CN107507701B - 一种制备环状热挤出材料的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热压热挤出设备及使用该设备制备热挤出环的方法，所述设备包括凹模系统，凸模系统，液压系统，凹模系统包括凹模(4)，以及围绕在凹模外的加热装置(8)；凸模系统可随液压系统上下运动，其特征在于：凸模系统包括凸模(3)和凸模(7)，凸模固定部件(6)，以及使凸模(3)和固定部件(6)旋转的一旋转杆(5)。使用该设备与方法，能使整个热压热挤出过程切换简便易行，大幅提升生产效率。

Description

一种制备环状热挤出材料的设备及方法
技术领域
本发明涉及一种制备环状热挤出磁性材料的设备及方法。
背景技术
随着经济社会的发展，对高效节能，高控制精度与稳定性的电机需求越来越大，对电机中提供磁场的永磁材料的要求也越来越高，为了获得均匀的磁场，采用稀土永磁制造的环状磁体已经在伺服电机等领域得到了应用。目前制备环状永磁体主要分为两种方法，一种是传统的粉末冶金法，另一种为热挤出方法。其中热挤出方法可以制备高长径比，薄壁的永磁环，因此相对粉末冶金法具有明显的优势，目前也得到了快速的发展。
热挤出磁环的制备工艺，包括将磁性粉末进行热压的步骤以及对热压后的磁体进行热挤出的步骤。目前在该材料及相关工艺的研究方面，已经取得较多的成果，如CN103123862A即采用在热压与热挤出工艺间增加一热变形工艺的方法，提高磁环性能及轴向均匀性；CN101145442A通过模具设计，公开了一种采用挤出成型法制备板状永磁体的方法；CN101388272A公开了在环状永磁体内周面形成有沿筒轴方向延伸的固定深度的直线槽来提高电阻率的方法；而CN102682949A采用在磁性粉末中加入CaFe2的方法来获得高电阻率的环状磁体，以降低涡流损耗。US5342574B公开了一种制备环状磁体的模具及方法，通过在热挤出过程中，在基础的凹模内圆与凸模外圆之间增加一模具，以提高环状磁体的取向度以及产品的均匀性。
实际在材料的制备过程中，由于热压过程与热挤出过程采用不同的凸模尺寸，在热压步骤中，凹模内径与凸模外径为相同直径，而在热挤出步骤中，凹模内径与凸模外径为不同直径，正是由于这个不同直径使材料的挤出成为可能。但是，常规更换凸模模具的方法为将热压后的装备及磁体冷却到室温左右，然后抽真空，手动对模具进行更换，然后再抽真空、升温，进行热挤出；或者通过一机械手对凸模模具进行更换；或者采用多个腔体的方式进行热压、热变形分步处理。这些更换凸模模具的方式造成了制备过程中的效率低下，给模具的规模化生产造成较大的困难。
发明内容
本发明采用一种新型的热压热挤出设备及工艺，使模具更换简单，效率提高。
具体而言，本发明涉及一种热压热挤出设备，包括凹模系统，凸模系统，液压系统，凹模系统包括凹模4，以及围绕在凹模外的加热装置8；凸模系统可随液压系统上下运动，其特征在于：凸模系统包括凸模3和凸模7，凸模固定部件6，以及使凸模3和固定部件6旋转的一旋转杆5。
其中：
液压系统包括一液压冲头1。
凸模3和7的中心点在以旋转杆5为中心的圆周上，从而保证旋转之后凸模3和凸模7均能够到达凹模的中心。
此外，凸模3、7中的一个的外径与凹模4的内径相同，另一个的外径小于凹模4的内径。根据最终热挤出环的尺寸，来设计外径小于凹模4的内径的凸模的外径尺寸。可以通过焊接、螺丝上紧等方式凸模固定在固定部件上
优选的，在该热压设备中，凸模固定部件6与凸模3之间可拆卸。凸模系统可随液压冲头1上下运动。
在实际使用中，主要通过该设备进行热挤出环的制备。
采用所述的设备制备热挤出环的方法，该制备方法包括热压步骤、热挤出步骤，热压步骤为将磁粉放入凹模4中，采用加热装置8对凹模4及其中的磁粉加热到温度T1，然后采用液压系统使凸模系统下行对凹模4中的磁粉进行热压；热挤出步骤为，热压之后液压系统及凸模系统上行，凸模固定部件6旋转，外径小于凹模4内径的凸模转到凹模上方，然后采用液压系统使凸模系统下行对凹模4中的热压磁块在T2温度下进行热挤出；热挤出完成后对热挤出环冷却取出。
优选的，热挤出温度T2高于热压温度T1。
优选的，热压温度T1为550～800℃，T2-T1在30～80℃之间。
更加优选的，磁粉为快淬磁粉或HDDR磁粉中的一种。
优选的，热压步骤与热挤出步骤在真空或者氩气气氛下进行。
由于热压与热变形为两步进行，在常规制备方法中，热压步骤之后，需要对设备进行冷却，取出热压制品，然后更换模具，之后再进行加热升温热挤出，该工艺流程长，不利于制备效率的提高。通过该设备与方法，使热压工序制备结束之后，直接切换成热变形模具，减少了升降温，抽真空等步骤，从而使整个热压热挤出过程切换简便易行，大幅提升生产效率。
附图说明
图1凹模中装入磁性粉末状态图
