CN110931236B - 注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型方法及装置 - Google Patents

注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型方法及装置，包括A类型取向永磁体、B类型取向永磁体、C类型取向永磁体、导磁流道及内模仁、不导磁外模仁，解决了各向异性注塑钕铁硼粘结磁体采用常规内置式永磁取向取向场低，产品取向度不高等问题，通过基于HALBACH阵列及不同规格永磁体组合实现模具内取向磁场大于1T,从而满足于注塑钕铁硼取向过程。本发明基于永磁取向磁路组合设计，实现各向异性注塑钕铁硼瓦型磁体辐射取向，材料性能(BH)max＞11MGOe，产品表面磁感应强度＞2000Gs。

Description

注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型方法及装置
技术领域
本发明涉及一种注塑钕铁硼磁瓦的永磁辐射取向成型装置，具体涉及一种注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置。
背景技术
作为第三代永磁体，钕铁硼因具有高磁能积、良好耐温服役等特性广泛应用于家用电器、汽车、计算机、航空航天、医疗器械等领域。粘结钕铁硼作为其中一员，因具有较高Br，(BH)max,成型工艺多样化，产品结构尺寸自由度大等优点，其应用场所与应用领域正大幅扩展。近几年来，其年产量一直在高速增长。
粘结磁体是采用稀土永磁粉末和作为粘结剂的有机树脂通过粉末冶金、注塑成型、挤出、压延等工艺制备的一种新型复合材料。粘结磁体可分为各向同性粘结磁体和各向异性粘结磁体两种类型。各向异性粘结磁体主要表现为在成型过程中磁性粉末在特定的磁场分布状态下实现定向成型，因此其磁性能较各向同性磁体要高。正因为如此，各向异性粘结磁体生产、制造开发成为目前行业内的研究热点。其中，采用注塑成型外加取向磁场是行业内制造粘结磁体的主要工艺方法。
实现各向异性粘结磁体的生产制造，必须在成型模具内施加足够的取向磁场，以使磁性粉末颗粒的易磁化方向沿着外加磁场方向定向排列。由于这类磁性粉末具有较高的矫顽力，因此需要在模具型腔内具有足够的外加磁场，否则磁粉的易磁化方向就不足以充分朝向外加磁场方向，从而形成定向不完全的粘结磁体，这类粘结磁体性能相对低下。注塑成型工艺对应的取向磁场施加方式主要有两种，一种为内置式，取向永磁体或电磁铁直接内置于模具中，其磁路结构相对简单，产品磁性一致性相对较好，但常规单一磁体组合取向磁场强度相对较低，注塑过程取向度较差；另一种为外置式，通过采用若干组电磁线圈安装在模具外部，可以提供足够的取向磁场，但模具内需要通过不同类型导磁/非导磁材料引导磁路。要达到较高的取向均匀度，对模具加工与磁路设计要求较高。
发明内容
为解决以上难题，本发明提供一种注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置。
其采用技术方案如下：
一种注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置，包括A类型取向永磁体、B类型取向永磁体、C类型取向永磁体、导磁流道及内模仁、不导磁外模仁，所述A类型取向永磁体、B类型取向永磁体、C类型取向永磁体、导磁流道及内模仁设置在不导磁外模仁内部，所述导磁流道及内模仁设置在不导磁外模仁中心，所述A类型取向永磁体、B类型取向永磁体、C类型取向永磁体围绕导磁流道及内模仁形成一个八边形磁体结构，所述八边形磁体结构形成有四个均匀分布的从导磁流道及内模仁出发沿八边形磁体结构外边缘再回到导磁流道及内模仁的循环内部磁路走向，所述导磁流道及内模仁内部形成一个环形磁路走向。
进一步的，所述A类型取向永磁体、B类型取向永磁体形成一个中心十字结构，所述A类型取向永磁体设置在内侧、B类型取向永磁体设置在外侧。
进一步的，所述A类型取向永磁体为一端设置有与导磁流道及内模仁对应的弧形缺口，另一端为平口的永磁体，所述A类型取向永磁体取向为从弧形缺口端到平口端的双向取向，所述B类型取向永磁体为矩形永磁体，所述B类型取向永磁体的取向为宽度方向的双向取向，所述C类型取向永磁体（3）为直角梯形永磁体，所述C类型取向永磁体为沿短直角边的双向取向。
进一步的，所述A类型取向永磁体采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作，所述B类型取向永磁体采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作，所述C类型取向永磁体采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作。
进一步的，所述导磁流道及内模仁采用导磁性材料制作。
进一步的，所述不导磁外模仁采用无磁模具钢制作。一种注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型方法，包括以下步骤：
第一步，将加工装配完成的取向装置安装在标准注塑模架内，组装成一套注塑模具；
第二步，将该注塑模具安装在注塑设备中；
第三步，将已完成造粒的各向异性钕铁硼粒料加入注塑机料桶中；
第四步，注塑机设置适当的注塑温度及注塑压力、速度、时间，其中注塑钕铁硼+PA系列各向异性粒料注塑温度优选240~270℃，注塑钕铁硼+PPS系列各向异性粒料注塑温度优选285~330℃。其中注塑压力、速度、时间根据产品规格尺寸适度调整，调整原则为产品注塑饱满而无异常毛刺或披锋现象；
