CN111360268A - 一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于磁性材料技术领域。本发明公开了一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，其由取向部和成型部组成，取向部水平设置，成型部垂直设置；成型部由凹模、圆棒、上冲头和下冲头组成；凹模的内侧面设有凹槽，凹槽的下端为半圆弧槽，半圆弧槽的直径与圆棒的直径相同；上冲头的底端部设有半圆凹槽，半圆凹槽的直径与环形磁体的外径相同，上冲头的外侧面设有与凹模侧面凹槽相配套的凸条；下冲头的顶端面设有半圆凹槽。本发明实现了各向异性烧结钕铁硼磁性粉末的取中孔成型圆环磁体产品，具有磁性能上的优势，无需使用高一档磁能积的粉料来进行生产；同时具有生产出的磁体磁性能一致性好、不易开裂，成品率高的特点。

Description

一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具及成型方法

技术领域

本发明涉及磁性材料，尤其是涉及一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具及成型方法。

背景技术

钕铁硼基的稀土永磁功能材料应其高剩磁、高矫顽力和高磁能积的优异磁特性被广泛的应用于自动化技术、通讯与信息技术、环保节能技术等国民经济各领域并成为支撑当代电子信息产业的重要基础材料之一，成为现代科学技术和人民生活的重要物质基础。

随着人民生活水平的不断提高，电子消费内产品的品质也在不断提升，在音响喇叭领域出现的消费升级，就是得到使用的产品音质更纯、音量更高、重量更轻和体积更小。为此，生产企业不断的使用烧结钕铁硼磁钢来替代原使用的永磁铁氧体磁钢，而这类磁钢一般都是直径较大的圆环产品，这就对烧结钕铁硼圆环磁钢的生产工艺提出了更高的要求，如何制造出质量更好、成本更低的该类磁钢，成为了从业人员的技术方向之一。

在现有技术中，为实现成本下降的目的，日本人用平行压制的方法实现了取中孔成型烧结钕铁硼圆环磁钢(如图1)，虽然这种方法由于平行压制对磁粉的取向饱和度有较大的影响，需用高一档磁能积的材料磁粉来生产低一档的磁钢，但却因减少了投料的重量而对中孔大的产品更具有成本优势。

基于以上磁性能方面的原因，国内对生产圆环产品更趋向于上下取向、左右压制的垂直压制方法(如图2)，这种方法不需要用高一档的材料来生产低一档磁能积的产品，但由于国内当前普遍使用油压式压机生产磁钢，左右压制很容易因左右二个油缸的同步驱动出现问题而出现压制出的产品偏芯度大的问题，引起成品率不高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述成型工艺制造成本过高和成型成品率不高的问题，本发明提供了一种实现水平取向并垂直压制并能降低制造成本提高成品率的烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具；

本发明还提供了一种烧结钕铁硼环形磁体的成型方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，其由取向部和成型部组成，取向部水平设置，所述的成型部垂直设置；成型部由凹模、圆棒、上冲头和下冲头组成；凹模的内侧面设有凹槽，所述凹槽的下端为半圆弧槽，半圆弧槽的直径与圆棒的直径相同；上冲头的底端部设有半圆凹槽，半圆凹槽的直径与环形磁体的外径相同，上冲头的外侧面设有与凹模侧面凹槽相配套的凸条；下冲头的顶端面设有半圆凹槽，半圆凹槽的直径与环形磁体的外径相同。

作为优选，成型部组装后，半圆弧槽和上冲头、下冲头的半圆凹槽为共圆心设置。

作为优选，取向部由设于成型部水平方向两侧的电磁铁组成，电磁体由设于内侧的铁心及环绕于铁心外侧的线圈组成。

作为优选，上冲头外侧面凸条的下端面设有倒角。

作为优选，成型部中所有组件的材质为不导磁材料，圆棒表面均为镜面光。

本发明中成型垂直成型模具如图3所示。在所用成型模具凹模垂直于取向方向的二个大面上各开一条下端为半圆弧槽的凹槽(如图4所示)，凹槽的宽度大小与所压制产品毛坯的内径需一致，且半圆弧也需与所压制毛坯中孔的圆弧相同，目的是使这二条带圆弧的凹槽刚好能放下以压制毛坯中孔大小为直径的特制的圆棒，因为这种圆棒将代替成型压制过程中的粉料，起到下降压坯粉料重量，下降制造成本的初衷。

成型模具的上冲头也需进行改造为：同成型模具凹模相对应的面上，制造出各一条与成型模具凹模的凹槽相匹配的凸条(如图5所示)，该凸条的大小刚好与成型模具凹模上的凹槽形成一个配合间隙，便于成型模具各组件在压制过程中的运动就可以；为了减少成型过程中模具凹模的凹槽内残留粉料，在模具上冲头的凸条顶部加工一个有一定角度的倒角。

