CN106826115B - 一种烧结钕铁硼永磁体的焊接加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明供一种烧结钕铁硼永磁体的焊接加工方法，其包括以下步骤：将烧结钕铁硼毛坯加工成片状后，对其表面进行擦拭、清洗；在密封的惰性气体保护手套箱中，将片状永磁体按待焊接的形状置于搅拌摩擦焊接机机床上，并用夹具固定；用搅拌头上的搅拌针对片状永磁体的待焊接面进行至少一次搅拌摩擦焊接处理；置于真空烧结炉中进行热处理150~300min；进行倒角、去氧化层、酸洗、磷化或电镀、清洗、钝化处理，得烧结钕铁硼永磁体焊接件。本发明采用搅拌摩擦焊接方法将多个加工成片状的烧结钕铁硼进行焊接成一个大尺寸的整件，使其满足特殊领域的使用要求。且焊缝金相一致性高，焊缝无热裂纹、无夹杂、无气孔等熔焊缺陷。
Description
技术领域
本发明属于一种钕铁硼磁性材料技术领域，具体涉及一种钕铁硼永磁体的焊接加工方法。
背景技术
稀土磁性材料自问世以来，由于其良好的磁性能和较丰富的资源储备，被广泛应用于能源、交通、机械、医疗、家电、IT等行业，其产品涉及国民经济的众多领域。近年来，随着钕铁硼烧结永磁体在各领域应用的深入，对产品的形状与尺寸要求越来越复杂，一些产品要求尺寸较大，现有的钕铁硼生产工艺很难一次烧结出符合尺寸要求的钕铁硼毛坯，而且现有的传统钕铁硼加工方式很难做到在不影响产品性能的情况下，加工出此类有特殊要求的产品，或者加工出的产品不能满足结合力的要求，故急需一种新的加工方法将两个或多个工件按特定的顺序焊接在一起，以满足有特殊要求的产品的加工。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种烧结钕铁硼永磁体的焊接加工方法，将两个或多个工件按特定的顺序焊接在一起，以满足对产品大尺寸要求。
一种烧结钕铁硼永磁体的焊接加工方法，其包括以下步骤：
1)将烧结钕铁硼毛坯加工成片状后，对其表面进行擦拭、清洗；
2)在密封的惰性气体保护手套箱中，将清洗后的片状永磁体按待焊接的形状置于搅拌摩擦焊接机机床上，并用夹具固定；
3)用搅拌头上的搅拌针对片状永磁体的待焊接面进行至少一次搅拌摩擦焊接处理，得到烧结钕铁硼永磁体组件；
4)将钕铁硼永磁体组件置于温度为400～600℃的真空烧结炉中进行热处理150～300min；
5)对热处理后的钕铁硼永磁体组件进行倒角、去氧化层、酸洗、磷化或电镀、清洗、钝化处理，得烧结钕铁硼永磁体焊接件。
进一步方案，所述片状永磁体的厚度为1～10mm。
进一步方案，所述搅拌头的形状为平头、直径为5～10mm，其材质为树脂金刚石；搅拌针的直径为1～3mm，其长度比片状永磁体的长度小0.5～1mm。
进一步方案，所述搅拌摩擦焊接的工艺参数为：搅拌头下压量为0.05～0.2mm，焊接速度为100～200mm/min，搅拌头焊接速度为2000～5000rpm。
进一步方案，所述手套箱先要进行排氧，使手套箱中氧含量低于500ppm。避免高温造成产品表面的氧化。
本发明是将烧结钕铁硼毛坯经线切割、切片、端面、平磨等加工方式加工成片状，然后对其表面进行擦拭、清洗，以去除表面锈迹、油污或黑印等。
本发明将搅拌摩擦焊接机机床的加工区域密封在一个惰性气体保护的手套箱里，用于避免在摩擦焊接时，由于高温造成产品表面的氧化。最后对热处理后的钕铁硼永磁体组件进行倒角、去氧化层、酸洗、磷化或电镀、清洗、钝化处理，使永磁体组件有更好的抗腐蚀性。
