CN111531808A - 可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，包括立式注塑机(1)、取向模具(2)、取向线圈(3)、线圈冷却系统(4)与可调直流稳流电源(5)与控制电路(6)；所述的取向模具(2)设于立式注塑机(1)下方，立式注塑机(1)的出料口连接取向模具(2)的入料口；取向线圈(3)套于取向模具(2)外侧；线圈冷却系统(4)的冷却水管包覆取向线圈(3)，对取向线圈(3)进行冷却；可调直流稳流电源(5)连接取向线圈(3)，控制电路(6)控制可调直流稳流电源(5)给取向线圈(3)供电；通过精准调节电流，获得准确取向磁场，为不同材料的实验提供方便的手段。

Description

可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备
技术领域
本发明涉及机械结构技术领域，尤其涉及一种可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备
背景技术
注塑成型(也称注射成型)生产工艺是磁性材料行业重要进展，以其生产的制品开辟了磁性材料全新的应用领域。其适宜的加工温度可以实现一种磁粉或多种磁粉的混合物与高分子树脂混合制粒和注塑成型，磁粉的类型和数量决定了注塑磁体的磁性能，而高分子树脂的类型和数量决定了注塑磁体的机械性能，二者性能的结合保证了注塑磁体具有优异的磁性能和机械性能。注塑磁体的出现大大拓宽了永磁体的应用范围，注塑磁体的优异性能给予设计工程师更大的设计自由度，促使设计工程师设计出以前经济上或技术上不可行的磁体，被称为“最接近设计形状”的磁体。
注塑磁性材料按照性能可以分成两大类，各向同性和各向异性，这主要取决于材料中磁粉的特性，为了进一步提高粘结磁体的磁性能，磁性材料的各向异性化是一个主要的途径。从理论上分析，各向异性粘结磁体理论最大磁能积可为各向同性磁体的4倍，实际上可以达到1.5～2.5倍。
虽然材料具有各向异性，实现材料的各向异性外加取向场是一个必要的手段，现阶段磁场施加的方法主要有两种，分别是永磁取向和电磁取向，两种取向方法各有各的局限性，首先永磁取向是通过高性能烧结钕铁硼、钐钴提供取向磁场，通过磁路的组合，实现材料的取向。该方法主要是针对具体产品，也是目前使用最为普遍最经济的一种方法，但是该方法受到产品尺寸的制约，产品尺寸越小，极数越多，越难得到高的取向场，通用的取向磁场在0.2T-0.6T。另外，电磁取向是通过通电线圈(螺线管)产生励磁磁场，通过模具磁路设计实现高取向磁场，该方法成本较高，只适合两极的标准样柱，而多级的产品却难以简单实现。
从磁性材料的研究来看，需要有一种有效的手段得到不同种类材料在不同取向磁场下的磁性能，这对于材料的研究是非常有意义的，现有手段很多：
1、永磁取向，单一取向场，无法得到不同取向磁场对应材料磁性能；
2、电磁取向,采用恒压源，线圈通电过程中发热，导致电阻变化，电流随着变化，无法提供稳恒的磁场。
发明内容
本发明的目的是提供一种可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，通过精准调节电流，获得准确取向磁场，为不同材料的实验提供方便的手段。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，包括立式注塑机1、取向模具2、取向线圈3、线圈冷却系统4与可调直流稳流电源5与控制电路6；
所述的取向模具2设于立式注塑机1下方，立式注塑机1的出料口连接取向模具2的入料口；取向线圈3套于取向模具2外侧；线圈冷却系统4的冷却水管包覆取向线圈3，对取向线圈3进行冷却；可调直流稳流电源5连接取向线圈3，控制电路6控制可调直流稳流电源5给取向线圈3供电；
所述的控制电路6包括第一电流表A1与第二电流表A2；
所述的第一电流表A1，精度：±0.5％，量程：0A-9.999A，在取向电流0A～10A采用第一电流表A1调控可调直流稳流电源5；
所述的第二电流表A2，精度：±1％，量程：0A-99.9A，在取向电流大于10A采用第二电流表A2调控可调直流稳流电源5。
所述的取向模具2包括：定模板21、型腔内衬22、动模板23与连接板组件；定模板21与动模板23连接内形成内腔安装型腔内衬22；
所述的定模板21与动模板23采用无磁钢材料；
所述的型腔内衬22采用无磁硬质合金材料。
所述的连接板组件包括动模垫板24、支撑板25、底板26、上镶件27、下镶件29与定模底板211；
所述的定模底板211连接立式注塑机1与定模板21；动模垫板24设于动模板23下方，支撑板25连接动模垫板24与下方的底板26；
待注塑磁体28成型于型腔内衬22的型腔中，型腔上方的定模板21中设置上镶件27，型腔下方的动模板23中设置下镶件29；
所述的模垫板24、支撑板25、底板26、上镶件27、下镶件29与定模底板211采用导磁钢材料。
