变成坯料并将坯料放入料盒；（2）第二传送密封车箱与手套箱第一隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的两个隔离阀门，第二传送密封车箱内的底滚轮传动装置将料盘送入手套箱1#室后，关闭两阀门，第二传送密封车箱离开；（3）第一传送密封车箱与2#室端3#隔离阀门对接，密封锁紧两隔离阀门的连接法兰；（4）第一传送密封车箱与烧结炉隔离阀门对接，密封锁紧连接法兰；（5）烧结炉抽真空，当真空度高于50Pa或充入保护性气体时，按预先设定的工艺曲线加热保温，最高温度1200℃烧结。

Description

稀土永磁合金柔性烧结工艺方法

技术领域

本发明涉及稀土永磁合金的加工领域，具体地说为一种钕铁硼稀土永磁合金的烧结设备。 

背景技术

钕铁硼稀土永磁体广泛应用于电子、电机和混合动力汽车等，有着越来越广泛的用处。 

现有的钕铁硼稀土永磁合金烧结设备见专利号：01248403.2，他包括炉体，在炉体中设置的加热室及在加热室的壁上设有喷嘴，其特征在于：在炉体的一侧设有阀门，炉体通过阀门与一个带有真空管路的密封手套箱联接，其目的在于可有效地解决产品氧化、冷却均匀性和一致差等产品存在的问题。 

现有设备存在的问题是设备投资大、占地面积大、自动化程度低，不能完成钕铁硼稀土永磁合金烧结整个加工工艺的无氧化。 

发明内容

为了解决上述问题本发明提供一种稀土永磁合金柔性烧结工艺方法和设备。 

本发明采用如下的技术方案： 

工艺过程如下：

（1）稀土永磁合金的细粉在惰性气氛下的压机内称重、装模、取向成型变成坯料并将坯料放入料盒，料盒码排在料盘上，第二传送密封车箱与压机对接，密封锁紧连接的两隔离阀门法兰，两隔离阀门的空气被惰性气体置换后打开两隔离阀门，第二传送密封车箱内的料叉将压机内的料盘送入第二传送密封车箱后，关闭两隔离阀门，第二传送密封车箱离开并与手套箱的1#室端第一隔离阀门对接；

（2）第二传送密封车箱与手套箱第一隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的两个隔离阀门，第二传送密封车箱内的底滚轮传动装置将料盘送入手套箱1#室后，关闭两阀门，第二传送密封车箱离开；打开手套箱的2#隔离阀门，1#室内物料通过底滚轮传动进入2#室后，关闭2#隔离阀门；在2#室手动将坯料装入石墨料盒，将石墨料盒码排在料盘上；

（3）第一传送密封车箱与2#室端3#隔离阀门对接，密封锁紧两隔离阀门的连接法兰；两隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的两个隔离阀门，启动2#室和第一传送密封车箱的底滚轮传动装置，将2#室内的料盘传送到第一传送密封车箱内；关闭两阀门，第一传送密封车箱离开；

（4）第一传送密封车箱与烧结炉隔离阀门对接，密封锁紧连接法兰；两隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开平衡阀，待炉内气压与第一传送密封车箱气压平衡后，打开连接的两个隔离阀门，启动第一传送密封车箱内的丝杠传动、气缸升降的料叉机构将料盘送入烧结炉后，关闭两隔离阀门，第一传送密封车箱离开；

（5）烧结炉抽真空，当真空度高于50Pa或充入保护性气体时，按预先设定的工艺曲线加热保温，最高温度1200℃烧结；充氮气或氩气至0.01～0.03MPa，启动风机对料盒及料盒内的稀土永磁合金坯料进行冷却，冷却至80℃以下，至少延时5分钟后停止风机；炉腔压力平衡至大气压，打开烧结炉的4#隔离阀门，出料车的料叉将料盘取出后，关闭4#隔离阀门，出料车离开。

本发明具有如下的优点和有益效果： 

本发明采用并联式柔性生产工艺，因为钕铁硼稀土永磁合金烧结工艺时间长达24小时，钕铁硼稀土永磁合金坯料从压机出来，在手套箱手动拔料将坯料装入石墨料盒，石墨料盒在料盘上码排只需要1个多小时，这样就可以把单室烧结炉的手套密封箱去掉，用一个手套箱对应多个带隔离阀门的单室烧结炉，通过保护气氛的传送密封车箱与烧结炉对接。

