JP4470112B2 - Molding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、磁界を印加しながら希土類磁石原料粉を加圧成形する成形装置に関するものであり、磁界印加方向と加圧方向とを互いに直交方向として成形する直交磁界成形方式の成形装置の改良に関する。 The present invention relates to a molding apparatus that press-molds rare earth magnet raw material powder while applying a magnetic field, and relates to an improvement of a molding apparatus of an orthogonal magnetic field molding system that molds a magnetic field application direction and a pressurizing direction as directions orthogonal to each other. .
ネオジム鉄ボロン系やサマリウムコバルト系等の希土類焼結磁石の製造に際しては、希土類磁石原料粉を所定の形状に加圧成形した後、これを焼結することで所定形状の希土類焼結磁石を得るようにしている。この場合、前記加圧成形は、金型のダイとパンチを用い、一軸方向に圧粉成形するのが一般的である。また、高配向、高磁気特性を得ることを目的に、磁界を印加しながら前記圧粉成形を行う磁界中成形法が行われている。 When manufacturing rare earth sintered magnets such as neodymium iron boron and samarium cobalt, the rare earth magnet raw material powder is pressed into a predetermined shape and then sintered to obtain a rare earth sintered magnet having a predetermined shape. I am doing so. In this case, the pressure molding is generally performed by powder compaction in a uniaxial direction using a die and a punch of a mold. For the purpose of obtaining high orientation and high magnetic properties, a molding method in a magnetic field is performed in which the compacting is performed while applying a magnetic field.
ここで、前記磁界中成形法には、磁界印加方向と圧粉方向が直交する直交磁界成形法と、磁界印加方向と圧粉方向が同一方向である平行磁界成形法があるが、それぞれ一長一短を有しているのが実情である。例えば、磁極面積が広く、厚みが薄い偏平な希土類焼結磁石を製造しようとする場合には、希土類磁石原料粉を平板状の形状に成形する必要がある。このような形状を前記直交磁界成形法により成形しようとすると、金型ダイの開口部の幅を狭くせざるを得ず、また開口部の面積に比べ深さ方向に深くなることから、希土類磁石原料粉のダイへの均一な充填が難しくなる。均一に充填しようとすると充填時間が長くなり量産性が低下する。したがって、このような形状での成形には、充填時間を短くでき、かつ、均一な充填が容易になるようなダイの開口部を広くとれる平行磁界成形法を採用せざるを得ない。 Here, the in-magnetic field forming method includes an orthogonal magnetic field forming method in which the magnetic field application direction and the compacting direction are orthogonal, and a parallel magnetic field forming method in which the magnetic field application direction and the compacting direction are the same direction. It is the reality. For example, in order to produce a flat rare earth sintered magnet having a large magnetic pole area and a small thickness, it is necessary to form the rare earth magnet raw material powder into a flat plate shape. When trying to form such a shape by the orthogonal magnetic field forming method, the width of the opening of the die must be narrowed, and it becomes deeper in the depth direction than the area of the opening. Uniform filling of the raw powder into the die becomes difficult. If the filling is performed uniformly, the filling time becomes long and the mass productivity decreases. Therefore, for forming in such a shape, a parallel magnetic field forming method that can shorten the filling time and widen the opening of the die that facilitates uniform filling must be employed.
ただし、平行磁界成形法で得られる成形体の配向度は、直交磁界成形法で得られるそれに比べて低い値となるという欠点がある。平行磁界成形法では、加圧方向と磁界印加方向とが平行であるため、磁界印加による原料粉の配向が加圧によって乱されてしまい、前記配向度の低下が引き起こされるものと考えられる。成形体の配向度が低いと、焼結後に得られる希土類焼結磁石の残留磁束密度が低下し、最大エネルギー積もそれに応じて低下してしまう。実際、成形に平行磁界成形法を用いた磁石では、直交磁界成形法で成形した磁石に比べて、残留磁束密度に3〜8%程度の低下が見られる。 However, the degree of orientation of the molded body obtained by the parallel magnetic field forming method has a drawback that it is lower than that obtained by the orthogonal magnetic field forming method. In the parallel magnetic field forming method, since the pressing direction and the magnetic field application direction are parallel, it is considered that the orientation of the raw material powder due to the magnetic field application is disturbed by the pressurization and the degree of orientation is lowered. If the degree of orientation of the compact is low, the residual magnetic flux density of the rare earth sintered magnet obtained after sintering is lowered, and the maximum energy product is also lowered accordingly. In fact, in the magnet using the parallel magnetic field forming method for forming, the residual magnetic flux density is reduced by about 3 to 8% as compared with the magnet formed by the orthogonal magnetic field forming method.
