CN110919822A

CN110919822A - 一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模

Info

Publication number: CN110919822A
Application number: CN201911278504.9A
Authority: CN
Inventors: 黄开敏; 王君成; 周灿; 曹远尼
Original assignee: Hunan Aerospace Magnet and Magneto Co Ltd
Current assignee: Hunan Aerospace Magnet and Magneto Co Ltd
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-03-27

Abstract

一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，包括导磁的下冲模基体，所述下冲模基体的上端面中部为弧形面，两侧为平台面，两侧平台面和中部弧形面之间采用圆弧过渡，所述下冲模基体靠近上端面的侧面设有凹槽，所述下冲模基体的上端面和侧面上部包裹有柔性模套，所述柔性模套的底部有与所述凹槽相配合的向内侧的凸条。本发明下冲模制造成本低，使用寿命长，维修简便；用于成型时不需要脱模剂，成型效率高，生产成本低；成型出的产品缺陷明显减少，合格率提高。

Description

一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模

技术领域

本发明涉及一种湿法成型的下冲模，具体涉及一种铁氧体湿法成型的下冲模。

背景技术

参照附图1，现有的烧结永磁铁氧体湿法成型工艺中，模具下冲模常采用45号钢作为导磁材料制作基体2，下冲模表面覆盖有非导磁层1。对于非导磁层，要求如下：

1)不导磁：非导磁层的磁导率μ≤1.319×10-6h/m，以避免磁场作用下磁力线的汇集聚焦作用导致的磁开裂现象；

2)高硬度：要求下冲模非导磁层的洛氏硬度(HRC)不低于40；为保证生坯密度，成型压力≥50MPa，硬度低的下冲模容易出现表面变形，使成型过程中生坯内弧面受到不均匀的应力产生裂纹；硬度低也使得表面层易磨损、光洁度差，导致成型过程中，内弧面与下冲模表面粘连，内弧面出现掉皮、拱高处开裂以及压不实的现象，或者烧结后毛坯内弧面出现各种斑纹。

因此，下冲模表面的非导磁层通常采用70Mn、无磁不锈钢、司太立等合金材料制作。但是由于这类合金材料中均含有大量的Fe或Co或Ni金属元素，在下冲模进行加工调质过程中会导致合金材料具有顺磁性，从而影响整体模具磁路的设计效果。另外，这类金属材料的硬度提高时，脆性也在增加，在模具运转、安装过程中容易因为碰撞或其他因素受损，成为下冲模损坏的一个主要因素。小于1mm以下的缺陷可以通过维修得到解决。大于1mm以上的缺陷下冲模只能报废处理。

以合金材料作非导磁层，只能通过堆焊或氩弧焊等方式直接焊接在下冲模导磁基体上，其加工的费用占据整个下冲模制作费用的至少50％，也使得非导磁层的维修困难。如果为保证下冲模表面的光洁度，对下冲模表面进行DLC镀层或镀钛等特殊加工时，其加工费用至少占整个下冲模制作费用的70％。

按照成型生产工艺要求，下冲模与型腔配合间隙要求小于0.08mm。当下冲模间隙超出此范围后，成型过程中容易出现模具漏料等情况。因此，在下冲模正常使用的情况下，现有下冲模的使用寿命通常为30万模次左右；当冲头磨损后，冲头只能报废处理，需要重新配冲头。

受下冲模非导磁层表面光洁度的影响，成型过程中，生坯不可避免的会出现与下冲模粘附的现象，为解决此问题，烧结永磁铁氧体材料在成型的过程中需要在下冲模表面喷涂脱模剂。脱模剂通常采用乳化油制作而成，在成型排水过程中随料浆中的水分排出，导致对环境产生污染，需要增加额外的水处理工序。

粉末冶金模压成型中，对于大弧度(产品外弧扇角≥120°)产品，在模具设计中为尽量减少不同部位所受实际压力的差异性，还需要充分考虑不同部位的压缩比。在生坯结构设计计算中，为保证不同外弧的压缩比一致，通常需要将压制产品外弧设计更小，烧结出来的毛坯外弧将小于产品的外弧。在磨削过程，外弧的磨削量将极大的增加，这会导致磨削次品的增加，同时产品的磨削量增加，。从而导致产品的生产成本急剧上升。