一种烧结钕铁硼环形磁体的成型方法，其采用前述的烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具。

作为优选，烧结钕铁硼环形磁体的成型方法具体为：

a)将模具装上压机并进行调试；

b)将钕铁硼料粉加入到模具中直到钕铁硼料粉达到凹模的半圆弧槽相切处，将圆棒放入凹模的半圆弧槽中，然后向其中加入剩余的钕铁硼料粉；

c)将上冲头放入模具中并压制成型；

d)后处理。

由于烧结钕铁硼磁体一般都采用干法成型，且磁粉颗粒的流动性较差，所以在用这种方法压制的过程中，要求采用二次加料法。第一次加料使得粉料刚好在松装状态下达到模具凹模的凹槽圆弧相切处，然后沿着二条凹槽放入前面所述的特制圆棒，使之定位在模具凹模的凹槽内，再开始第二次加料，将计算好的剩余粉料加入模具内。

作为优选，步骤a)中，先将烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具中的凹模、下冲头安装在压机上，并调整取向部设置相应的取向磁场。

作为优选，步骤d)中，后处理具体为，连同圆棒取出毛坯并修坯，然后将毛坯连同圆棒充惰性气体或真空包装静置处理，然后取出圆棒。

作为优选，步骤d)中，后处理具体为，连同圆棒取出毛坯并修坯，然后将毛坯连同圆棒一起进行等静压处理，然后取出圆棒。

压制取出毛坯进行修坯除去二个端面突起的料块后，如采用一次成型工艺的，则将毛坯和圆棒一起充惰性气体或真空包装静置一定时间，待应力变小后直接取出圆棒装炉烧结；如采用二次加压成型工艺的，则将毛坯和圆棒一起装入塑料袋内抽真空包装并进行等静压加压后再静置一定时间，待应力变小后取出圆棒装炉烧结。

因此，本发明具有以下有益效果：本发明实现了各向异性烧结钕铁硼磁性粉末的取中孔成型圆环磁体产品，具有磁性能上的优势，无需使用高一档磁能积的粉料来进行生产；同时具有生产出的磁体磁性能一致性好、不易开裂，成品率高的特点。

附图说明

图1为平行压制模具示意图；

图2为上下取向/左右压制模具示意图；

图3为本发明中烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具；

图4本发明中凹模的示意图，a为右视图，b为正视图；

图5本发明中上冲头的示意图，a为右视图，b为正视图；

图6本发明中下冲头的示意图，a为右视图，b为正视图；

图中：凹模1，凹槽11，半圆弧槽12，圆棒2，上冲头3，半圆凹槽31，凸条32，倒角33，下冲头4，电磁铁5，铁心51，线圈52；侧模100，左冲头200，右冲头300，上模400，下模500。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，若非特指，所有的设备和原料均可从市场上购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

下述实施例中采用的烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，总体如下：

其包括水平设置的取向部和垂直设置的成型部组成，成型部由凹模1、圆棒2、上冲头3和下冲头4组成；凹模的内侧面设有凹槽11，凹槽的下端为半圆弧槽12，半圆弧槽的直径与圆棒的直径相同；上冲头的底端部设有半圆凹槽31，半圆凹槽的直径与环形磁体的外径相同，上冲头的外侧面设有与凹模侧面凹槽相配套的凸条32，凸条的下端面设有倒角33；下冲头的顶端面设有半圆凹槽31，半圆凹槽的直径与环形磁体的外径相同；成型部组装后，半圆弧槽和上冲头、下冲头的半圆凹槽为共圆心设置；取向部由设于成型部水平方向两侧的电磁铁5组成，电磁体由设于内侧的铁心51及环绕于铁心外侧的线圈52组成。

实施例1

1、成型Φ205mm×Φ155mm×45mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，使用本发明的成型方法，在成型模具凹模垂直于取向方向的二个大面上各开一条带圆弧的凹槽，槽宽155±0.15mm，槽深5±0.1mm，槽下端半圆弧直径为155mm；

2、选用铝材制Φ155^-0.15 _-0.25mm×55^-0.1 _-0.2mm的中孔圆棒，镜面抛光表面后使用；

3、成型模具的上冲头同成型模具凹模相对应的面上，制造出各一条与成型模具凹模的凹槽相匹配的凸条，凸条宽155^-0.15 _-0.25mm，凸条高5^-0.1 _-0.2mm，凸条下端面倒60度角；

