CN110480281A - 一种圆环钕铁硼的加工方法 - Google Patents

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刘国东
祝锡晶
任宁
仝志宏
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

一种圆环钕铁硼的加工方法，属于稀土永磁体加工技术领域，可解决现有钕铁硼异形产品加工工序繁琐、加工精度不高及环境污染的问题，包括如下步骤：1）将烧结钕铁硼圆柱毛坯料固定，采用电火花线切割机将毛坯料切成厚度一致的圆片；2）对圆片进行除油、清洗和干燥处理；3）利用激光切割机对夹装圆片进行内圆切割；整个切割过程中使用的辅助气体为氮气。4）对加工后的材料进行充磁。本发明操作简便，能够实现对钕铁硼圆环的一次性加工成型，不仅保证了切割精度要求，更能提高生产效率，满足现代发展需求。

Description

一种圆环钕铁硼的加工方法
技术领域
本发明属于稀土永磁体加工技术领域，具体涉及一种圆环钕铁硼的加工方法。
背景技术
钕铁硼永磁材料是20世纪80年代研制并成功运用生产的第三代稀土永磁材料，在加工钕铁硼异形产品时，根据传统型的后加工工艺，需要将毛坯料先经过磨床钻孔、切片、磨片、磨弧、清洗、倒角和电镀等一系列的加工工序，流程相对繁琐，不仅难以确保尺寸要求、加工精度较低和耗时较长，并且会导致一系列的产品品质问题。主要是由于加工方式仍是传统的线切割电火花加工，工艺传统使用的一些辅料，也会带来相应的环境污染问题。因此，新型低成本的加工工艺将是发展的必然和趋势。
发明内容
本发明针对现有钕铁硼异形产品加工工序繁琐、加工精度不高及环境污染的问题，提供一种圆环钕铁硼的加工方法。
本发明采用如下技术方案：
一种圆环钕铁硼的加工方法，包括如下步骤：
第一步，固定烧结钕铁硼圆柱坯料，使得切割面垂直于水平面，采用电火花线切割机将圆柱坯料切成直径为50mm，厚度为2-5mm的圆片；
第二步，将第一步的圆片除油、清洗和干燥处理；
第三步，将第二步干燥后的圆片用夹具固定在切割工作台面上；
第四步，利用激光切割机发射的脉冲激光，辐射到圆片材料的表面，实现切割，切割过程中，选择氮气作为辅助气体。
第一步中所述烧结钕铁硼圆柱坯料，切割前，进行端面和外观打磨处理，去除毛刺和局部氧化层。
第二步中所述除油、清洗和干燥的步骤如下：
超声除油：将圆片放置于浓度为40g/L的金属清洗剂中进行超声化学除油，清洗温度为50℃，除油时间为2min；
超声水洗：将超声除油后的圆片放入超声清洗槽中，清洗5-10min；
干燥：将超声水洗后的圆片放入干燥箱中干燥，干燥温度为80-110℃。
第三步中所述夹具与圆形片的外观尺寸相匹配。
第四步中切割过程中，根据加工尺寸设定切割线和引线，切割起始点位于圆片材料的圆心处。
本发明的有益效果如下：
1.本发明操作简便，在保证钕铁硼产品性能的同时，且能够解决各类异形难以加工的产品，实现一次成型，不仅可以保证尺寸的精度要求，也能提高生产效率。
2.本发明中，因钕铁硼的晶体结构而形成固有的硬脆等特性，故而增加了加工的难度。因此利用线切割加工成成2-5mm的圆薄片，更加容易实现了后续的激光加工可行性。
3.经由超声除油和清洗、干燥后的圆形片，增加了后续激光切割的安全性，高能量的激光束照射在材料表面，油污过多会发生碳化现象和对切割产生不利的影响，故产品表面的油污很大程度上影响激光切割的产品质量，处理后的圆片不会有此影响。
4.根据其所得圆片的外观尺寸要求，设计相对应的夹具，确保在后续的加工中，实现精准定位，保证加工尺寸精度要求。
5.激光加工过程中使用的辅助气体为氮气，因钕铁硼是极易氧化的材料。并且表面的氧化层会严重影响磁铁的性能，剩磁、矫顽力等会下降。在氮气的保护下，减少被氧化的可能性。
6.本发明激光加工利用高能量激光束照射在材料表面，激光能量和惰性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能被工件吸收，由此引起温度急剧上升，达到超过材料熔点的温度，经由辅助气体吹出熔融物，随着激光束的移动，最终形成切缝。
附图说明
图1为本发明实施例的加工产品的尺寸示意图；
图2为本发明加工方法的工艺流程图；
图3为传统线切割产品的充磁曲线图；
图4为本发明激光加工产品的充磁曲线图；
图5为传统加工与本发明激光加工的磁性能对比图。
具体实施方式
实施例
如图2所示，一种圆环钕铁硼的加工方法，包括如下步骤：
第一步，固定烧结钕铁硼圆柱坯料，使得切割面垂直于水平面，采用电火花线切割机将圆柱坯料切成直径为50mm，厚度为2-5mm的圆片；
第二步，将第一步的圆片除油、清洗和干燥处理；
第三步，将第二步干燥后的圆片用夹具固定在切割工作台面上；
第四步，利用激光切割机发射的脉冲激光，辐射到圆片材料的表面，实现切割，切割过程中，选择氮气作为辅助气体。
将烧结钕铁硼毛坯料加工成圆片，如图1所示，因其本身的晶体结构而形成固有的硬脆等特性，故而增加了加工的难度。因此利用电火花线切割加工成2-5mm厚的圆片，更加容易实现了后续的激光加工可行性。如图1所示，本实施例验证的图纸尺寸规范，通过比较可以很明显看出来，本实施例切割的更有优势。通过电火花线切割和激光切割的加工方式可以较快的实现加工尺寸的一次成型，不仅效率高，而且精度大幅度提升。
表1为钕铁硼材料参数
表2为激光加工与传统加工方式的尺寸对比
利用充磁设备EXD-25150-30B对加工后的材料进行充磁，磁性能测量装置FE-2100R可实现对表面磁场分布进行准确测量。
表3为传统加工方式的磁性能属性
表4为激光加工方式的磁性能属性
表5为磁性能对比(激光加工与传统加工的对比差值)
从上述表格看可以看出，激光加工方式相比于传统机械加工方式来说，对产品的磁性能并无显著影响。
如图1所示为本次加工实验验证的图纸尺寸规范，通过比较可以很明显看出来，激光加工的方式更有优势。通过激光加工方式可以实现一次性成型，不仅效率提高，而且精度相比传统方式更加有效。
激光加工过程中使用的辅助气体为氮气，钕铁硼高温下极易氧化，会使后期性能受影响，采用氮气，可以极大的避免材料被氧化，也能利用喷射气流将加工的熔融物质吹除。
依照本发明的方法，将钕铁硼毛坯料加工成圆薄片时，因其本身的晶体结构而形成固有的硬脆等特性，增加了加工的难度。利用电火花线切割加工成2-5mm圆薄片，更加容易实现了后续激光切割的可行性。
经由超声除油和清洗、干燥后的圆形片，增加了后续激光切割的安全性，高能量的激光束照射在材料表面，油污过多会发生碳化现象和对切割产生不利影响，故产品表面的油污很大程度上影响激光切割的产品质量，处理后的圆片不会有此影响。
根据其所得圆片的外观尺寸要求，设计相对应的夹具，确保在后续的加工中，实现精准定位，保证加工尺寸精度要求。