第五步，开启注塑机，在螺杆储料、注射作用下将熔融粒料射入上述取向装置内，具体为熔融粒料进入导磁流道内模仁内，沿箭头方向进入模腔内，与此同时，熔融粒料磁粉在取向装置内磁场作用下完成取向旋转，最后经注射和保压压力下完成取向成型。
本发明具备有益效果如下：
本发明结构简单，解决了各向异性注塑钕铁硼粘结磁体采用常规内置式永磁取向取向场低，产品取向度不高等问题，通过基于HALBACH阵列及不同规格永磁体组合实现模具内取向磁场大于1T,从而满足于注塑钕铁硼取向过程。本发明基于永磁取向磁路组合设计，实现各向异性注塑钕铁硼瓦型磁体辐射取向，材料性能(BH)max＞11MGOe，产品表面磁感应强度＞2000Gs，实现了注塑钕铁硼高的取向度，取向度可达90%以上，具有更高的取向磁场，且结构可灵活多变，不局限于以上结构形式，可大幅度提高注塑粘结钕铁硼磁体性能，注塑钕铁硼材料性能Br＞11MGOe,进一步拓宽粘结磁体应用领域。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的A/B/C类型取向永磁体取向方向示意图；
图3是本发明的各向异性辐射取向装置内部磁路走向示意图；
图4是本发明的各向异性辐射取向装置内部磁场强度测量示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-4所示，本实施例提供一种注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置，包括A类型取向永磁体1、B类型取向永磁体2、C类型取向永磁体3、导磁流道及内模仁4、不导磁外模仁5，所述A类型取向永磁体1、B类型取向永磁体2、C类型取向永磁体3、导磁流道及内模仁4设置在不导磁外模仁5内部，所述导磁流道及内模仁4设置在不导磁外模仁5中心，所述A类型取向永磁体1、B类型取向永磁体2、C类型取向永磁体3围绕导磁流道及内模仁4形成一个八边形磁体结构，所述八边形磁体结构形成有四个均匀分布的从导磁流道及内模仁4出发沿八边形磁体结构外边缘再回到导磁流道及内模仁4的循环内部磁路走向，所述导磁流道及内模仁4内部形成一个环形磁路走向。所述A类型取向永磁体1、B类型取向永磁体2形成一个中心十字结构，所述A类型取向永磁体1设置在内侧、B类型取向永磁体2设置在外侧。所述A类型取向永磁体1为一端设置有与导磁流道及内模仁4对应的弧形缺口，另一端为平口的永磁体，所述A类型取向永磁体1取向为从弧形缺口端到平口端的双向取向，所述B类型取向永磁体2为矩形永磁体，所述B类型取向永磁体2的取向为宽度方向的双向取向，所述C类型取向永磁体3为直角梯形永磁体，所述C类型取向永磁体3为沿短直角边的双向取向。所述A类型取向永磁体1采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作，优选烧结钕铁硼45UH及以上牌号，所述B类型取向永磁体2采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作，优选烧结钕铁硼45UH及以上牌号，所述C类型取向永磁体3采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作，优选烧结钕铁硼45UH及以上牌号。所述导磁流道及内模仁4采用导磁性材料制作，优选材料为SKD/SKH系列。所述不导磁外模仁5采用无磁模具钢制作，优选HPM75。
各向异性磁体所用原材料为各向异性钕铁硼磁粉，用于各向异性粘结磁体制造的粒料由一定粒度的各向异性钕铁硼磁粉、热塑性树脂粘结剂及其他助剂在双轴混炼机或其他混炼机械上完成混炼、造粒过程。
粘结剂为热塑性树脂，一般为聚酰胺尼龙系PA，聚苯硫醚PPS或其他热塑性树脂，其他助剂一般为用于表面处理的偶联剂，主要为钛酸酯系列、硅烷系列；用于润滑处理的润滑剂，主要为硬纸酸盐系列或硅油、石蜡等；用于抗氧化处理的抗氧化剂，主要为受阻酚系列。上述造完粒子使用前采用110℃+4h烘干处理后用于后续注塑成型过程。
具体实施过程如下：1、将加工装配完成的取向装置安装在标准注塑模架内，组装成一套注塑模具；2、将该注塑模具安装在注塑设备中；3、将已完成造粒的各向异性钕铁硼粒料加入注塑机料桶中；4、注塑机设置适当的注塑温度及注塑压力、速度、时间，其中注塑钕铁硼+PA系列各向异性粒料注塑温度优选240~270℃，注塑钕铁硼+PPS系列各向异性粒料注塑温度优选285~330℃。其中注塑压力、速度、时间根据产品规格尺寸适度调整，调整原则为产品注塑饱满而无异常毛刺或披锋现象。5、开启注塑机，在螺杆储料、注射作用下将熔融粒料射入上述取向装置内，具体为熔融粒料进入导磁流道内模仁4内，沿箭头方向进入模腔内，与此同时，熔融粒料磁粉在取向装置内磁场作用下完成取向旋转，最后经注射和保压压力下完成取向成型。
本实施例结构简单，解决了各向异性注塑钕铁硼粘结磁体采用常规内置式永磁取向取向场低，产品取向度不高等问题，通过基于HALBACH阵列及不同规格永磁体组合实现模具内取向磁场大于1T,从而满足于注塑钕铁硼取向过程。本发明基于永磁取向磁路组合设计，实现各向异性注塑钕铁硼瓦型磁体辐射取向，材料性能(BH)max＞11MGOe，产品表面磁感应强度＞2000Gs，实现了注塑钕铁硼高的取向度，取向度可达90%以上，具有更高的取向磁场，且结构可灵活多变，不局限于以上结构形式，可大幅度提高注塑粘结钕铁硼磁体性能，注塑钕铁硼材料性能Br＞11MGOe,进一步拓宽粘结磁体应用领域。
本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围中。