4、将模具装上压机进行调试完成后，成型Φ205mm×Φ155mm×45mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，第一次加料使得粉料刚好在松装状态下达到模具凹模的凹槽圆弧相切处，然后沿着二条凹槽放入Φ155mm×55mm的中孔圆棒，使之定位在模具凹模的凹槽内，再开始第二次加料，将预算好的粉料加入模具内；

5、按现有的烧结钕铁硼磁体成型压机的作业程序完成，压制取出毛坯进行修坯除去二个端面突起的料块后，将毛坯和圆棒一起装入塑料袋内抽真空包装并进行等静压加压后再静置16小时，待应力变小后取出圆棒装炉烧结。

对比例1

用同样的烧结钕铁硼磁粉，按国内现行的上下取向、左右压制的方法压制同样规格的毛坯。

将二种毛坯同炉装烧，按相同的烧结工艺完成烧结后，将圆环沿圆周每隔30度进行取样，通过机加工制得Φ10×10(mm)的标样，进行二种压制方法生产同规格产品磁性能一致性比较，其性能如表1。

表1

压制方法	磁体剩磁差异(％)
		实施例1压制方法	1.81
对比例1压制方法	5.34

实施例2：

1、成型Φ125mm×Φ105mm×48mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，使用本发明的成型方法，在成型模具凹模垂直于取向方向的二个大面上各开一条带圆弧的凹槽，槽宽105±0.12mm，槽深10±0.1mm，槽下端半圆弧直径为105mm；

2、选用不锈钢材制Φ105^-0.12 _-0.25mm×68^-0.1 _-0.2mm的中孔圆棒；

3、成型模具的上冲头同成型模具凹模相对应的面上，制造出各一条与成型模具凹模的凹槽相匹配的凸条，凸条宽105^-0.12 _-0.25mm，凸条高10^-0.1 _-0.2mm，凸条下端面倒15度角；

4、将模具装上压机进行调试完成后，成型Φ125mm×Φ105mm×48mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，第一次加料使得粉料刚好在松装状态下达到模具凹模的凹槽圆弧相切处，然后沿着二条凹槽放入Φ105mm×68mm的中孔圆棒，使之定位在模具凹模的凹槽内，再开始第二次加料，将预算好的粉料加入模具内；

5、按现有的烧结钕铁硼磁体成型压机的作业程序完成，采用一次成型工艺，压制取出毛坯进行修坯除去二个端面突起的料块后，将毛坯和圆棒一起充惰性气体静置2小时，待应力变小后直接取出圆棒装炉烧结。

对比例2：

用同样的牌号为N40SH材料的烧结钕铁硼磁粉，按日本常用的平行压制方法压制同样规格的毛坯。

将二种毛坯同炉装烧，按相同的烧结工艺完成烧结后，将圆环沿圆周每隔90度进行取样，通过机加工制得Φ10×10(mm)的标样，进行二种压制方法生产同规格产品磁性能比较，其性能如表2。

表2

压制方法	磁体剩磁大小范围(kGs)
		实施例2压制方法	12.72～12.87
对比例2压制方法	12.35～12.51

实施例3

1、成型Φ84mm×Φ72mm×32mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，使用本发明的成型方法，在成型模具凹模垂直于取向方向的二个大面上各开一条带圆弧的凹槽，槽宽72±0.1mm，槽深4.5±0.05mm，槽下端半圆弧直径为＝72mm。

2、选用高分子尼龙材料制Φ72^-0.1 _-0.18mm×41^-0.05 _-0.15mm的中孔圆棒，进行普通打磨后使用。

3、成型模具的上冲头同成型模具凹模相对应的面上，制造出各一条与成型模具凹模的凹槽相匹配的凸条，凸条宽72^-0.1 _-0.18mm，凸条高4.5^-0.05 _-0.15mm，凸条下端面倒45度角。

4、将模具装上压机进行调试完成后，成型Φ84mm×Φ72mm×32mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，第一次加料使得粉料刚好在松装状态下达到模具凹模的凹槽圆弧相切处，然后沿着二条凹槽放入Φ72mm×48mm的中孔圆棒，使之定位在模具凹模的凹槽内，再开始第二次加料，将预算好的粉料加入模具内。

5、按现有的烧结钕铁硼磁体成型压机的作业程序完成。压制取出毛坯进行修坯除去二个端面突起的料块后，将毛坯和圆棒一起装入塑料袋内抽真空包装并进行等静压加压后再静置8小时，待应力变小后取出圆棒装炉烧结。

对比例3：

用同样的烧结钕铁硼磁粉，按国内现行的上下取向、左右压制的方法压制同样规格的毛坯。将二种毛坯同炉装烧，按相同的烧结工艺完成烧结后，进行二种压制方法生产同规格产品成品率的比较，其成品率如表3。