所述的取向线圈3的线材为带绝缘层扁铜线，截面积4mm2～30mm2，所述的取向线圈3内部包覆的冷却水管外径4mm-～10mm，包覆层数至少三层，所述的取向线圈3匝数100匝～500匝。
所述的带绝缘层扁铜线截面积16mm2，所述的冷却水管外径8mm；所述的取向线圈3匝数220匝。
所述的线圈冷却系统4的冷却水管内嵌于取向线圈3内。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，通过精准调节电流，获得准确取向磁场，为不同材料的实验提供方便的手段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备结构示意图；
图2为本发明实施例提供的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备的取向模具结构示意图；
图3为本发明实施例提供的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备的线圈冷却系统的冷却水管与取向线圈结构示意图；
图4为本发明实施例提供的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备的控制电路示意图；
图5为取向电流对取向磁场的影响示意图；
图6为取向场对不同材料注塑磁体开路磁通的影响示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
实施例一
如图1所示，一种可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，包括立式注塑机1、取向模具2、取向线圈3、线圈冷却系统4与可调直流稳流电源5与控制电路6；所述的取向模具2设于立式注塑机1下方，立式注塑机1的出料口连接取向模具2的入料口；取向线圈3套于取向模具2外侧；线圈冷却系统4的冷却水管包覆取向线圈3，对取向线圈3进行冷却；可调直流稳流电源5连接取向线圈3，控制电路6控制可调直流稳流电源5给取向线圈3供电。
如图2所示，所述的取向模具2包括：定模板21、型腔内衬22、动模板23与连接板组件；定模板21与动模板23连接内形成内腔安装型腔内衬22。
所述的定模板21与动模板23采用无磁钢材料；如，1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢；无磁材料指没有铁磁性而不能被磁化的材料。无磁钢也叫无磁性钢和非磁性钢，指没有铁磁性而不能被磁化的钢，要求磁导率μ≤1.319×10-6h/m。
所述的型腔内衬22采用无磁硬质合金材料。如镍基硬质合金等。
所述的连接板组件包括动模垫板24、支撑板25、底板26、上镶件27、下镶件29与定模底板211；所述的定模底板211连接立式注塑机1与定模板21；动模垫板24设于动模板23下方，支撑板25连接动模垫板24与下方的底板26；待注塑磁体28成型于型腔内衬22的型腔中，型腔上方的定模板21中设置上镶件27，型腔下方的动模板23中设置下镶件29。立式注塑机1出料口通过浇口210处注入注塑磁体材料，进行注塑。
所述的模垫板24、支撑板25、底板26、上镶件27、下镶件29与定模底板211采用导磁钢材料。如45#、CrWMn、65Mn、9SiCr、Cr12MoV等。导磁钢的导磁性高，一般为真空磁导率的1000倍数左右，本发明磁路中励磁磁场是由通电线圈产生，导磁钢的应用可以大大磁路中磁场强度，有利于提高回路中最大磁场强度。
所述的取向线圈3的线材为带绝缘层扁铜线，截面积4mm2～30mm2，所述的取向线圈3内部包覆的冷却水管外径4mm-～10mm，包覆层数至少三层，所述的取向线圈3匝数100匝～500匝。一个较好的实例中，所述的带绝缘层扁铜线截面积16mm2，所述的冷却水管外径8mm；所述的取向线圈3匝数220匝。
如图3所示，线圈冷却系统4的冷却水管包覆取向线圈3，同时，所述的线圈冷却系统4的冷却水管内嵌于取向线圈3内。这样冷却的效果更好。具体的，线圈冷却系统4的冷却水箱容积2m3-5m3，采用去离子水，水泵选用250w-1000w的潜水泵，流量3m3/h-10m3/h。线圈在使用过程中会发热，尤其取向时间超过12s，或者取向电流超过铜线的额定电流时，铜线很容易发热，导致绝缘特性下降，因此施加冷却水，对铜线进行冷却非常有必要。
如图4所示，可调直流稳流电源5是该套装备的核心部件，它输入为交流220V或者380V均可，输出为稳恒直流。电路系统中最大电流的大小一方面取决于电源的大小，另一方面取决于线圈电阻大小，线圈电阻越低，能够调节的电流就越大。可调直流稳流电源5难以全量程精准调控，电流是通过手动调节的，本例中，所述的控制电路6包括第一电流表A1与第二电流表A2；所述的第一电流表A1，精度：±1％，量程：0A-99.9A，在取向电流0A～10A采用第一电流表A1调控可调直流稳流电源5；所述的第二电流表A2，精度：±0.5％，量程：0A-9.999A,在取向电流大于10A采用第二电流表A2调控可调直流稳流电源5。第二电流表A2采用可调直流稳流电源5上自带的电流表。