このような状況から、磁界中成形法の改良が試みられており、特許文献1に記載される方法もその一つである。特許文献1に記載される方法では、先ず、上パンチを十分上昇させておき、左・右圧密ダイス及び下パンチにより形成される成形空間に所定の微粉末を供給する。このとき、微粉末の供給口は従来の直交磁界成形法に比べて広いので、均一な供給が行える。微粉末供給終了後、上パンチを所定位置まで下降したら、磁界発生用コイルにより磁界を印加するとともに、左・右圧密パンチで圧密、成形する。
Under such circumstances, attempts have been made to improve the molding method in a magnetic field, and the method described in
前記特許文献1記載の技術は、直交磁界成形法の1種であり、金型開口部が広く取れる方向を上に向けて原料粉の充填を容易にし、鉛直方向に磁界を印加するとともに、圧粉を行うパンチを水平方向に駆動することで、磁界印加方向と圧粉方向とを直交させている。すなわち、この特許文献1記載の発明は、平行磁界成形法における原料粉の充填し易さと、直交磁界成形法における高配向の双方を実現することを試みたものである。
前述の特許文献1記載の発明の考え方は、高配向での成形を容易に行うという観点からは理にかなったものと言える。特に、上パンチ(上部金型)及び下パンチ(下部金型)を強磁性材料により構成すれば、これら金型によりギャップの小さい閉磁路を組むことが可能であり、漏洩磁束を抑えて非常に高い効率で磁界の印加を行うことが可能である。
The idea of the invention described in
しかしながら、この場合、成形される希土類磁石原料粉に比べて金型の方が相対的に磁束を通し易いために、前記磁界を印加した際に、特に成形空間の周囲に存在する金型(強磁性材料)に磁束が引き寄せられる形になり、成形体の周辺部分で磁場曲がりによる配向不良が生じ易いという問題がある。 However, in this case, the mold is relatively easier to pass magnetic flux than the rare earth magnet raw material powder to be molded. Therefore, when the magnetic field is applied, the mold (strongly present around the molding space, in particular). There is a problem that magnetic flux is attracted to the magnetic material), and orientation defects due to magnetic field bending tend to occur in the peripheral portion of the molded body.
本発明は、前記課題に鑑みて提案されたものであり、成形空間における磁場曲がりの発生を抑えることができ、特に外周部分においても配向不良のない成形体を成形することが可能な成形装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above problems, and a molding apparatus capable of suppressing the occurrence of magnetic field bending in a molding space and capable of molding a molded body having no orientation defect particularly in the outer peripheral portion. The purpose is to provide.
前述の目的を達成するために、本発明の成形装置は、成形空間の上下に強磁性材料からなる金型が配置されるとともに、前記金型に対して略水平方向に移動し希土類磁石原料粉を略水平方向に加圧する1つ以上のパンチと、成形空間内の希土類磁石原料粉に対して前記金型を介して略鉛直方向に磁界を印加する磁界印加手段とを有し、前記強磁性材料からなる金型は上下に2分割されるとともに、下部金型には前記パンチが挿入され、前記成形空間を構成する溝部が形成されており、前記下部金型の前記溝部の両側部分及び前記パンチの少なくとも先端部分が非磁性材または飽和磁束密度0.8T以下の弱磁性材により構成されていることを特徴とする。あるいは、成形空間の上下に強磁性材料からなる金型が配置されるとともに、前記金型に対して略水平方向に移動し希土類磁石原料粉を略水平方向に加圧する1つ以上のパンチと、成形空間内の希土類磁石原料粉に対して前記金型を介して略鉛直方向に磁界を印加する磁界印加手段とを有し、前記金型が上下一体に形成されるとともに、水平方向に貫通形成され前記パンチが挿入される成形空間を有し、前記金型の前記成形空間の側壁部分及び前記パンチの少なくとも先端部分が非磁性材または飽和磁束密度0.8T以下の弱磁性材により構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the molding apparatus of the present invention has a mold made of a ferromagnetic material disposed above and below the molding space, and moves in a substantially horizontal direction with respect to the mold, thereby rare earth magnet raw material powder. One or more punches that pressurize in a substantially horizontal direction, and magnetic field applying means for applying a magnetic field in a substantially vertical direction to the rare earth magnet raw material powder in the molding space through the mold, and the ferromagnetic The mold made of the material is divided into two vertically, and the punch is inserted into the lower mold to form a groove portion forming the molding space, and both side portions of the groove portion of the lower mold and the At least a tip portion of the punch is made of a nonmagnetic material or a weak magnetic material having a saturation magnetic flux density of 0.8 T or less. Alternatively, a mold made of a ferromagnetic material is disposed above and below the molding space, and one or more punches that move in a substantially horizontal direction with respect to the mold and press the rare earth magnet raw material powder in a substantially horizontal direction; Magnetic field applying means for applying a magnetic field in a substantially vertical direction to the rare earth magnet raw material powder in the molding space through the mold, and the mold is formed integrally in the vertical direction and is formed to penetrate in the horizontal direction. A molding space into which the punch is inserted, and at least a tip portion of the punching space of the mold and the punch is made of a nonmagnetic material or a weak magnetic material having a saturation magnetic flux density of 0.8 T or less. It is characterized by being.
成形空間の上下に強磁性材料からなる金型が配置される成形装置では、金型が強磁性材料によって構成され、小さなギャップ(成形空間の高さに相当するギャップ)で閉磁路が構成されるため、効率的な磁界の印加が可能であり、成形される成形体において、高配向が実現される。 In a molding apparatus in which molds made of a ferromagnetic material are arranged above and below a molding space, the mold is composed of a ferromagnetic material, and a closed magnetic path is configured with a small gap (a gap corresponding to the height of the molding space). Therefore, it is possible to efficiently apply a magnetic field, and high orientation is realized in the molded body to be molded.
ただし、成形空間を水平平面で見た場合、その周囲に強磁性材料が配されることになり、成形空間内に充填される希土類磁石原料粉との磁気的な特性(例えば透磁率等)の差により、磁場曲がりが生ずる。成形空間の周囲に希土類磁石原料粉よりも磁気的な特性に優れた強磁性材が配されるので、特に成形空間の周囲において磁束が金型側に引き寄せられ、磁束の流れが平行でなくなる。このような状態で磁界が印加されると、当然、希土類磁石原料粉も、この平行でない磁束の流れに倣って配向し、この部分で配向不良を起こす。 However, when the molding space is viewed in a horizontal plane, a ferromagnetic material is arranged around the molding space, and magnetic characteristics (for example, magnetic permeability) of the rare earth magnet raw material powder filled in the molding space. The difference causes magnetic field bending. Since a ferromagnetic material having a magnetic property superior to that of the rare earth magnet raw material powder is arranged around the molding space, the magnetic flux is attracted to the mold side particularly around the molding space, and the flow of magnetic flux is not parallel. When a magnetic field is applied in such a state, naturally, the rare earth magnet raw material powder is also oriented following the flow of the non-parallel magnetic flux, and orientation failure occurs in this portion.