搅拌摩擦焊接是基于摩擦焊接技术的一种固相焊接技术，其原理是一个非耗损的搅拌头旋转扎入焊接工件的连接界面，当搅拌头向前沿着焊缝移动时，塑化金属在机械搅拌和顶锻作用下形成致密的固相联接。搅拌摩擦焊具有焊接变形小、残余应力小，焊接接头质量高，焊接时无需保护气体、可消除气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷，不产生弧光、烟尘、噪音污染，同时又具有焊接操作简单、便于自动化焊接等显著优点。
即在搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着插入被焊工件，搅拌头和被焊材料之间的摩擦产生了摩擦热，使材料热塑化，当搅拌工具沿着待焊界面向前移动时，热塑化的材料由搅拌头的前部向后部转移，并且在搅拌工具的机械锻造作用下，实现工件间的固相连接。
本发明采用搅拌摩擦焊接方法将多个加工成片状的烧结钕铁硼进行焊接成一个大尺寸的整件，使其满足特殊领域的使用要求。采用搅拌摩擦焊接既能改善烧结钕铁硼焊接面的晶粒分布，细化晶粒；又能使富稀土相在主相表面均匀分布，弥补前加工造成产品表面晶粒间的裂纹和缺陷，从而起到提高磁体的矫顽力。
另外，采用本发明的加工方法获得的烧结钕铁硼永磁体焊接件的焊缝金相一致性高，焊缝无热裂纹、无夹杂、无气孔等熔焊缺陷；且在整个搅拌摩擦焊接过程不会产生烟尘、飞溅、紫外线及电磁辐射，实现了焊接过程的环保化。
具体实施方式
实施例1
1)取规格为54*54*27(M)、性能为45M的烧结钕铁硼毛坯，经立磨去除表面的黑皮和氧化层，再经切片加工为规格50*10*4(M)mm的片状工件；
2)将片状工件经擦拭、表面除油、清洗、烘干处理后，放入到搅拌摩擦焊接机床的惰性气体保护的密封手套箱中；并对密封手套箱进行排氧，使手套箱中氧含量低于500ppm；
3)将待焊接的片状工件的50*4mm面相接触，并用夹具固定在机床的工作区域，选择的搅拌头直径为5mm、搅拌针的直径为1mm，并设定的搅拌摩擦焊接工艺参数为：搅拌头下压量为0.05mm，焊接速度为100mm/min，搅拌头焊接速度为2000rpm；调整搅拌头的位置至待焊接区域，开始焊接；
4)焊接完成后，将永磁体组件用锡纸包裹，放入真空烧结炉进行再次回火处理，设定回火工艺为400℃，保温时间150min，保温结束后，采用风冷至室温；
5)对回火处理过的永磁体组件进行酸洗、清洗处理，之后进行电镀锌处理，并进行清洗、钝化和烘烤处理，获得成品的烧结钕铁硼永磁体焊接件。
对比例1
1)取规格为54*54*27(M)，性能为45M的烧结钕铁硼毛坯，经立磨去除表面的黑皮和氧化层，再经切加工为规格50*10*4(M)mm的片状工件；
2)将片状工件经擦拭、表面除油、清洗、烘干处理；
3)将烘干后的永磁体工件用锡纸包裹，放入真空烧结炉进行回火处理，设定回火工艺为400℃，保温时间150min，保温结束后，采用风冷至室温；
4)将待焊接的片状工件的50*4mm面用胶粘剂在一起，并在100℃温度下烘烤60mins，得到永磁体组件；
5)将永磁体组件进行酸洗、清洗处理，之后进行电镀锌处理，并进行清洗、钝化和烘烤处理，获得成品永磁体加工组件。
实施例2
1)取规格为54*54*35(M)，性能为38UH的烧结钕铁硼毛坯，经立磨去除表面的黑皮和氧化层，再经切片加工为规格50*25*10(M)的片状工件；
2)将片状工件经擦拭、表面除油、清洗、烘干处理后，放入到搅拌摩擦焊接机床的惰性气体保护的密封手套箱中；并对密封手套箱进行排氧，使手套箱中氧含量低于500ppm；