本发明采用柔性生产工艺，通过传送密封车箱和压机对接，从而实现从压型到烧结的无氧化连接，对提高磁体性能有显著地影响，生产的自动化程度大大提高。 

附图说明

图1 是本发明的稀土永磁合金柔性烧结设备示意图； 

图2 是图1中传送密封车箱的结构示意图；

图3 是图1中手套箱结构示意图；

图4 是图1中烧结炉的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是图1中隔离阀门的结构示意图。

图中：1、手套箱；2、第一传送密封车箱；3、烧结炉；4、出料车；5、压机；6、第二传送密封车箱；7、箱门；8、1#放气阀管路；9、1#观察窗；10、1#电控柜；11、2#观察窗；12、1#抽真空管路；13、1#压力表；14、5#隔离阀门；15、料盒；16、1#底滚轮传动装置；17、料叉；18、1#电机减速机；19、万向轮；20、滚轮导轨架；21、丝杠；22、底板；23、滚轮；24、导向轨道；25、阀底板；26、法兰；27、第一气缸；28、1#滚轮轨道副；29、丝杆传动副；30、4#抽真空管路；31、1#隔离阀门；32、 1#室；33、2#放气阀管路；34、2#抽真空管路；35、2#压力表；36、2#隔离阀门；37、手套法兰组件；38、2#室；39、2#电控柜；40、3#放气阀管路；41、3#抽真空管路；42、3#压力表；43、3#隔离阀门；44、料盘；45、3#底滚轮传动装置； 46、2#底滚轮传动装置；47、3#电控柜；48、加热电源柜；49、铜排；50、风机；51、换热器；52、锁紧炉圈；53、炉门；54、电极；55、热电偶；56、4#隔离阀门；57、水冷进出管件；58、加热器；59、隔热层；60、喷嘴；61、高真空挡板阀；62、滑阀泵或旋片泵；63、罗茨泵；64、扩散泵；65、冷阱；66、电接点压力表；67、安全阀管路；68、放气阀管路；69、平衡阀管路；70、第二气缸；71、磁力开关；72、进出水管轴；73、连扳；74、胶圈；75、水冷阀板；76、铰链板；77、2#滚轮轨道副；78、连杆；79、撞块。。 

具体实施方式

下面集合附图和实施例对本发明做进一步说明。 

实施例：如图1所示，本发明设备包括手套箱1、第一、第二传送密封车箱2、6、压机5、烧结炉3和出料车4；所述手套箱1两端分别为物流通道，压机5和烧结炉3并排分置于两物流通道一侧，第一、第二传送密封车箱2、6分别在两物流通道中移动，第一、第二传送密封车箱2、6与烧结炉3和压机5的相对端及手套箱1两端分别设有隔离阀门，通过隔离阀门与手套箱1、压机5和烧结炉3的隔离阀门分别对接。所述烧结炉3和压机5均可以为多个，并列设置。 

如图3所示，所述手套箱1是双室真空或保护气氛密封箱体，该手套箱有两个密封室，分别是1#室32和2#室38；两个密封室间设有2#隔离阀门36、两个密封室端设有1#隔离阀门31和3#隔离阀门43；每个室均设有抽真空管路、惰性气体导入管路、放气阀管路、压力表和真空规，两室之间连接有平衡阀管路，通过平衡阀管路平衡两室压力；两室内分别设有放置料盘44的2#、3#底滚轮传动装置46、45；其中2#室设有手套法兰组件和电控柜。 

如图1所示，所述第一、第二传送密封车箱2、6结构相同，其一端设有5#隔离阀门14，另一端设有箱门7；第一、第二传传送密封车箱2、6与手套箱1、烧结炉3或压机5间对接时，保证隔离阀门上两连接法兰的密封，5#隔离阀门14和1#隔离阀门31及3#隔离阀门43间的空气靠传送密封车箱的5#隔离阀门14设有的阀门抽真空管路30抽真空或惰性气体导入管路充入惰性气体置换。 

如图2所示，所述传送密封车箱内部设有将物料送入手套箱1的1#底滚轮传动装置和将物料送入烧结炉3或压机5的料叉机构，传送密封车箱底部设有万向轮19，传送密封车箱上连接有1#抽真空管路12、惰性气体导入管路和1#放气阀管路8。 