そこで、本発明においては、この成形空間の周囲に非磁性材、あるいは弱磁性材を配することで、前記磁場曲がりを解消している。成形空間を水平平面で見て、その周囲に非磁性材または弱磁性材を配すれば、成形空間内とその周囲とが磁気的にほぼ等価になり、磁束の流れが面内方向で均一化される。その結果、成形空間及びその周辺部分において、磁束の方向がほぼ平行となり、磁場曲がりが生ずることがなくなる。このため、配向不良の無い成形体の成形が実現される。 Therefore, in the present invention, the magnetic field bending is eliminated by arranging a non-magnetic material or a weak magnetic material around the molding space. If the molding space is viewed in a horizontal plane and a non-magnetic or weak magnetic material is placed around it, the molding space and its surroundings are almost magnetically equivalent, and the flow of magnetic flux is made uniform in the in-plane direction. Is done. As a result, the direction of the magnetic flux becomes almost parallel in the forming space and its peripheral portion, and magnetic field bending does not occur. For this reason, shaping | molding of the molded object without an orientation defect is implement | achieved.
なお、磁場曲がりを解消することにより配向性を改善することについては、例えば特許第3526493号公報等にも開示されている。しかしながら、この特許公報を含め、これまでの考えでは、成形空間内に磁束が引き寄せられる形で形成される磁場曲がりを解消することに主眼が置かれている。これは、周囲に比べて成形空間内の永久磁石粉末の方が磁束を通し易いからである。そのため、その対策として成形空間の周囲に磁性体を配置している。本発明は、前記特許公報等に記載される従来技術とは全く異なる方式の成形装置において、従来技術とは全く異なる現象によって引き起こされる磁場曲がりを解消することを目的に案出されたものであり、前記従来技術とはその技術内容が大きく異なる。 For example, Japanese Patent No. 3526493 discloses that the orientation is improved by eliminating the bending of the magnetic field. However, in the idea so far including this patent publication, the main focus is on eliminating the magnetic field bending formed in such a manner that the magnetic flux is attracted in the molding space. This is because the permanent magnet powder in the molding space is more likely to pass magnetic flux than the surroundings. Therefore, a magnetic material is arranged around the molding space as a countermeasure. The present invention has been devised for the purpose of eliminating magnetic field bending caused by a phenomenon completely different from the prior art in a molding apparatus of a type completely different from the prior art described in the above-mentioned patent publications. The technical contents are significantly different from the prior art.
また、鉛直方向上下に強磁性材料からなる金型が配置される成形装置では、前記磁場曲がりの他、充填の際の希土類磁石原料粉の挟み込みも大きな問題である。本発明の成形装置では、構造上、原料粉の噛み込みによる成形不良が発生する可能性がある。例えば、金型の残磁状態が悪いと、すなわち金型が帯磁していると、原料粉が磁気的に吸着されて成形空間の周辺に残り、次の成形の際にこれを噛み込み、寸法不良や密度不良、クラック等の原因となる可能性がある。 In addition, in a molding apparatus in which dies made of a ferromagnetic material are arranged vertically in the vertical direction, sandwiching rare earth magnet raw material powder during filling is also a major problem in addition to the magnetic field bending. In the molding apparatus of the present invention, there is a possibility that defective molding due to the biting of the raw material powder occurs due to the structure. For example, if the remanent state of the mold is poor, that is, if the mold is magnetized, the raw material powder is magnetically adsorbed and remains around the molding space, biting it in the next molding, It may cause defects, density defects, cracks, and the like.
これを解消するのが本願の請求項2記載の発明であり、前記成形空間の上下に接する部分に非磁性材または弱磁性材が配されていることを特徴とする。残磁によって原料粉を吸引するのは、金型において、前記成形空間の上面、あるいは下面に対向する面である。したがって、この部分を非磁性材または弱磁性材で構成すれば、磁気的なギャップが拡大されて、残磁の影響が急減に減衰される。
This is solved by the invention according to
本発明の成形装置によれば、先ず第1に、印加する磁界の方向を加圧成形方向(水平方向)に対して直交方向(鉛直方向)としているので、平行磁界成形法における原料粉の充填し易さと、直交磁界成形法における高配向とを両立することができ、高性能な希土類焼結磁石を生産性良く作製することができる。また、第2に、強磁性材料からなる金型を鉛直方向上下に配置し狭ギャップの閉磁路を構成するとともに、これら金型を介して直接的に磁界を印加しているので、成形空間に非常に強い磁界を印加することができ、成形される成形体において、一層の高配向を実現することができる。 According to the molding apparatus of the present invention, first of all, since the direction of the magnetic field to be applied is the orthogonal direction (vertical direction) to the pressure molding direction (horizontal direction), filling of raw material powder in the parallel magnetic field molding method Therefore, it is possible to achieve both high orientation in the orthogonal magnetic field molding method, and it is possible to produce a high-performance rare earth sintered magnet with high productivity. Second, a mold made of a ferromagnetic material is arranged vertically in the vertical direction to form a closed magnetic path with a narrow gap, and a magnetic field is directly applied through these molds, so that a molding space is formed. A very strong magnetic field can be applied, and a higher orientation can be realized in the molded article to be molded.