3)将待焊接的片状工件的50*10mm面相接触，并用夹具固定在机床的工作区域，选择的搅拌头直径为10mm，搅拌针的直径为3mm，设定的搅拌摩擦焊接工艺参数为：搅拌头下压量为0.2mm，焊接速度为200mm/min，搅拌头焊接速度为5000rpm；调整搅拌头的位置至待焊接区域进行焊接；
4)焊接完成后，将永磁体组件用锡纸包裹，放入真空烧结炉进行再次回火处理，设定回火工艺为600℃，保温时间300min，保温结束后，采用风冷至室温；
5)将永磁体组件进行酸洗、清洗处理，之后进行电镀锌处理，并进行清洗、钝化和烘烤处理，获得成品烧结钕铁硼永磁体焊接件。
对比例2
1)取规格为54*54*35(M)，性能为38UH的烧结钕铁硼毛坯，经立磨去除表面的黑皮和氧化层，再经切片工序加工为规格50*25*10(M)的片状工件；
2)将片状工件经擦拭、表面除油、清洗、烘干处理；
3)将烘干后的永磁体工件用锡纸包裹，放入真空烧结炉进行回火处理，设定回火工艺为600℃，保温时间300min，保温结束后，采用风冷至室温；
4)将待焊接的片状工件的50*10mm面用胶粘剂在一起，并在100℃温度下烘烤60min得到永磁体组件。
5)将永磁体组件进行酸洗、清洗处理，之后进行电镀锌处理，并进行清洗、钝化和烘烤处理，获得成品永磁体加工组件。
将上述实施例1-2和对比例1-2制备的成品烧结钕铁硼永磁体在室温进行拉伸实验，其拉伸实验根据GB/T228-2002《金属材料室温拉伸实验方法》)进行检测。
利用NIM-15000H分别测试了各永磁体的磁性能剩磁(KGs)、矫顽力(kOe)最大磁能积(MGOe)等，具体如下表1所示：
表1：磁体性能检测
从上表的拉伸断裂后的试样可以看出：本发明中制备的焊接件的断裂均发生在永磁体的本身，而焊缝处并未发生开裂。而对比例1-2采用胶粘剂粘连的片状工件的连接处均发生粘胶开裂。
上述实施方案和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (4)
1.一种烧结钕铁硼永磁体的焊接加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将烧结钕铁硼毛坯加工成片状后，对其表面进行擦拭、清洗；
2)在密封的惰性气体保护手套箱中，将清洗后的片状永磁体按待焊接的形状置于搅拌摩擦焊接机机床上，并用夹具固定；
3)用搅拌头上的搅拌针对片状永磁体的待焊接面进行至少一次搅拌摩擦焊接处理，得到烧结钕铁硼永磁体组件；所述搅拌摩擦焊接处理的工艺参数为：搅拌头下压量为0.05～0.2mm，焊接速度为100～200mm/min，搅拌头焊接速度为2000～5000rpm；
4)将钕铁硼永磁体组件置于温度为400～600℃的真空烧结炉中进行热处理150～300min；
5)对热处理后的钕铁硼永磁体组件进行倒角→去氧化层→酸洗→磷化或电镀→清洗→钝化处理，得烧结钕铁硼永磁体焊接件。
2.根据权利要求1所述焊接加工方法，其特征在于：所述片状永磁体的厚度为1～10mm。
3.根据权利要求1所述焊接加工方法，其特征在于：所述搅拌头的形状为平头、直径为5～10mm，其材质为树脂金刚石；搅拌针的直径为1～3mm，其长度比片状永磁体的长度小0.5～1mm。
4.根据权利要求1所述焊接加工方法，其特征在于：所述手套箱先要进行排氧，使手套箱中氧含量低于500ppm。
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