CN1062808公开了一种制造永磁铁的方法和装置及用于在磁场作用下成型的橡胶模具，该发明将一个橡胶模套置于模具之中，橡胶模套的开口部分直接被压机的下冲模冲压，成型过程中压机的压力传导给橡胶模，通过橡胶模形成类似等静压效果作用于粉料颗粒并压实。该发明的橡胶模套制作困难：需要充分考虑压坯不同部位的受力差异而导致后续烧结过程中的收缩变化，对橡胶模套的尺寸与形状精度要求非常高，否则烧结后的毛坯的尺寸与产品尺寸差异过大，增加磨削量，或者产品在成型过程中出现开裂；成型中受橡胶套压力传导设计的影响，生坯容易出现各种裂纹，不能简便地在不同产品型号的生产中使用；填料设计过于复杂，需要设计专用的填料方式，生产效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，该下冲模制造成本低，使用寿命长，维修简便；用于成型时不需要脱模剂，可提高成型效率，降低生产成本；成型产品缺陷明显减少，合格率提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，包括导磁的下冲模基体，所述下冲模基体的上端面中部为弧形面，两侧为平台面，两侧平台面和中部弧形面之间为圆弧过渡面，所述下冲模基体靠近上端面的侧面设有凹槽，所述下冲模基体的上端面和侧面上部包裹有柔性模套作为非导磁层，所述柔性模套的下部内侧设有与所述凹槽相适配的凸条，所述凸条镶嵌至所述凹槽中。

优选的，柔性模套材料为高分子柔性材料。

优选的，所述高分子柔性材料为聚氨酯、天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶中的一种。此类材料具有高弹性，较好的耐磨性，以及在-40℃～80℃下的稳定性；此类材料不会对模具磁路有干扰影响。

优选的，所述柔性模套的内表面与下冲模基体紧密贴合，柔性模套的上表面的中部为弧形面，两侧为平台面，两侧平台面和中部弧形面之间为圆弧过渡面。

优选的，柔性模套上表面的弧形面与设计的生坯内弧弧度R一致，所述柔性模套的厚度d为3～10mm，下冲模基体上端面中部的弧形面弧度r＝R-d+d*x，所述x为柔性模套受成型压力时厚度在垂直方向上相应的变形率。x通过万能试验机测量柔性材料在成型压力下弹性应变率得到，如成型压力设为50MPa时，先使用万能试验机测得柔性材料在50MPa下的弹性应变率x，再设计下冲模的尺寸。

优选的，所述凸条通过强力粘胶剂镶嵌至所述凹槽中。

柔性模套的厚度根据成型生坯的厚度与成型过程中对取向磁场的要求以及柔性模套的弹性进行设计，生坯厚度≤6mm时，柔性模套的厚度优选为2～3mm；生坯厚度6～10mm时，柔性模套的厚度优选为3～4mm；生坯厚度大于10mm时，柔性模套的厚度优选为4～5mm。

下冲模基体表面包覆的柔性模套，对下冲模基体也具有保护作用，避免下冲模基体在运送、安装过程中受到损伤，也避免了生产过程中与型腔内壁的直接摩擦，有效防止下冲模基体磨损，提高下冲模基体的使用寿命。

下冲模的柔性模套可批量化生产，在下冲模制作过程中，将柔性模套直接包裹并胶粘在下冲模基体表面即可用于生产；柔性模套损坏时，将下冲模从型腔顶出，更换模套，固化，即可完成维修，无需再将模具拆卸。

柔性模套具有弹性，在成型过程中，受到垂直方向压力后会沿两侧延展，自动封闭下冲模与型腔间的间隙，防止在生产过程中料浆从间隙溢出形成漏料的现象，从而完全避免产品因为漏料导致产品出现注料孔裂、倒角裂、宽边扎裂等品质问题，可以提高产品成型合格率约2％以上。保压结束时，随着压机主缸压力的下降，柔性模套的形状逐步恢复。在生坯从型腔退出脱模过程，生坯与型腔间的摩擦力所形成的应力会被整个柔性模套吸收，可以避免生坯侧壁产生应力集中现象，从而消除生坯出现脱坯裂与斜角裂的品质问题。压制过程完成后，柔性模套弹性恢复到初始状态，自动与生坯内弧面脱离，从而完全避免生坯与下冲模面的粘附现象。因此，可以取消成型过程中对下冲模表面喷涂脱模剂的工序。

本发明尤其针对大弧度与大拱高以及厚度超过10mm产品的制造更具有优势。在本发明中，由于下冲模表面套有柔性模套，而柔性模套具有较大的弹性，成型过程中，当产品不同部位所受压力不一致时，在实际压力较大部位可以通过柔性模套的弹性变形吸收并将压力传递到实际压力较小的部位，在下冲模表面形成类似等静压的特性，消除不同部位的应力差异，从而减少成型后生坯内部不同部位密度不均匀现象的发生，消除产品因生坯内弧面密度差异导致的内弧开裂、拱高开裂等品质问题，也有效减少了毛坯的磨削量。

本发明有益效果：(1)本发明结构简单，可与现有现有上冲模、型腔体等配件装配成模具使用，可充分利用现有设备；(2)能极大的降低下冲模的制作成本，高分子柔性材料相对昂贵的司太立、70Mn等合金材料，成本优势非常明显；(3)本发明下冲模的制作与维修更加方便；(4)柔性模套可保护下冲模基体，提高下冲模基体使用寿命；(5)可完全避免产品因为漏料导致产品出现注料孔裂、倒角裂、宽边扎裂等品质问题，提高产品成型合格率2％以上；(6)减少了毛坯的磨削量，消除产品因生坯内弧面密度差异导致的内弧开裂、拱高开裂等品质问题；(7)柔性模套可吸收生坯与型腔间的摩擦力，避免生坯侧壁产生的应力集中现象，从而消除生坯出现脱坯裂与斜角裂的品质问题；(8)成型过程不需要喷涂脱模剂，提高成型效率，减少生产成本。

