CN112053843B - 一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法，通过将辅助加粉工装放入模腔内，辅助加粉工装为网格状，根据大尺寸烧结钕铁硼坯料的设计要求，一次或者分多次称取相应重量的钕铁硼粉末后依次填充到辅助加粉工装的每个网格中，辅助加粉工装的每个网格都填充完毕后，人工轻轻晃动辅助加粉工装或使用手持式振动源对辅助加粉工装施加振动；从模腔中取出辅助加粉工装，采用成型工艺压制至少两次得到大尺寸烧结钕铁硼坯料；优点是通过提高添加到成型模具中钕铁硼粉末的密度均匀性，进而提高烧结钕铁硼坯料的密度均匀性，从而降低投粉量也可使后续烧结钕铁硼坯料烧结收缩后的尺寸满足要求，并同时降低烧结开裂产品数量，提高烧结钕铁硼产品合格率。

Description

一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法
技术领域
本发明涉及一种成型模压方法，尤其是涉及一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法。
背景技术
在烧结钕铁硼产品的某些应用领域，会需要使用到较多大尺寸坯料，比如尺寸在150～220mm(长度)×70～150mm(宽度)×50～150mm(高度)的方块坯料、直径在150～200mm的圆柱或圆环坯料等。
前些年受到烧结钕铁硼成型工艺的局限，传统的成型设备无法一次成型出整块大尺寸坯料，通常以先生产出小块坯料后通过拼接的方式得到大尺寸坯料来满足需求。专利号为CN201210592652.X的中国专利中公开了一种超大尺寸钕铁硼材料制备方法，该方法通过对超大规格钕铁硼取向面方向尺寸进行分解，使其按照正常规格毛坯进行生产，进而得到性能、尺寸合格的单块毛坯，再将尺寸、外观、形状配合最合理的单块配为一组，采用多粘一的方式粘接，得到所需的超大规格毛坯。但是，上述超大尺寸钕铁硼材料制备方法生产工艺复杂，成本较高。
随着烧结钕铁硼成型技术的进步，近些年成型设备实现了一次成型大尺寸整块坯料。申请号为CN201410392497.6的中国专利申请中公开了一种烧结钕铁硼的取向压制成型方法。该方法包括以下步骤：将钕铁硼粉末加入到压制模具中，对钕铁硼粉末施加取向磁场，令上缸分步移动以对钕铁硼粉末分步压制，且上缸每次移动后都对钕铁硼粉末进行保压操作，待上缸移动至最大行程，并对钕铁硼粉末保压后，撤除取向磁场，并施加反向磁场；控制上缸快速复位；打开压制模具，取出钕铁硼生坯。该烧结钕铁硼的取向压制成型方法期望通过分步对钕铁硼粉末进行压制，使得压制模具每次对钕铁硼粉末压制的深度较小，令钕铁硼粉末在外力传导时，受到压制模具内壁的摩擦阻力也较小，进而避免了大尺寸钕铁硼生坯密度分布不均匀的现象出现，压制完成后的多次保压可以充分释放钕铁硼生坯内的内部应力，避免了钕铁硼生坯上出现裂纹。但是，实际上在将钕铁硼粉末加入到压制模具中后，由于重力作用，位于下方的钕铁硼粉末必然受到位于上方的钕铁硼粉末的压力，而且由于成型大尺寸坯料时加入的钕铁硼粉末高度会比较高，此时压制模具中越上方的钕铁硼粉末与越下方的钕铁硼粉末之间的密度差异就会越大，上述方法中分步对钕铁硼粉末进行压制仅能减少后续压制过程中外力导致的钕铁硼坯料密度分布不均匀，而将钕铁硼粉末加入到压制模具中后客观存在的密度分布差异并不能消除，最终得到的钕铁硼坯料密度分布均匀性仍有待提高，由于现有的一次成型大尺寸整块坯料技术得到的钕铁硼坯料密度分布不均匀，在后续烧结过程中，钕铁硼坯料中密度大的收缩尺寸小，密度小的收缩大，以致钕铁硼坯料在烧结后变形非常大，变形量至少在2mm以上，甚至达到4mm。为了满足烧结钕铁硼产品最终尺寸要求，当前在成型阶段所使用的成型压制模具会增加模腔尺寸，预设较大余量，通过增加投粉量来满足钕铁硼坯料中密度较小处在后续烧结收缩后的尺寸满足要求，这样不但增加了材料成本，造成极大的材料浪费，而且给后道磨加工工艺也增加了加工难度。另外，钕铁硼坯料密度分布不均匀也将导致后续烧结后得到的烧结钕铁硼产品开裂数量较多，产品合格率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法，该方法通过提高添加到成型模具中钕铁硼粉末的密度均匀性，进而提高烧结钕铁硼坯料的密度均匀性，从而降低投粉量也可使后续烧结钕铁硼坯料烧结收缩后的尺寸满足要求，并同时降低烧结开裂产品数量，提高烧结钕铁硼产品合格率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法，包括以下步骤：