表3

压制方法	成品率(％)
		实施例3压制方法	98.4
对比例3压制方法	89.5

注：上下取向、左右压制方法的不良主要是偏芯和径向开裂；本发明压制方法的不良主要是掉角。

实施例4

1、成型Φ36.7mm×Φ15mm×42.5mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，使用本发明的成型方法，在成型模具凹模垂直于取向方向的二个大面上各开一条带圆弧的凹槽，槽宽15±0.05mm，槽深3±0.05mm，槽下端半圆弧直径为＝15mm。由于产品规格较小，同时采用一模二件的模具设计(即在一个凹模中设置两组凹槽，上冲头中设置两组凸条，使得一次成型可以获得两件毛坯)；

2、选用工程塑料PP制得Φ15^-0.05 _-0.12mm×48.5^-0.05 _-0.12mm的中孔圆棒，进行普通打磨后使用；

3、成型模具的上冲头同成型模具凹模相对应的面上，制造出各一条与成型模具凹模的凹槽相匹配的凸条，凸条宽15^-0.05 _-0.12mm，凸条高3^-0.05 _-0.12mm，凸条下端面不倒角处理；

4、将模具装上压机进行调试完成后，成型Φ36.7mm×Φ15mm×42.5mm的烧结钕铁硼磁体毛坯，第一次加料使得粉料刚好在松装状态下达到模具凹模的凹槽圆弧相切处，然后沿着凹槽放入Φ15mm×48.5mm的中孔圆棒，使之定位在模具凹模的凹槽内，再开始第二次加料，将预算好的粉料加入模具内；

5、按现有的烧结钕铁硼磁体成型压机的作业程序完成。压制取出毛坯后，将毛坯和圆棒一起装入橡胶模内，外包塑料袋抽真空包装并进行等静压加压后再静置5小时，待应力变小后取出圆棒装炉烧结。

对比例4：

用同样的烧结钕铁硼磁粉，由于产品规格小且中孔也小，按国内现行的上下取向、左右压制的方法已无法生产，故按日本常用的平行压制方法压制同样规格的毛坯。

但由于模具设计中一种为一出二成型，一种为一出一成型，在产量上天然的存在着差异，其班产量如表4。

表4班产量比较

压制方法	班产量(％)
		实施例4一出二压制方法	157
对比例4一出一压制方法	100

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，其特征在：

其由取向部和成型部组成，所述的取向部水平设置，所述的成型部垂直设置；

所述的成型部由凹模、圆棒、上冲头和下冲头组成；

所述凹模的内侧面设有凹槽，所述凹槽的下端为半圆弧槽，所述半圆弧槽的直径与圆棒的直径相同；

所述上冲头的底端部设有半圆凹槽，所述半圆凹槽的直径与环形磁体的外径相同，所述上冲头的外侧面设有与凹模侧面凹槽相配套的凸条；

所述下冲头的顶端面设有半圆凹槽，所述半圆凹槽的直径与环形磁体的外径相同。

2.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，其特征在于：

所述成型部组装后，所述半圆弧槽和上冲头、下冲头的半圆凹槽为共圆心设置。

3.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，其特征在于：

所述取向部由设于成型部水平方向两侧的电磁铁组成，所述的电磁体由设于内侧的铁心及环绕于铁心外侧的线圈组成。

4.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，其特征在于：

所述上冲头外侧面凸条的下端面设有倒角。

5.根据权利要求1所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具，其特征在于：

所述成型部中所有组件的材质为不导磁材料，所述圆棒表面均为镜面光面。

6.一种烧结钕铁硼环形磁体的成型方法，其特征在于

其采用如权利要求1～5任一所述的烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具。

7.根据权利要求6所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的成型方法，其特征在于：

其具体为：

a）将模具装上压机并进行调试；

b）将钕铁硼料粉加入到模具中直到钕铁硼料粉达到凹模的半圆弧槽相切处，将圆棒放入凹模的半圆弧槽中，然后向其中加入剩余的钕铁硼料粉；

c）将上冲头放入模具中并压制成型；

d）后处理。

8.根据权利要求7所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的成型方法，其特征在于：

所述步骤a）中，先将烧结钕铁硼环形磁体的垂直成型模具中的凹模、下冲头安装在压机上，并调整取向部设置相应的取向磁场。

9.根据权利要求7所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的成型方法，其特征在于：

所述步骤d）中，后处理具体为，连同圆棒取出毛坯并修坯，然后将毛坯连同圆棒充惰性气体或真空包装静置处理，然后取出圆棒。

10.根据权利要求7所述的一种烧结钕铁硼环形磁体的成型方法，其特征在于：

所述步骤d）中，后处理具体为，连同圆棒取出毛坯并修坯，然后将毛坯连同圆棒一起进行等静压处理，然后取出圆棒。

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