第3に、成形空間の周囲に非磁性材あるいは弱磁性材を配しているので、成形空間周辺における磁場曲がりを解消することができ、成形される成形体における配向不良の発生を抑えることができる。第4に、成形空間の上下に接する部分に非磁性材または弱磁性材を配することにより、成形の際の原料粉の噛み込みを防止することができ、これによる寸法不良や密度不良、クラック等の発生を抑えることができる。 Thirdly, since a non-magnetic material or a weak magnetic material is arranged around the molding space, it is possible to eliminate the magnetic field bending around the molding space and to suppress the occurrence of orientation failure in the molded body to be molded. it can. Fourth, by arranging non-magnetic or weak magnetic materials in the upper and lower parts of the molding space, it is possible to prevent biting of the raw material powder during molding, resulting in dimensional defects, density defects, cracks. Etc. can be suppressed.
以下、本発明を適用した成形装置について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a molding apparatus to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本実施形態の成形装置は、直交磁界成形法により成形を行う成形装置である。図1は、本実施形態の成形装置の概略構成を示すものであり、金型構造としては、鉛直方向、すなわち上下に分割された上部金型1、下部金型2、及び水平方向に可動とされた左パンチ3、右パンチ4を組み合わせた構造とされている。
(First embodiment)
The molding apparatus of the present embodiment is a molding apparatus that performs molding by an orthogonal magnetic field molding method. FIG. 1 shows a schematic configuration of a molding apparatus according to the present embodiment. The mold structure includes a vertical mold, that is, an
ここで、上部金型1及び下部金型2は、成形の際に閉空間を形成するためのものであり、例えば板状の成形体を成形する場合に、面積の大きな主面の面出しを行う。したがって、上部金型1の下面(下部金型2との対向面)は、平坦面である。
Here, the
一方、下部金型2は、先の上部金型1と同様、成形体の反対側の主面の面出しを行うものであるが、前記左パンチ3及び右パンチ4の移動(スライド)をガイドするスライド溝2aが形成されている。このスライド溝2aは、成形空間を構成する溝部に相当するものであり、底面2bによって、前記成形体の反対側の主面の面出しが行われる。また、スライド溝2aの幅や深さは、前記左パンチ3、右パンチ4の幅や厚さとほぼ同じであり、これによって成形体の幅や厚さが決まる。
On the other hand, the
また、前記上部金型1及び下部金型2は、いずれも強磁性材、例えば鉄により形成されており、磁界発生装置における発生磁界を、前記成形空間に効率的に導き、成形空間内に充填される希土類磁石原料粉に対して非常に強い磁界を印加することが可能である。したがって、磁場配向という点では、極めて効率的な構成と言える。
The
左パンチ3及び右パンチ4は、加圧手段に相当するものであり、前記スライド溝2a内において水平方向に移動し、前記上部金型1と下部金型2間の空間に充填された希土類磁石原料粉を加圧成形する。したがって、成形の際には、加圧力は水平方向に加わることになる。なお、加圧成形に際しては、一方のパンチによって加圧しても良いが、両方のパンチで加圧する方が原料粉に均一に圧力が加わるのでより好ましい。
The
成形に際しては、前記左パンチ3や右パンチ4の先端の形状によって成形される成形体の平面形状が決まり、図1に示す左パンチ3、右パンチ4の先端形状の場合、当該先端形状が平面形状であるために、平面形状が矩形の成形体に成形されることになる。例えば、平面形状が円形の円板状の成形体を成形する場合には、左パンチ、右パンチの先端面の形状を円弧状(凹面)とすればよい。また、図1に示す例では、断面が矩形(成形体が平板状)となるように左パンチ3、右パンチ4も板状(スライド溝2aが矩形溝)を成しているが、例えば、断面が円形(成形体が円柱状)となるようにする場合には、上部金型1、下部金型2の主面を円弧状(スライド溝2aが円弧状溝)にすると共に、左パンチ3、右パンチ4の先端形状も円形にするとよい。
At the time of molding, the planar shape of the molded body to be molded is determined by the shape of the tip of the
本実施形態の成形装置における成形状態を図2に示す。図2に示すように、上下に配置された上部金型1、下部金型2、さらには左右パンチ3,4を型閉めした空間(成形空間C)内に希土類磁石原料粉が充填され、加圧成形される。なお、図2は、成形装置を左右パンチ3,4の挿入方向から見たものであり、したがって左右パンチ3,4は図2には表されていない。
The molding state in the molding apparatus of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 2, rare earth magnet raw material powder is filled in the space (molding space C) in which the
ここで、上部金型1及び下部金型2には、それぞれ鉛直方向に磁界を印加する磁界発生用のコイル5,6が設置されており、成形の際に成形体には鉛直方向に磁界が印加される。すなわち、前記成形状態においては、強磁性材料からなる上部金型1と下部金型2とにより閉磁路が構成され、前記成形空間を磁気的なギャップgとして磁界の印加が行われる。
Here, the
このとき、成形空間Cの周囲においては、上部金型1と下部金型2とが当接した形になり、磁気的に短絡した形になっている。その結果、図3(a)に模式的に示すように、磁束の流れ(図中、矢印で示す。)は、成形空間Cの周辺において、強磁性材料からなる下部金型2側に引き寄せられる形で磁場曲がりが生ずる。希土類磁石原料粉は、成形空間Cにおける磁束の流れにしたがって配向され、したがって、前記磁場曲がりの発生は、成形される成形体の配向不良に繋がる。