(1)将一辅助加粉工装放入成型模具的模腔内，所述的辅助加粉工装为网格状，所述的辅助加粉工装外形与所述的模腔相同，所述的辅助加粉工装的外形尺寸比所述的模腔的尺寸小，所述的辅助加粉工装与所述的模腔之间形成不超过1mm的间隙，所述的辅助加粉工装的外侧高度高于所述的模腔的高度，当所述的辅助加粉工装位于所述的模腔中时，所述的辅助加粉工装的网格底部与所述的模腔底部齐平，所述的辅助加粉工装的网格顶部与所述的模腔顶部齐平；
(2)根据大尺寸烧结钕铁硼坯料的设计要求，一次或者分多次称取相应重量的钕铁硼粉末后依次填充到所述的辅助加粉工装的每个网格中；
(3)所述的辅助加粉工装的每个网格都填充完毕后，人工轻轻晃动所述的辅助加粉工装或使用手持式振动源对所述的辅助加粉工装施加振动；
(4)从所述的模腔中取出所述的辅助加粉工装，采用成型工艺压制至少两次得到大尺寸烧结钕铁硼坯料；
(5)将大尺寸烧结钕铁硼坯料从所述的模腔中取出。
所述的辅助加粉工装的外侧四周设置有0.1°下大上小的拔模斜度。
所述的辅助加粉工装采用厚度为0.2-1mm的板材制成，其中板材的材料为不锈钢、铁或非金属材料，表面粗糙度为Ra3.2-6.3μm。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过将一辅助加粉工装放入成型模具的模腔内，辅助加粉工装为网格状，辅助加粉工装外形与模腔相同，辅助加粉工装的外形尺寸比模腔的尺寸小，辅助加粉工装与模腔之间形成不超过1mm的间隙，辅助加粉工装的外侧高度高于模腔的高度，当辅助加粉工装位于模腔中时，辅助加粉工装的网格底部与模腔底部齐平，辅助加粉工装的网格顶部与模腔顶部齐平，根据大尺寸烧结钕铁硼坯料的设计要求，一次或者分多次称取相应重量的钕铁硼粉末后依次填充到辅助加粉工装的每个网格中，辅助加粉工装的每个网格都填充完毕后，人工轻轻晃动辅助加粉工装或使用手持式振动源对辅助加粉工装施加振动；从模腔中取出辅助加粉工装，采用成型工艺压制至少两次得到大尺寸烧结钕铁硼坯料，将大尺寸烧结钕铁硼坯料从模腔中取出，由此本发明采用分区域填粉方式加粉，钕铁硼粉末填充到辅助加粉工装的各个网格中，各个网格的侧壁与钕铁硼粉末之间存在摩擦力，摩擦力的存在抵消了很大部分位于上方的钕铁硼粉末的重力导致的位于下方的钕铁硼粉末承受的压力，且加粉后对辅助加粉工装施加振动进一步提高辅助加粉工装种各区域的密度均匀性，极大地减小了模腔上部和下部因重力原因导致的密度不均匀的问题，解决了大尺寸烧结钕铁硼坯料烧结后变形量大及成型时尺寸余量过大的问题，由此，本发明通过提高添加到成型模具中钕铁硼粉末的密度均匀性，进而提高烧结钕铁硼坯料的密度均匀性，从而降低投粉量也可使后续烧结钕铁硼坯料烧结收缩后的尺寸满足要求，并同时降低烧结开裂产品数量，提高烧结钕铁硼产品合格率。
附图说明
图1为本发明的大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法中辅助加粉工装的结构图；
图2为本发明的大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法中辅助加粉工装的装配示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图所示，一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法，包括以下步骤：