所述料叉机构包括料叉17、滚轮导轨架20、丝杠传动副29、1#电机减速机18、第一气缸27，1#电机减速机18固定在滚轮导轨架20上，其输出轴与丝杠21一端连接，丝杠21的另一端也连接在滚轮导轨架20上，第一气缸27支撑滚轮导轨架20的滚轮轴；料叉17固定有丝杠传动副29，通过丝杠转动推动丝杠传动副29中的螺母带动料叉17上滚轮在滚轮导轨架20上导向滚动使料叉移位；1#底滚轮传动装置16通过支撑架24安装在箱体底板22上。所述第一气缸27固定在箱体下方，其第一气缸27的气缸杆伸入箱体内与料叉滚轮导轨架20的滚轮轴的连杆连接，滚轮在1#滚轮轨道副28的导轨中移位。所述1#、2#、3#底滚轮传动装置16、46、45结构相同，均通过支撑架24固定在其箱体内，均由电机、多个滚轮支撑架和链轮链条构成，电机驱动滚轮转动，带动其上的料盘44移动。工作时，第一气缸27带动1#滚轮轨道副28的滚轮沿其导轨上下移动，1#电机减速机18驱动丝杠传动副29带动料叉17上的滚轮沿滚轮导轨架20中的轨道水平移动，实现上下水平移动。 

如图4、图5所示，所述烧结炉3为一个或多个，为多个时，并排放置在物流通道前。烧结炉3一端有4#隔离阀门56，位于物流通道一侧，另一端有高压炉圈锁紧的炉门53，所述烧结炉3的炉腔内设有加热室，加热室内部有隔热层59，隔热层59内部设置有多组加热器58和热电偶55，加热器58通过加热室上设置的电极54、置于加热室外的铜排49与加热电源柜48连接；沿炉体内腔径向穿过隔热层59设置的多个相连通的喷嘴60；炉壳外壁为双层水冷夹套结构，其上设置有水冷进出管件57；炉腔上连接有惰性气体导入管路、安全阀管路67、放气阀管路68和风冷系统；通过第一传送密封车箱2内的料叉17将料盘44放在炉内加热室的料架上。所述烧结炉3炉腔与4#隔离阀门56之间连接有平衡压力的平衡阀管路69。 

所述风冷系统具有外循环或内循环，包括风机50、换热器51及沿加热炉体内腔设置的多个喷嘴60，所述各喷嘴60相连通的风道一端连接风机50，另一端连接换热器51。 

所述真空系统包括串联连接的扩散泵64、罗茨泵63、滑阀泵或旋片泵62和真空管路，在扩散泵64、罗茨泵63、滑阀泵或旋片泵62上分别设置有高真空挡板阀61。 

如图6所示，所述各隔离阀门均为单向密封的插板阀结构。包括阀箱体、第二气缸70及其内部设置的水冷阀板75、铰链板76、连杆78、2#滚轮轨道副77和撞块79，所述水冷阀板75通过多个连杆78连接到铰链板76上，阀箱体内设有2#滚轮轨道副77的导向轨道24，水冷阀板75和铰链板76上均设有沿导向轨道24内滑动的滚轮23，第二气缸70置于阀箱体外，其气缸杆伸入阀箱体内与铰链板76连接，撞块79置于阀箱体内阀底板25上，水冷阀板75靠近阀口侧法兰26端设有胶圈74，第二气缸70带动铰链板76在导 向轨道24上移动，水冷阀板75撞击撞块79，多个连杆78推动水冷阀板75向阀口侧法兰26靠近，压缩胶圈74完成隔离密封作用。水冷阀板75的进出水管轴72和第二气缸70杆通过连扳73一起联动。水冷阀板75上还可设有有隔热板，阀箱体上部还设有上法兰80，维修时水冷阀板75可以通过上法兰80口移出阀箱体。 

本发明的操作过程为： 

检查动力电、动力气源、循环冷却用水和介质气源。检查所有主辅设备完好无损，处于工作状态。手套箱1、烧结炉3、第一、第二传送密封车箱2、6和压机5都有单独的电控柜，采用分散操作模式，使设备满足生产工艺状态即真空系统启动并处于互锁状态，惰性气体阀门打开并调整到规定流量；各隔离阀门、炉门和箱门都关闭；加热器完整无损。

