CN201760595U - 一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置。该装置包括落锤冲击系统、取向磁场系统、加热系统、测量系统，所述取向磁场系统是由取向台、接线柱和磁场取向机组成；它们的安装、联接关系为：落锤冲击系统的模具位于取向台中间的圆孔内；取向台通过接线柱与磁场取向机导线相联，取向台和模具一起通过均匀分布的压板固定在底座上。本实用新型装置结构简单、可靠实用、价格相对低廉、环境友好，它结合了磁场压制、温压和高速压制的优势，克服了单一成形技术的缺陷，所制备的各向异性磁体的密度和磁性能高。

Description

一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置

技术领域

本实用新型涉及粉末冶金领域，具体是指一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置。

背景技术

高速压制技术是瑞典的公司在2001年推出的一种高效率成形高密度零件的新技术。原理是利用重锤高速冲击产生强大的冲击波能量在0.02s内将通过压模传递给模具中的金属粉末进行致密化，间隔0.3s的多重附加冲击波可将密度不断提高。高速压制技术具有成本低、压坯密度高且分布均匀、低弹性后效和高精度、模具使用寿命长等特点，其多次重复压制的特性为中小型设备生产大尺寸零件提供了可能性。

温压技术自1994年提出以来，很快被用于实际生产中，关于温压的关键技术我国已取得突破，其工艺简单、成本低廉，制品密度高、性能和质量稳定。

中国发明专利201010019542.5中公开了一种温粉末高速压制成形方法及其装置，将高速压制成形技术与温压成形技术有机结合，提高了压坯的密度，并为实现一种温粉末高速压制成形方法专门设计了一种温粉末高速压制成形装置。上述装置设有温度场装置和冲击应力场装置，但是没有磁场装置。有关磁场成形，是在普通模压的基础上加上一个取向磁场，用于具有磁各向异性粉末冶金材料取向压制成形。对于具有各向异性的磁性材料，获得更高压坯密度和磁性能是改善磁性材料性能的关键。温度场和冲击应力场协同作用可以获得高密度；磁场和温度场协同作用可以减小粉末转动阻力，从而提高压坯的取向度，获得高的磁性能。然而，结合了磁场压制、温压和高速压制特点的多外场耦合作用下的成形装置未见有问世。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，为实现将温度场、磁场和冲击应力场同时引入到永磁材料的成形过程中的成形方法，提供一种结构简单、可靠实用、价格相对低廉、环境友好的多外场耦合作用下的永磁材料成形装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置，包括落锤冲击系统、加热系统、测量系统，其特征在于：它还包括取向磁场系统，所述取向磁场系统是由取向台、接线柱和磁场取向机组成；它们的安装、联接关系为：落锤冲击系统的模具位于取向台的中间圆孔内；固定在取向台上的接线柱与取向台内部线圈相联接；取向台通过接线柱与磁场取向机导线相联，取向台和模具一起通过均匀分布的压板固定在底座上。

所述取向台设置有水冷装置。

所述均匀分布的压板为3个。

本实用新型相对现有技术具有以下突出优点：

1、本实用新型提供了一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置，实现了温度场、磁场和冲击应力场的有机结合。由于温度场和冲击应力场协同作用不仅可以获得高的压坯密度而且密度均匀；磁场和温度场协同作用可以减小粉末转动阻力，从而提高压坯的取向度，获得高的磁性能。采用本装置制得的磁体生坯密度达6.35～6.88g/cm³，剩磁B_r达0.88～1.26T，最大磁能积(BH)_max达112～158kJ/m³，矫顽力H_cb达530～798kA/m，H_ci达903～1143kA/m。

2、本实用新型仅采用1.0～1.5T的低磁场强度，就获得了高磁性能的材料，降低了磁场取向设备的成本。

3、本实用新型装置结构简单、可靠实用、价格相对低廉、环境友好。特别是本装置采用独特的冲击结构，直接利用重力势能获得压制能量，通过调节重锤下落高度获得不同的冲击速度。重力势能替代要求苛刻的液压或其它驱动方式，结构更简单、更可靠实用。