附图说明

图1为现有技术的下冲模结构剖面示意图；

图2为本发明永磁铁氧体湿法成型下冲模实施例的基体的结构示意图；

图3为本发明永磁铁氧体湿法成型下冲模实施例的基体的剖面示意图；

图4为本发明永磁铁氧体湿法成型下冲模实施例的整体结构的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例

参照图2和图3，本发明永磁铁氧体湿法成型下冲模实施例包括基体3，下冲模基体3的上端面中部为弧形面，弧形直径54mm，内拱高为32mm，两侧为平台面，两侧平台面和中部弧形面之间为圆弧过渡面，所述下冲模基体3靠近上端面的侧面设有一圈凹槽，凹槽宽4mm。

参照图4，柔性模套4包裹在下冲模基体3上端面和侧面上部，内表面与下冲模基体3紧密贴合。柔性模套4采用硅橡胶制作，厚度为4mm。柔性模套4上表面的直径为为56mm、拱高61mm、宽度为139mm。柔性模套4的下部内侧设有与下冲模基体3的凹槽相适配的凸条。所述凸条嵌入所述凹槽中，并辅以强力粘胶剂粘结，将柔性模套4固定在下冲模基体3上。

将本发明下冲模与现有上冲模、型腔体等配件装配成一套完整的永磁铁氧体湿法成型模具，按照现有的工艺：合模、注料、快压、慢压、保压、脱模、取坯，制造内弧直径为56mm、外弧直径为78.5mm、厚度为29mm、拱高61mm，宽度139mm、长度58.5mm的生坯，再按照现有工艺烧结、磨削，获得磁瓦产品，生产过程不需要向下冲模表面喷涂脱模剂。

使用本实施例装配而成的模具所生产的磁瓦半成品与产品的参数见表1，使用本发明实施例装配而成的模具所生产的磁瓦产品的缺陷率与合格率见表2。

对比例

采用现有技术的下冲模与配件装配成模具，按现有的工艺生产与实施例相同的磁瓦产品，其中的下冲模基体采用45号钢，下冲模表面焊接有司太立非导磁层。

使用本对比例装配而成的模具所生产的磁瓦半成品与产品的参数见表1，使用对比例装配而成的模具所生产的磁瓦产品的缺陷率与合格率见表2。

表1使用实施例与对比例装配而成的模具所生产的磁瓦半成品与产品的参数

	生坯重量	毛坯重量	产品重量	生坯密度	产品磨削量
						实施例1	788.60	693.18	565.04	3.33	22.68％
对比例1	850.16	732.84	565.05	3.22	29.69％

表2使用实施例与对比例装配而成的模具所生产的磁瓦产品的缺陷率与合格率

通过表2可以发现，实施例与对比例相比，所生产的产品磨削量小、合格率高，尤其是有效减少了开裂、崩缺的产品缺陷。

Claims

1.一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，包括导磁的下冲模基体，所述下冲模基体的上端面中部为弧形面，两侧为平台面，两侧平台面和中部弧形面之间为圆弧过渡面，其特征在于，所述下冲模基体靠近上端面的侧面设有凹槽，所述下冲模基体的上端面和侧面上部包裹有柔性模套作为非导磁层，所述柔性模套的下部内侧设有与所述凹槽相适配的凸条，所述凸条镶嵌至所述凹槽中。

2.根据权利要求1所述的一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，其特征在于，柔性模套材料为高分子柔性材料。

3.根据权利要求2所述的一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，其特征在于，所述高分子柔性材料为聚氨酯、天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶中的一种。

4. 根据权利要求1~3之一所述的一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，其特征在于，所述柔性模套的内表面与下冲模基体紧密贴合，柔性模套的上表面的中部为弧形面，两侧为平台面，两侧平台面和中部弧形面之间为圆弧过渡面；柔性模套上表面的弧形面与设计的生坯内弧弧度R一致，所述柔性模套的厚度d为3~10 mm，下冲模基体上端面中部的弧形面弧度r=R-d+d*x，所述x为柔性模套受成型压力时厚度在垂直方向上相应的变形量。

5.根据权利要求1~4之一所述的一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，其特征在于，所述所述凸条通过强力粘胶剂镶嵌至所述凹槽中。

6.根据权利要求1~5之一所述的一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，其特征在于，生产厚度≤6mm的生坯时，所述柔性模套的厚度为2~3mm。

7.根据权利要求1~5之一所述的一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，其特征在于，生产厚度为6~10mm的生坯时，所述柔性模套的厚度为3~4mm。

8.根据权利要求1~5之一所述的一种永磁铁氧体湿法成型的下冲模，其特征在于，生产厚度为大于10mm的生坯时，所述柔性模套的厚度为4~5mm。