第一、第二传送密封车箱2、6是传送车上带有密封的箱体，工作时，关闭箱门7和5#隔离阀门14，打开1#抽真空管路12抽真空或充惰性气体置换箱内空气，1#压力表13控制压力。箱体左右两边对称有1#观察窗9，顶板有1#电控柜10、2#观察窗11、1#放气阀管路8方便操作。第二传送密封车箱6的万向轮19移动与手套箱1的1#隔离阀门31和压机5分别对接，通过位置开关控制定位。第一传送密封车箱2通过万向轮19与手套箱1的3#隔离阀门43和烧结炉3分别对接，通过位置开关控制定位。 

（1）稀土永磁合金的细粉在惰性气氛下的压机内称重、装模、取向成型的坯料放入料盒15，料盒15码排在料盘44上，第二传送密封车箱6与压机5对接，锁紧两隔离阀门的对接法兰，两隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的两个隔离阀门，（即：打开4#抽真空管路30，对两隔离阀门间的容积腔抽真空，停止真空泵，通过充气管路13充入惰性气体，当第二传送密封车箱6与压机5内的压力平衡，打开两隔离阀门。）启动第二传送密封车箱6的料叉将压机内的承载料盒15的料盘44取出，料叉将料盘44输送到第二传送密封车箱6内，关闭两隔离阀门，松开锁紧的对接法兰，第二传送密封车箱6离开压机5，并与手套箱1的1#室端1#隔离阀门31对接。 

（2）第二传送密封车箱6移位到手套箱1处与之1#隔离阀门31对接，锁紧两隔离阀门的对接法兰，5#、1#两隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的两个隔离阀门，（即：打开4#抽真空管路30，对5#、1#两隔离阀门14、31间的容积腔抽真空，停真空泵，通过充气管路13充入惰性气体，当第二传送密封车箱6与1#室32内的压力平衡，打开5#、1#两隔离阀门14、31。）启动1#底滚轮传动装置16和2#底滚轮传动装置46，将承载料盒15的料盘44输送到1#室32内，关闭5#、1#隔离阀门14、31，松开锁紧的两隔离阀门的对接法兰，第二传送密封车箱6离开；当1#室32与2#室38压力平衡，打开手套箱1的2#隔离阀门36，启动2#底滚轮传动装置46和3#底滚轮传动装置45，将承载料盒15的料盘44从1#室32输送到2#室38，关闭2#隔离阀门；在2#室手动将坯料装入石墨料盒，将石墨料盒码排在料盘44上； 

（3）第一传送密封车箱2移位到手套箱1的2#室端与3#隔离阀门43对接，锁紧两隔离阀门的对接法兰，两隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的5#、3#两个隔离阀门（即：打开抽真空阀门30，对5#、3#两隔离阀门14、43间的容积腔抽真空，停止真空泵，通过充气管路13充入惰性气体，当第一传送密封车箱2与2#室38内的压力平衡，打开5#、3#两隔离阀门14、43），启动2#室1#底滚轮传动装置16和3#底滚轮传动装置45，将2#室内承载料盒15的料盘44输送到第一传送密封车箱2内，关闭5#、3#隔离阀门14、43，松开锁紧的5#、3#两隔离阀门对接法兰，第一传送密封车箱2离开。

（4）第一传送密封车箱2移位到烧结炉3处与之4#隔离阀门56对接，锁紧5#、4#两隔离阀门14、56的对接法兰，5#、4#两隔离阀门14、56间空气被惰性气体置换后打开平衡阀，待炉内气压与第一传送密封车箱气压平衡后，打开连接的5#、4#两个隔离阀门14、56，（即：打开4#抽真空管路30，对5#、4#两隔离阀门14、56间的容积腔抽真空，停真空泵，通过充气管路13充入惰性气体，当第一传送密封车箱2与烧结炉2内的压力平衡，打开两隔离阀门14、56），启动1#电机减速机18，通过丝杠螺母副29将料叉17伸入到烧结炉3，通过第一气缸27使料叉17在1#滚轮轨道副28导向向下运动，料盘44放在烧结炉3的料架上，料叉17缩回到第一传送密封车箱2内，关闭4#隔离阀门56和5#隔离阀门14，松开锁紧的5#、4#两隔离阀门14、56对接法兰，第一传送密封车箱2离开。 