At this time, around the molding space C, the
これは、成形空間Cに充填される希土類磁石原料粉よりも強磁性材料からなる下部金型2の方が磁束の通りが良いためであり、成形空間C内(希土類磁石原料粉)とその周囲の磁気的特性の相違によるものである。そこで、本発明では、図4に示すように、成形空間Cの水平面内における周辺部分(図中、着色領域)の少なくとも一部を非磁性材により構成し、前記水平面内における磁気的な不均一さを解消することとする。ただし、この部分も金型としての機能を有するため、使用する非磁性材は、いわゆる超鋼材のような超硬合金により構成されることが好ましい。なお、前記成形空間Cの水平面内における周辺部分に配するのは、非磁性材であることが好ましいが、弱磁性(飽和磁束密度0.8T以下程度)を有する弱磁性材であっても同様の効果を得ることができる。
This is because the
前記成形空間Cの水平面内における周辺部分を非磁性材(弱磁性材)とする場合、図4に示すように、下部金型2のスライド溝2aの両側部分2cを非磁性材あるいは弱磁性材とすればよいが、この場合には、前記左右パンチ3,4を非磁性材、弱磁性材で構成することが好ましい。
When the peripheral portion in the horizontal plane of the molding space C is a non-magnetic material (weak magnetic material), as shown in FIG. 4, both
前記のように成形空間Cの周辺部分に非磁性材(弱磁性材)を配することで、前記磁気的な不均一さが解消される。その結果、図3(b)に示すように、印加される磁界の方向が、成形空間Cやその周辺部分において平行且つ均一になり、磁場曲がりによる配向不良が解消される。 By arranging the nonmagnetic material (weak magnetic material) around the molding space C as described above, the magnetic non-uniformity is eliminated. As a result, as shown in FIG. 3B, the direction of the applied magnetic field becomes parallel and uniform in the molding space C and its peripheral portion, and alignment defects due to magnetic field bending are eliminated.
以上のような構成を有する成形装置では、成形の際には、前記左パンチ3及び右パンチ4によって加圧力が水平方向に加わることから、磁界印加方向と圧粉方向が直交する直交磁界成形法により成形が行われることになる。また、前記金型構造において、希土類磁石原料粉は、上部金型1を上昇させ、下部金型2のスライド溝2aと左パンチ3、右パンチ4で構成される空間内に充填することになるが、その開口部の面積は、成形体の主面に対応して広く取ることができ、充填を容易に行うことができる。
In the molding apparatus having the above-described configuration, a pressing force is applied in the horizontal direction by the
ただし、前記充填に際して、上部金型1が残磁していると、上部金型1を下降して下部金型2に近づけた時に充填された原料粉が吸引され、金型間への挟み込みの原因となる可能性がある。そこで、通常、この種の成形装置では、前記原料粉の充填に先立って、上部金型1の消磁(脱磁)を行うが、成形体と金型とで磁気特性が異なるため、成形体の消磁条件に合わせると、金型の消磁が不十分になる。例えば、図5に示すように、着磁された成形体に対しては、所定の大きさの逆方向の磁界を印加すれば、残磁が消去される。ただし、成形体と金型とではヒステリシスが異なり、残磁している金型に成形体と同じ逆方向磁界を印加しても、磁化ゼロにはならず、−M1の磁化が残る。
However, when the
このような現象を解消するには、図6に示すように、前記上部金型1の下部金型2との対向面に、板状の非磁性材(弱磁性材)1aを貼り付ける(例えば銀ロウ等によりロウ付けする)ことも有効である。同様に、下部金型2についても、非磁性材(弱磁性材)によって構成する部分を拡大し、スライド溝2aの底面2bも含めてスライド溝2aの周辺部分2dを非磁性材(弱磁性材)としてもよい。
In order to eliminate such a phenomenon, as shown in FIG. 6, a plate-like nonmagnetic material (weak magnetic material) 1a is pasted on the surface of the
先にも述べた通り、上部金型1や下部金型2は、磁界印加時に効率的な磁界印加ができるように、その大部分を鉄等の強磁性体で構成する。したがって、残磁があると、上部金型1や下部金型2の表面で原料粉の吸引が起こり、前記問題が発生する。前記のように、上部金型1や下部金型2の対向面を非磁性材(弱磁性材)で構成すれば、その分、磁気的なギャップが生ずることになり、距離(非磁性材の厚さ)とともに残磁の影響が急減に減衰する。
As described above, most of the
したがって、上部金型1における非磁性材1aの厚さや、下部金型2における周辺部分2dの厚さは、できるだけ厚いことが前記残磁の影響を回避するという観点からは好ましいが、あまり厚くすると、成形時に効率的な磁界の印加が難しくなる。これを考慮すると、前記非磁性材1aや前記周辺部分2dのスライド溝底面部分の厚さは、2mm〜30mmとするのが好ましい。
Therefore, the thickness of the
後述の各実施形態についても同様であるが、本発明の成形装置は、希土類焼結磁石の製造に適用される。製造対象となる希土類焼結磁石は、希土類元素R、遷移金属元素T及びホウ素Bを主成分とするものであり、磁気特性に非常に優れることから、各種デバイスに用いた場合、その小型化、高性能化を実現することができる。 The same applies to each embodiment described later, but the molding apparatus of the present invention is applied to the production of a rare earth sintered magnet. The rare earth sintered magnet to be manufactured is mainly composed of rare earth element R, transition metal element T and boron B, and is extremely excellent in magnetic properties. High performance can be realized.