图2将凹模中的磁性粉末进行热压状态图
图3凸模模具切换图
图4热压后的磁块进行热挤出状态图
图5热挤出后的最终产品
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进一步详细描述。
本发明的装备如图1所述，具体包括凹模系统，凸模系统，液压系统，凹模系统包括凹模4，以及围绕在凹模外的加热装置8；凸模系统包括凸模3，凸模固定部件6，以及使凸模3和固定部件6旋转的一旋转杆5，凸模系统可随液压冲头1上下运动；液压系统包括一液压冲头1，冲头1沿着定位装置2上下运动。凹模系统主要用于盛装粉末、形成最终磁体的外径，以及采用加热装置8对凹模4及其中材料进行加热，加热装置8的加热方式为电阻、感应加热，优选采用电阻加热，其优点在于可以对凹模4中的材料温度进行精确控制，包括升温速率，最终温度以及保温时间。凹模4材料为模具钢或者硬质合金，以保证模具强度以及在加热过程中的热导率。
液压系统主要包括一液压冲头1，该液压冲头1压力为20～50吨，并提供整个凸模系统往下行的来源。液压冲头1材料为模具钢或者硬质合金，以保证模具强度。
凸模系统为整个发明的关键，凸模系统包括凸模3，凸模固定部件6，以及使凸模3和固定部件6旋转的一旋转杆5。旋转杆5可以跟随液压冲头1上下移动，同时使多个凸模旋转，根据热挤出需要，一般设置两个凸模，如图1中的凸模3和凸模7，其中凸模3的外径与凹模4的内径相同，以对磁性粉末进行热压，而凸模7外径比凹模4的内径小，从而保证热压后的块可以进行热挤出。根据最终热挤出环的尺寸，来设计凸模7的外径尺寸。凸模3和7固定到固定部件6上，两者可拆卸，从而可以根据需要对凸模进行更换。优选的，凸模3和凸模7与固定部件6的连接方式为螺栓链接，需要更换时，旋松螺栓，卸下凸模，更换新直径的凸模。
针对某些易氧化的材料，整个装置可以真空或者氩气中进行，真空度在10-2Pa以下，从而保证最终热挤出环的低氧含量以及最终的性能。
根据以上的装置，在制备最终磁环过程中包括以下制备方法，该制备方法包括热压步骤、热挤出步骤，热压步骤如图2所示，为将粉末放入凹模4中，采用加热装置8对凹模4及其中的磁粉加热为T1，然后采用液压系统使凸模3下行对凹模4中的磁粉进行热压；
在本过程中，所述粉末包括快淬磁粉或者HDDR磁粉，加热温度为550～800℃，升温时间在5～10分钟之间，而压力为200～450MPa，压制保温时间1～3分钟。
热压之后，如图3所示，液压系统及凸模3上行，凸模固定部件6旋转，外径小于凹模4内径的凸模7转到凹模上方。整个过程通过外部的控制系统自动控制或者通过按钮人工远程控制，保证了制备的效率。
然后采用液压系统使凸模7下行对凹模4中的热压磁块在T2温度下进行热挤出；在本过程中，加热温度T2在650～900℃之间，升温时间在5～10分钟，而压力为250～500MPa，压制保温时间1～3分钟。
热挤出完成后对热挤出环冷却取出，得到如图5所示的产品。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明及其实质的情况下，本领域的技术人员根据发明作出相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种制备热挤出环的热压热挤出设备，包括凹模系统，凸模系统和液压系统，所述凹模系统包括凹模（4），以及围绕在凹模外的加热装置（8）；凸模系统可随液压系统上下运动；其特征在于：所述凸模系统包括两个凸模，凸模固定部件（6），以及使凸模和固定部件（6）旋转的一旋转杆（5）；凸模中的一个的外径与凹模（4）的内径相同，另一个的外径小于凹模（4）的内径；所述旋转杆（5）随液压冲头（1）上下移动；所述液压系统包括一液压冲头（1）；所述凸模固定部件（6）与两个凸模之间可拆卸；所述两个凸模的中心点在以旋转杆（5）为中心的圆周上。
2.一种根据权利要求1所述的设备制备热挤出环的方法，包括热压步骤和热挤出步骤，其特征在于：
所述热压步骤为将磁粉放入凹模（4）中，采用加热装置（8）对凹模（4）及其中的磁粉加热到温度T1，然后采用液压系统使凸模系统下行对凹模（4）中的磁粉进行热压；
所述热挤出步骤为，热压之后，液压系统及凸模系统上行，凸模固定部件（6）旋转，外径小于凹模（4）内径的凸模转到凹模上方，然后采用液压系统使凸模系统下行对凹模（4）中的热压磁块在温度T2下进行热挤出；所述温度T2高于温度T1，T2-T1在30~80℃之间；
热挤出完成后将热挤出环冷却取出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热压步骤与热挤出步骤在真空或者氩气气氛下进行。
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