如图5所示，由于导磁材料存在磁饱和现象，因此即使再高的外加磁场也无法获得更高的取向磁场，实测磁场与取向电流之间的关系如下：
由于低电流部分0A～10A，电流对取向磁场影响很大，通常器件通过永磁取向最大磁场也就0.1T～0.6T左右，而通常直流稳流源无法十分精确，因此电控部分0A～10A采用高精度电流表监控调节，通过精准调节电流，获得准确取向磁场，为不同材料的实验提供方便的手段。
电控部分通过接近开关实现注塑成型与磁场施加的联动，具体操作：
1、合模，自动状态，注塑机取向磁场施加。
2、开模，自动状态，取向磁场撤除。
3、选择开关：自动：磁场与注塑机联动，接近开关有效，手动：接近开关无效，注塑机独立。
示例：
立式注塑机：LCD-26立式注塑机，三段控温。
取向线圈：16mm2扁铜线，匝数220匝，冷却水管四层，管径8mm。
取向模具：样品尺寸Φ25mm×10mm，一出二，关键模具材料选用45#钢、1Cr18Ni9Ti、YG10型硬质合金。
线圈冷却系统：水箱大小4m3，水泵500W，流量5m3/h。
可调直流稳流电源：明纬LRS-350-12
控制电路部分：第一电流表：GWUNW/桂辰BY536型高精度电流表。
如图6所示，现有三种异性材料强度测试取向磁场对磁特性的影响数据：
Figure BDA0002482991910000061
注塑温度：250℃(口模)、245℃、230℃(加料)，
成型压力：100MPa。
取向磁场：1.2T
从以上数据可以看出，三种材料在低取向磁场下取向度的差异，就取向难易而言，铁氧体﹥异性钐铁氮﹥异性钕铁硼，铁氧体材料最容易取向。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，其特征在于：包括立式注塑机(1)、取向模具(2)、取向线圈(3)、线圈冷却系统(4)与可调直流稳流电源(5)与控制电路(6)；
所述的取向模具(2)设于立式注塑机(1)下方，立式注塑机(1)的出料口连接取向模具(2)的入料口；取向线圈(3)套于取向模具(2)外侧；线圈冷却系统(4)的冷却水管包覆取向线圈(3)，对取向线圈(3)进行冷却；可调直流稳流电源(5)连接取向线圈(3)，控制电路(6)控制可调直流稳流电源(5)给取向线圈(3)供电；
所述的控制电路(6)包括第一电流表(A1)与第二电流表(A2)；
所述的第一电流表(A1)，精度：±0.5％，量程：0A-9.999A，在取向电流0A～10A采用第一电流表(A1)调控可调直流稳流电源(5)；
所述的第二电流表(A2)，精度：±1％，量程：0A-99.9A，在取向电流大于10A采用第二电流表(A2)调控可调直流稳流电源(5)。
2.根据权利要求1所述的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，其特征在于，所述的取向模具(2)包括：定模板(21)、型腔内衬(22)、动模板(23)与连接板组件；定模板(21)与动模板(23)连接内形成内腔安装型腔内衬(22)；
所述的定模板(21)与动模板(23)采用无磁钢材料；
所述的型腔内衬(22)采用无磁硬质合金材料。
3.根据权利要求2所述的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，其特征在于，所述的连接板组件包括动模垫板(24)、支撑板(25)、底板(26)、上镶件(27)、下镶件(29)与定模底板(211)；
所述的定模底板(211)连接立式注塑机(1)与定模板(21)；动模垫板(24)设于动模板(23)下方，支撑板(25)连接动模垫板(24)与下方的底板(26)；
待注塑磁体(28)成型于型腔内衬(22)的型腔中，型腔上方的定模板(21)中设置上镶件(27)，型腔下方的动模板(23)中设置下镶件(29)；
所述的模垫板(24)、支撑板(25)、底板(26)、上镶件(27)、下镶件(29)与定模底板(211)采用导磁钢材料。
4.根据权利要求1、2或3所述的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，其特征在于，所述的取向线圈(3)的线材为带绝缘层扁铜线，截面积4mm2～30mm2，所述的取向线圈(3)内部包覆的冷却水管外径4mm-～10mm，包覆层数至少三层，所述的取向线圈(3)匝数100匝～500匝。
5.根据权利要求4所述的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，其特征在于，所述的带绝缘层扁铜线截面积16mm2，所述的冷却水管外径8mm；所述的取向线圈(3)匝数220匝。
6.根据权利要求1、2或3所述的可调磁场取向的注塑磁体注塑成型装备，其特征在于，所述的线圈冷却系统(4)的冷却水管内嵌于取向线圈(3)内。
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