製造する希土類焼結磁石の磁石組成は特に限定されず、用途等に応じて任意に選択すればよい。例えば、希土類元素Rとは、具体的にはY、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb又はLuのことをいい、これらから1種又は2種以上を用いることができる。中でも、資源的に豊富で比較的安価であることから、希土類元素Rとしての主成分をNdとすることが好ましい。また、遷移金属元素Tは、従来から用いられている遷移金属元素をいずれも用いることができ、例えばFe、Co、Ni等から1種又は2種以上を用いることができる。これらの中では、焼結性の点からFe、Coが好ましく、特に磁気特性の点からFeを主体とすることが好ましい。また、前記希土類元素R、遷移金属元素T及びホウ素Bの他、保磁力等の特性改善を目的として、例えばAl等の元素を添加してもよい。これらの元素の他、不可避的不純物又は微量添加物として、例えば炭素や酸素等が含有されていてもよい。 The magnet composition of the rare earth sintered magnet to be manufactured is not particularly limited, and may be arbitrarily selected according to the application. For example, the rare earth element R specifically means Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb or Lu. 1 type (s) or 2 or more types can be used. Among these, it is preferable that the main component as the rare earth element R is Nd because it is abundant in resources and relatively inexpensive. Moreover, as the transition metal element T, any conventionally used transition metal element can be used. For example, one or more of Fe, Co, Ni and the like can be used. Among these, Fe and Co are preferable from the viewpoint of sinterability, and it is particularly preferable to mainly include Fe from the viewpoint of magnetic characteristics. In addition to the rare earth element R, transition metal element T, and boron B, for the purpose of improving characteristics such as coercive force, an element such as Al may be added. In addition to these elements, for example, carbon and oxygen may be contained as inevitable impurities or trace additives.
前記のような希土類焼結磁石の製造には、粉末冶金法が用いられ、その製造プロセスは、例えば、合金化工程、粗粉砕工程、微粉砕工程、磁場中成形工程、焼結工程、時効工程、機械加工工程、被膜形成工程等により構成される。 For the production of the rare earth sintered magnet as described above, a powder metallurgy method is used. The manufacturing process includes, for example, an alloying process, a coarse pulverization process, a fine pulverization process, a forming process in a magnetic field, a sintering process, and an aging process. , A machining process, a film forming process, and the like.
本発明の成形装置や成形方法は、前記磁場中成形工程に適用され、希土類磁石原料粉を所定の方向に配向した状態で所定の形状に成形する。成形した成形体は、次の焼結工程に供され、焼結が行われる。 The forming apparatus and the forming method of the present invention are applied to the forming step in a magnetic field, and form rare earth magnet raw material powder into a predetermined shape in a state of being oriented in a predetermined direction. The formed molded body is subjected to the next sintering step, and sintering is performed.
図7a〜図7dは、本実施形態の成形装置を用いて希土類磁石原料粉を成形する手順を示すものである。図7a〜図7dにおいては、成形時に磁界を印加する上コイル5及び下コイル6が示されており、これらコイル5,6によって鉛直方向(図中上下方向)に磁界が印加される。また、下部金型2に隣接して支持テーブル8が設けられており、この支持テーブル8の上面は下部金型2のスライド溝2aの底面2bと同一平面を構成している。
7a to 7d show a procedure for forming rare earth magnet raw material powder using the forming apparatus of the present embodiment. 7A to 7D show an
希土類磁石原料粉の成形に際しては、先ず、図7aに示すように、上部金型1を上昇させておき、原料粉10が収容され底面が開放されたフィーダーボックス9を往復動させることで、原料粉10を下部金型2と左右両パンチ3,4で囲まれた空間に、いわゆるスリきり状態となるように充填する。この時、下部金型2と左右両パンチ3,4で囲まれた空間の開口面積は、偏平な成形体の主面に対応して大きく取られており、例えば偏平な板状の成形体を縦方向に配置した場合の開口と比べて格段に広くすることができるとともに、深さ方向にも浅くでき、原料粉10を容易に充填することができる。また、原料粉10の充填に先立って、上部金型1の消磁を行っておくことは、先の第1の実施形態と同様である。
When forming the rare earth magnet raw material powder, first, as shown in FIG. 7a, the
次に、図7bに示すように、上部金型1の下面が下部金型2の上面に突き当たるまで上部金型1を下降し、上部金型1、下部金型2、左右パンチ3,4によって囲まれる閉空間を形成する。前記工程で充填された原料粉10は、この閉空間に収容されることになる。
Next, as shown in FIG. 7 b, the
続いて、図7cに示すように、この状態(原料粉10が閉空間に収容された状態)で前記上コイル5及び下コイル6により、原料粉10に対して鉛直方向に磁界を印加する。磁界を印加しながら左パンチ3を図中右方向に、また右パンチ4を図中左方向に移動し、前記充填した原料粉10を左右から加圧して圧粉する。これにより、所定形状の成形体11が形成される。また、原料粉10の磁場配向を促進させるために、磁界印加前に左パンチ3、右パンチ4を加圧方向と逆方向に動作させ、前記閉空間体積を大きくした後に左パンチ3、右パンチ4により加圧を行なっても良い。その時の嵩密度は理論密度の20〜30%の値とすることが好ましい。磁界印加方向は、前記左右のパンチ3,4による加圧方向とは直交する方向であり、したがって、直交磁界成形が行われる。
Subsequently, as shown in FIG. 7c, a magnetic field is applied to the
前記圧粉に際して、左右パンチ3,4による加圧圧力は、使用する原料粉10の種類、大きさ、形状等に応じて適宜設定すればよいが、通常は30MPa〜200MPa程度である。印加する磁界の強さも、同様に、使用する原料粉10に応じて適宜設定すればよく、例えば0.8T〜2.0T程度に設定すればよい。
In the compaction, the pressure applied by the left and
成形体11の成形の後、図7dに示すように、左パンチ3及び右パンチ4で挟み込んだ状態で成形体11を図中左方向に水平移動させ、上部金型1と下部金型2の間の閉空間から取り出す。このとき、成形体11は、下部金型2のスライド溝2の底面2b、あるいは支持テーブル8の上面に接した状態(支持された状態)で水平移動され、取り出しの際に不用意な力が加わって成形体11を破損するというような事態が回避される。また、成形体11の水平移動の際に、左右パンチ3,4によって成形体11にある程度の加圧力を加えることで、あるいは下部金型2のスライド溝2aに抜きテーパを付与しておくことで、取り出しの際のラミネートクラックの発生も抑制することができる。
After forming the molded
以上のように、本実施形態の成形装置によれば、クラックの無い良好な成形体を効率的に金型から取り出すことが可能であり、連続成形が可能となるという効果を有する。 As described above, according to the molding apparatus of the present embodiment, it is possible to efficiently take out a good molded body without cracks from the mold, and there is an effect that continuous molding is possible.