(1)将一辅助加粉工装1放入成型模具2的模腔内，辅助加粉工装1为网格状，辅助加粉工装1外形与模腔相同，辅助加粉工装1的外形尺寸比模腔的尺寸小，辅助加粉工装1与模腔之间形成不超过1mm的间隙，辅助加粉工装1的外侧高度高于模腔的高度，当辅助加粉工装1位于模腔中时，辅助加粉工装1的网格底部与模腔底部齐平，辅助加粉工装1的网格顶部与模腔顶部齐平；
(2)根据大尺寸烧结钕铁硼坯料的设计要求，一次或者分多次称取相应重量的钕铁硼粉末后依次填充到辅助加粉工装1的每个网格3中；
(3)辅助加粉工装1的每个网格3都填充完毕后，人工轻轻晃动辅助加粉工装1或使用手持式振动源对辅助加粉工装1施加振动；
(4)从模腔中取出辅助加粉工装1，采用成型工艺压制至少两次得到大尺寸烧结钕铁硼坯料；
(5)将大尺寸烧结钕铁硼坯料从模腔中取出。
本实施例中，辅助加粉工装1的外侧四周设置有0.1°下大上小的拔模斜度。
本实施例中，辅助加粉工装1采用厚度为0.2mm-1mm的板材制成，其中板材的材料为不锈钢、铁或非金属材料，表面粗糙度为Ra3.2-6.3μm。
为了验证本发明的方法的优异性，采用本发明的方法和现有的方法分别制作产品牌号为48H，产品规格为190.5mm×25.146mm×72.39mm的大尺寸烧结钕铁硼坯料。尺寸最优的坯料规格应设计为1出2片产品，坯料最小尺寸：191.5mm×52.8mm×73.4mm，理论最小投粉单重：5900g。该产品属于超大尺寸产品，磁化方向尺寸较大，选用现有垂直磁场压机成型，平行磁场压机也可。模具模腔体积大，填粉时因重力原因，模腔下部密度较上部高，导致成型出的生坯在烧结后收缩不同，尺寸变差较大(变形量大)，为保证坯料最小尺寸，需增大模具腔体，加大坯料尺寸余量来保证坯料最小尺寸。采用现有的方法制作时，生产出的坯料最大尺寸196.6×56.5×79.4mm，投粉单重6380g，投粉量相比理论最小投粉单重上浮了7.5％，同时磨加工时加工量过大，易造成坯料破角。而采用本发明的方法时烧结后坯料的最大变形量仅1mm，坯料的磨削余量减小，投粉单重由原6380g降低至6000g，坯料尺寸满足要求。
采用本发明的方法和现有的方法分别制作的大尺寸烧结钕铁硼坯料，两者检测数据见表1：
表1
Figure BDA0002635116840000051
分析表1数据可知：本发明的方法相对于现有的方法，在满足尺寸要求的基础上，制备的大尺寸烧结钕铁硼坯料单重明显降低，投粉量明显降低。

Claims (2)

1.一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将一辅助加粉工装放入成型模具的模腔内，所述的辅助加粉工装为网格状，所述的辅助加粉工装外形与所述的模腔相同，所述的辅助加粉工装的外形尺寸比所述的模腔的尺寸小，所述的辅助加粉工装与所述的模腔之间形成不超过1mm的间隙，所述的辅助加粉工装的外侧高度高于所述的模腔的高度，当所述的辅助加粉工装位于所述的模腔中时，所述的辅助加粉工装的网格底部与所述的模腔底部齐平，所述的辅助加粉工装的网格顶部与所述的模腔顶部齐平；
(2)根据大尺寸烧结钕铁硼坯料的设计要求，一次或者分多次称取相应重量的钕铁硼粉末后依次填充到所述的辅助加粉工装的每个网格中；
(3)所述的辅助加粉工装的每个网格都填充完毕后，人工轻轻晃动所述的辅助加粉工装或使用手持式振动源对所述的辅助加粉工装施加振动；
(4)从所述的模腔中取出所述的辅助加粉工装，采用成型工艺压制至少两次得到大尺寸烧结钕铁硼坯料；
(5)将大尺寸烧结钕铁硼坯料从所述的模腔中取出；
所述的辅助加粉工装的外侧四周设置有0.1°下大上小的拔模斜度。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸烧结钕铁硼坯料的成型模压方法，其特征在于所述的辅助加粉工装采用厚度为0.2-1mm的板材制成，其中板材的材料为不锈钢、铁或非金属材料，表面粗糙度为Ra3.2-6.3μm。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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