Claims (5)

1.注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置，其特征在于，包括A类型取向永磁体（1）、B类型取向永磁体（2）、C类型取向永磁体（3）、导磁流道及内模仁（4）、不导磁外模仁（5），所述A类型取向永磁体（1）、B类型取向永磁体（2）、C类型取向永磁体（3）、导磁流道及内模仁（4）设置在不导磁外模仁（5）内部，所述导磁流道及内模仁（4）设置在不导磁外模仁（5）中心，所述A类型取向永磁体（1）、B类型取向永磁体（2）、C类型取向永磁体（3）围绕导磁流道及内模仁（4）形成一个八边形磁体结构，所述八边形磁体结构形成有四个均匀分布的从导磁流道及内模仁（4）出发沿八边形磁体结构外边缘再回到导磁流道及内模仁（4）的循环内部磁路走向，所述导磁流道及内模仁（4）内部形成一个环形磁路走向；
所述A类型取向永磁体（1）和B类型取向永磁体（2）形成组合体，四个组合体沿导磁流道及内模仁（4）外围形成一个中心十字结构，所述A类型取向永磁体（1）设置在组合体内侧、B类型取向永磁体（2）设置在组合体外侧；每个循环内部磁路走向为从导磁流道及内模仁（4）出发，依次沿一个组合体、四个C类型取向永磁体（3）、与该一个组合体相邻的另一组合体再回到导磁流道及内模仁（4）；
所述A类型取向永磁体（1）为一端设置有与导磁流道及内模仁（4）对应的弧形缺口，另一端为平口的永磁体，所述A类型取向永磁体（1）取向为从弧形缺口端到平口端的双向取向，所述B类型取向永磁体（2）为矩形永磁体，所述B类型取向永磁体（2）的取向为宽度方向的双向取向，所述C类型取向永磁体（3）为直角梯形永磁体，所述C类型取向永磁体（3）为沿短直角边的双向取向。
2.根据权利要求1所述的注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置，其特征在于，所述A类型取向永磁体（1）采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作，所述B类型取向永磁体（2）采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作，所述C类型取向永磁体（3）采用烧结钕铁硼或烧结钐钴Sm2Co17制作。
3.根据权利要求1所述的注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置，其特征在于，所述导磁流道及内模仁（4）采用导磁性材料制作。
4.根据权利要求1所述的注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置，其特征在于，所述不导磁外模仁（5）采用无磁模具钢制作。
5.一种采用权利要求1所述的注塑各向异性粘结钕铁硼磁瓦辐射取向成型装置进行辐射取向成型的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，将加工装配完成的取向装置安装在标准注塑模架内，组装成一套注塑模具；
第二步，将该注塑模具安装在注塑设备中；
第三步，将已完成造粒的各向异性钕铁硼粒料加入注塑机料桶中；
第四步，注塑机设置适当的注塑温度及注塑压力、速度、时间，其中注塑钕铁硼与聚酰胺尼龙系列的各向异性粒料的注塑温度240~270℃，注塑钕铁硼与聚苯硫醚系列的各向异性粒料的注塑温度285~330℃，其中注塑压力、速度、时间根据产品规格尺寸适度调整，调整原则为产品注塑饱满而无异常毛刺或披锋现象；
第五步，开启注塑机，在螺杆储料、注射作用下将熔融粒料射入上述取向装置内，具体为熔融粒料进入导磁流道及内模仁内，沿箭头方向进入模腔内，与此同时，熔融粒料磁粉在取向装置内磁场作用下完成取向旋转，最后经注射和保压压力下完成取向成型；所述箭头方向为从内模仁中心沿与所述中心十字结构的中心线共线的线向外的方向。
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