(第2の実施形態)
本実施形態の成形装置では、成形した成形体の取り出しを考慮して、図8aに示すように、下部金型2に下パンチ12が組み込まれている。この下パンチ12は、前記下部金型2に対して鉛直方向に相対移動可能であり、成形時には下部金型2のスライド溝2aの底面2bと同一平面を構成する位置に固定され、その上面が成形面として機能する。成形後には、上部金型1で成形体を挟んだ状態のまま下パンチ12を上昇、あるいは下部金型2を下降させることで、成形体が下パンチ12の上面で支持された状態で金型から取り出される。
(Second Embodiment)
In the molding apparatus of the present embodiment, the
この場合、下パンチ12の上面の形状や大きさは、成形後の成形体の下面の形状、大きさとほぼ同じとするか、または若干大きくすることが好ましい。これにより、成形体を破損することなく速やかに金型から取り出すことができる。なお、下パンチ12の上面の大きさを成形体の下面の大きさよりも微量小サイズとすることも可能であるが、下パンチ12の上面の形状や大きさが成形後の成形体の下面の形状や大きさよりも大幅に小さくなると、取り出しに際して成形体に局部的に力が加わるおそれがあり、成形体を破損する可能性が生ずる。
In this case, it is preferable that the shape and size of the upper surface of the
図8a〜図8dは、本実施形態の成形装置を用いて希土類磁石原料粉を成形する手順を示すものである。希土類磁石原料粉の成形に際しては、先ず、図8aに示すように、上部金型1を上昇させておき、原料粉10が収容され底面が開放されたフィーダーボックス9を往復動させることで、原料粉10を下部金型2と左右両パンチ3,4で囲まれた空間に、いわゆるスリきり状態となるように充填する。この時、下部金型2と左右両パンチ3,4で囲まれた空間の開口面積は、偏平な成形体の主面に対応して大きく取られており、例えば板状の成形体を縦方向に配置した場合の開口と比べて格段に広くすることができるとともに、深さ方向にも浅くでき、原料粉9を容易に充填することができる。なお、図8aに示す段階では、下パンチ12は上面が下部金型2のスライド溝2aの底面2bと同一平面となる位置まで下降されている。また、原料粉10の充填に先立って、上部金型1の消磁を行っておくことは、先の各実施形態と同様である。
8a to 8d show a procedure for forming rare earth magnet raw material powder using the forming apparatus of this embodiment. In forming the rare earth magnet raw material powder, first, as shown in FIG. 8a, the
次に、図8bに示すように、上部金型1の下面が下部金型2の上面に突き当たるまで上部金型1を下降し、上部金型1、下部金型2、左右パンチ3,4によって囲まれる閉空間を形成する。前記工程で充填された原料粉10は、この閉空間に収容されることになる。
Next, as shown in FIG. 8 b, the
続いて、図8cに示すように、この状態(原料粉10が閉空間に収容された状態)で前記上コイル5及び下コイル6により、原料粉10に対して鉛直方向に磁界を印加する。磁界を印加しながら左パンチ3を図中右方向に、また右パンチ4を図中左方向に移動し、前記充填した原料粉10を左右から加圧して圧粉する。これにより、所定形状の成形体11が形成される。また、原料粉10の磁場配向を促進させるために、磁界印加前に左パンチ3、右パンチ4を加圧方向と逆方向に動作させ、前記閉空間体積を大きくした後に左パンチ3、右パンチ4により加圧を行なっても良い。その時の嵩密度は理論密度の20〜30%の値とすることが好ましい。磁界印加方向は、前記左右のパンチ3,4による加圧方向とは直交する方向であり、したがって、直交磁界成形が行われる。
Subsequently, as shown in FIG. 8c, a magnetic field is applied to the
成形体11の成形の後、図8dに示すように、上部金型1を上昇させ、次いで下パンチ12を押し上げ、成形体11を下部金型2から取り出す。偏平な成形体11の面積の大きな下面が下パンチ12の上面で支持された状態で押し上げられるので、成形体11は、破損することなく速やかに下部金型2から取り出される。また、成形体11の取り出しの際に、ラミネートクラックの発生が懸念される場合には、上部金型1と下パンチ12とによって成形体11を挟んだ状態のままで取り出す方法もある。
After molding the molded
以上の構成の成形装置においても、先の第1の実施形態の成形装置と同様、下部金型2のスライド溝2aの周辺部分(スライド溝の両側部分や底面部分)や、上部金型1の下部金型2との対向面に非磁性材(弱磁性材)を配し、磁場曲がりによる配向不良や、残磁による原料粉の噛み込み等を解消する。また、前記下パンチ12は、下部金型2の一部を構成するものであるので、効率的な磁界の印加を行うためには強磁性材によって形成するが、前記下部金型2のスライド溝の底面部分を非磁性材(弱磁性材)とする場合には、これに合わせて上面近傍部分を非磁性材(弱磁性材)で構成することが好ましい。
Also in the molding apparatus having the above configuration, as in the molding apparatus of the first embodiment, the peripheral part of the
(第3の実施形態)