附图说明

图1为本实用新型的一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置结构示意图。

图中滑轮1、电动机2、机架3、导向筒4、冲锤5、上模板6、侧模板7、测速仪8、上下模冲9，11、压板10、压力传感器12、模具13、数据采集卡14、计算机15、底座16、加热圈17、热电偶测温仪18、取向台19、接线柱20和磁场取向机21。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置如图1所示，该装置由落锤冲击系统、取向磁场系统、加热系统、测量系统组成。所述的落锤冲击系统是由滑轮1、电动机2、机架3、导向筒4、冲锤5、上模板6、侧模板7、上下模冲9，11、压板10、模具13和底座16组成；所述的取向磁场系统是由取向台19、接线柱20和磁场取向机21组成；所述的加热系统是由加热圈17和测温仪18组成；所述的测量系统是由测速仪8、压力传感器12、数据采集卡14和计算机15组成；它们的安装、联接关系为：导向筒4上端固定在安装有电动机2的机架3上，下端和上模板6焊合；冲锤5通过安装在导向筒4正上方的滑轮1与电动机2相联接，并保持其在导向筒4中自由垂直活动；安装有加热圈17的模具13位于取向台19的中间圆孔内；固定在取向台19上的接线柱20与取向台内19部线圈相联接；取向台19通过接线柱20与磁场取向机21导线相联，取向台19和模具13一起通过均匀分布的压板10固定在底座16上；侧模板7也对称固定在底座16上；测速仪8对称安装在侧模板7两侧上；模具13外侧安装有加热圈17；测温仪18固定安装在模具13上；压力传感器12安装在下模冲11下方，并与下模冲11相接触；压力传感器12与数据采集卡14相连，数据采集卡14通过USB接口和计算机15相连。

本实用新型冲锤5的不同冲击速度是通过调节电动机2控制冲锤5的下落高度来获得的，原理是重力势能转化为动能。冲击速度可以通过测速仪8的BR20M-TDTL对射式光电传感器测出，并在脉冲表上直接显示冲锤5冲击上模冲9时的速度大小。为此本实施例冲锤5的下落高度为10m，测得冲击速度为13.8m/s。

本实用新型的取向台19可设置也可不设置水冷装置，本实施例中取向台19设置有水冷装置，通过外接水源在取向台19内部流动，再流出来，达到降低取向台19线圈的温度。

本实施例中采用粒度为140μm的各向异性钕铁硼材料粉末，粉末重2g，模具13型腔直径为10mm。

当装置实现本实用新型多外场耦合作用下的永磁材料成形时，首先对模具13型腔内壁进行模壁润滑，模壁润滑剂用硬脂酸锂酒精悬浮液；然后将各向异性钕铁硼粉末填充于模具13型腔，将上模冲9插入模具13型腔，接着开启功率为1000W的电阻式电热圈17，开始加热模具13到设定温度150℃，置于模具13型腔内的粉末也同时被加热，获得温度场。在模具13中装有热电偶测温仪18，通过热电偶测温仪18可以读出模具13温度，即为温度场所需温度，并可以精确控制(加热误差±1℃)。将模具置于取向磁场系统的取向台19中，开启型号为NS3000的磁场取向机21进行磁场取向，磁场强度为1.0T，频率为0.1赫兹，磁通导入上模冲9和下模冲11内部，模具13型腔内的取向磁场方向平行于压制方向(上模冲的动作方向)。各向异性钕铁硼粉末粒子利用该取向磁场沿磁场方向进行取向。上模冲9下端直接与粉末接触，冲锤5落下撞击上模冲9，产生的冲击应力波通过上模冲9传到已取向好的各向异性钕铁硼粉末，使各向异性钕铁硼粉末在磁场、温度场、冲击应力场协同作用下致密成形，完成多外场耦合下的成形过程。冲击应力再经过下模冲11传到压力传感器12，经压力传感器12转换成的信号传到数据采集卡14，最后在计算机15上通过软件直接生成冲击波压制曲线图。

本实施例得到磁体的生坯密度为6.35g/cm³，剩磁B_r达0.88T，最大磁能积(BH)_max达112kJ/m³，矫顽力H_cb为530kA/m，H_ci为903kA/m。

实施例2

本实施例实现多外场耦合作用下的永磁材料成形方法的装置同实施例1，成形实施方式也均与实施例1相同。各向异性钕铁硼磁粉采用粒度为200μm；温度场所需温度为180℃；外加脉冲磁场磁场强度为1.5T，频率为0.02赫兹；冲击应力场所需冲击速度为17m/s。本实施例得到磁体生坯密度为6.88g/cm3，剩磁Br达1.26T，最大磁能积(BH)max达158kJ/m3，矫顽力Hcb为798kA/m，Hci为1143kA/m。

Claims (3)

1.一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置，包括落锤冲击系统、加热系统、测量系统，其特征在于：它还包括取向磁场系统，所述取向磁场系统是由取向台(19)、接线柱(20)和磁场取向机(21)组成；它们的安装、联接关系为：落锤冲击系统的模具(13)位于取向台(19)的中间圆孔内；固定在取向台(19)上的接线柱(20)与取向台(19)内部线圈相联接；取向台(19)通过接线柱(20)与磁场取向机(21)导线相联，取向台(19)和模具(13)一起通过均匀分布的压板(10)固定在底座(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置，其特征在于：所述取向台(19)设置有水冷装置。

3.根据权利要求1所述的一种多外场耦合作用下的永磁材料成形装置，其特征在于：所述均匀分布的压板(10)为3个。

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