（5）烧结炉2抽真空，当真空度高于50Pa或充入保护性气体时，按预先设定的工艺曲线加热保温，最高温度1200℃烧结，充惰性气体（氮气或氩气）至0.01～0.03MPa，启动风机50开始对料盒15和料盒15内的稀土永磁合金坯料冷却，冷却气体通过通风管喷嘴60吹向料盒15，被加热的气体在风机50的驱动下通过高效换热器51循环冷却；电控柜39对烧结炉2进行电控控制；冷却至80℃以下，至少延时5分钟后停止风机；炉腔通过放气阀管路68充气，炉腔压力平衡至大气压，打开烧结炉3的4#隔离阀门，出料车4的料叉将料盘44从烧结炉2中取出后，关4#隔离阀门，出料车4离开。 

在生产中，外部控制系统能连续不断的对设备状况进行扫描，并根据预先设定的程序自动运行。整个操作是在计算机的人机界面上完成。 

外部控制系统的显示屏可以提供以下信息：真空泵、真空阀门及真空管路真空度的运行状态；驱动和显示传送密封车箱的输送和运行状态；驱动和显示隔离阀门运行状态；显示手套箱1、烧结炉2、第一、第二传送密封车箱2、6和5#隔离阀门14的压力和烧结炉3的温度；惰性气体运行状态、安全阀状态；实际冷却水、动力气压力、报警管理；显示所有相关的工艺参数（设定值和实际值）；参数输入；历史工艺参数/数据显示和储存；设备所有主要元器件都可以透过显示屏操作。 

通过上述实施例可以看出，采用并联式柔性生产工艺，可以把单室烧结炉的手套密封箱去掉，用一个手套箱对应多个带隔离阀门的单室烧结炉，通过保护气氛的传送密封车箱与烧结炉对接。采用柔性生产工艺，通过传送密封车箱和压机对接，从而实现从压型到烧结的无氧化连接，对提高磁体性能有显著地影响，生产的自动化程度大大提高。 

本专业的普通技术人员应能了解本发明的实质，并认识到本发明的具体实施细节可以在权利要求保护范围内做出例如扩展多个烧结炉等各种变化。 

Claims (1)

1.稀土永磁合金柔性烧结工艺方法，其特征在于，工艺过程如下：

（1）稀土永磁合金的细粉在惰性气氛下的压机内称重、装模、取向成型变成坯料并将坯料放入料盒，料盒码排在料盘上，第二传送密封车箱与压机对接，密封锁紧连接的两隔离阀门法兰，两隔离阀门的空气被惰性气体置换后打开两隔离阀门，第二传送密封车箱内的料叉将压机内的料盘送入第二传送密封车箱后，关闭两隔离阀门，第二传送密封车箱离开并与手套箱的1#室端第一隔离阀门对接；

（2）第二传送密封车箱与手套箱第一隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的两个隔离阀门，第二传送密封车箱内的底滚轮传动装置将料盘送入手套箱1#室后，关闭两阀门，第二传送密封车箱离开；打开手套箱的2#隔离阀门，1#室内物料通过底滚轮传动进入2#室后，关闭2#隔离阀门；在2#室手动将坯料装入石墨料盒，将石墨料盒码排在料盘上；

（3）第一传送密封车箱与2#室端3#隔离阀门对接，密封锁紧两隔离阀门的连接法兰；两隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开连接的两个隔离阀门，启动2#室和第一传送密封车箱的底滚轮传动装置，将2#室内的料盘传送到第一传送密封车箱内；关闭两阀门，第一传送密封车箱离开；

（4）第一传送密封车箱与烧结炉隔离阀门对接，密封锁紧连接法兰；两隔离阀门间空气被惰性气体置换后打开平衡阀，待炉内气压与第一传送密封车箱气压平衡后，打开连接的两个隔离阀门，启动第一传送密封车箱内的丝杠传动、气缸升降的料叉机构将料盘送入烧结炉后，关闭两隔离阀门，第一传送密封车箱离开；

（5）烧结炉抽真空，当真空度高于50Pa或充入保护性气体时，按预先设定的工艺曲线加热保温，最高温度1200℃烧结；充氮气或氩气至0.01～0.03MPa，启动风机对料盒及料盒内的稀土永磁合金坯料进行冷却，冷却至80℃以下，至少延时5分钟后停止风机；炉腔压力平衡至大气压，打开烧结炉的4#隔离阀门，出料车的料叉将料盘取出后，关闭4#隔离阀门，出料车离开。

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