Claims (5)

1.一种圆环钕铁硼的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，固定烧结钕铁硼圆柱坯料，使得切割面垂直于水平面，采用电火花线切割机将圆柱坯料切成直径为50mm，厚度为2-5mm的圆片；
第二步，将第一步的圆片除油、清洗和干燥处理；
第三步，将第二步干燥后的圆片用夹具固定在切割工作台面上；
第四步，利用激光切割机发射的脉冲激光，辐射到圆片材料的表面，实现切割，切割过程中，选择氮气作为辅助气体。
2.根据权利要求1所述的一种圆环钕铁硼的加工方法，其特征在于：第一步中所述烧结钕铁硼圆柱坯料，切割前，进行端面和外观打磨处理，去除毛刺和局部氧化层。
3.根据权利要求1所述的一种圆环钕铁硼的加工方法，其特征在于：第二步中所述除油、清洗和干燥的步骤如下：
超声除油：将圆片放置于浓度为40g/L的金属清洗剂中进行超声化学除油，清洗温度为50℃，除油时间为2min；
超声水洗：将超声除油后的圆片放入超声清洗槽中，清洗5-10min；
干燥：将超声水洗后的圆片放入干燥箱中干燥，干燥温度为80-110℃。
4.根据权利要求1所述的一种圆环钕铁硼的加工方法，其特征在于：第三步中所述夹具与圆形片的外观尺寸相匹配。
5.根据权利要求1所述的一种圆环钕铁硼的加工方法，其特征在于：第四步中切割过程中，根据加工尺寸设定切割线和引线，切割起始点位于圆片材料的圆心处。
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