本実施形態の成形装置は、下パンチ12を下部金型2に対して固定する、固定手段を設けた実施形態である。成形過程において、下パンチ12の長さ方向(図面の上下方向)に下パンチ部材自体の圧縮による歪みを発生する可能性があり、このような歪が生ずると、成形体11にクラックが入る要因となる。そこで、本実施形態の成形装置では、圧縮歪みの量を極力抑えるために下パンチ12の上面近傍に機械的なストッパーを設け、成形加圧時に下パンチ12の歪を抑え、前記上面が下部金型2の成形面と同一平面となるように維持するようにしている。これにより、確実にクラックの無い成形体11を得ることができ、金型から取り出すことが可能となる。
(Third embodiment)
The molding apparatus according to this embodiment is an embodiment provided with a fixing means for fixing the
図9a〜図9eは、本実施形態の成形装置による成形手順を示すものである。成形装置の具体的構成としては、例えば図9aに示すように、前記固定手段として下パンチストッパ13が設けられている。
9a to 9e show a molding procedure by the molding apparatus of this embodiment. As a specific configuration of the molding apparatus, for example, as shown in FIG. 9A, a
前記下パンチストッパ13は、図中左右方向から下パンチ12に係止し、下パンチ12を所定の位置(上面が下部金型2の成形面と同一平面となる位置)に固定する。下パンチ12の上面から若干後退した位置には、周面に前記下パンチストッパ13に対応して凹部14が形成されており、前記下パンチストッパ13の先端をこの凹部14に挿入することで、下パンチ12が下部金型2に対して固定される。
The
下パンチストッパ13は、成形時の加圧力に抗して下パンチ12を固定するものであり、その材質は、これに耐え得る強度を有する材質とすればよい。具体的には、超硬合金等により形成するのが好ましい。また、その形状も、ここでは板状としたが、ピン状等、任意の形状とすることができる。さらに、下パンチストッパ13は、本実施形態では左右双方から下パンチ12に係止するようにしたが、これに加えて例えば紙面に対して表裏方向からも下パンチストッパ13が下パンチ12に係止するようにし、4方から下パンチ12に係止してこれを固定するようにしてもよい。
The
以下、本実施形態の成形装置による成形プロセスを説明すると、先の各実施形態と同様、先ず、図9aに示すように、上部金型1を上昇させておき、原料粉10が収容され底面が開放されたフィーダーボックス9を往復動させることで、原料粉10を下部金型2と左右両パンチ3,4で囲まれた空間に、いわゆるスリきり状態となるように充填する。このとき、下パンチストッパ13は、先端が下パンチ12の凹部14に挿入され、下パンチ12を固定状態としている。また、原料粉10の充填に先立って、上部金型1の消磁を行っておくことは、先の各実施形態と同様である。
Hereinafter, the molding process by the molding apparatus of this embodiment will be described. As in the previous embodiments, first, as shown in FIG. 9a, the
次に、図9bに示すように、上部金型1の下面が下部金型2の上面に突き当たるまで上部金型1を下降し、上部金型1、下部金型2、左右パンチ3,4によって囲まれる閉空間を形成する。続いて、図9cに示すように、この状態(原料粉10が閉空間に収容された状態)で前記上コイル5及び下コイル6により、原料粉10に対して鉛直方向に磁界を印加する。磁界を印加しながら左パンチ3を図中右方向に、また右パンチ4を図中左方向に移動し、前記充填した原料粉10を左右から加圧して圧粉する。これにより、所定形状の成形体11が形成される。また、原料粉10の磁場配向を促進させるために、磁界印加前に左パンチ3、右パンチ4を加圧方向と逆方向に動作させ、前記閉空間体積を大きくした後に左パンチ3、右パンチ4により加圧を行なっても良い。その時の嵩密度は理論密度の20〜30%の値とすることが好ましい。磁界印加方向は、前記左右のパンチ3,4による加圧方向とは直交する方向であり、したがって、直交磁界成形が行われる。
Next, as shown in FIG. 9 b, the
前記下パンチ12は、前記成形が終了するまで下パンチストッパ13により固定されており、成形が終了した後には、図9dに示すように、下パンチストッパ13が矢印x方向に後退し、下パンチ12への係止が外れて固定状態が解除される。この状態で上部金型1で挟んだ状態を維持しながら下部金型2及び左右パンチ3,4を矢印z方向へ下降させ(相対的に下パンチ12が上昇する。)、最後に図9eに示すように上部金型1を上昇させ、下パンチ12上の成形体11を取り出す。
The
本実施形態の成形装置においては、下パンチ12の固定手段である下パンチストッパ13を追加しているので、下パンチ12における歪の発生を解消することができ、この歪に由来するクラックの発生を防止することができる。
In the molding apparatus of this embodiment, since the
以上の構成の成形装置においても、先の第1の実施形態や第2の実施形態の成形装置と同様、下部金型2のスライド溝2aの周辺部分(スライド溝の両側部分や底面部分)や、上部金型1の下部金型2との対向面に非磁性材(弱磁性材)を配する。これにより、磁場曲がりによる配向不良を解消することができ、さらには、残磁による原料粉の噛み込みを解消することができる。
Also in the molding apparatus having the above configuration, as in the molding apparatus of the first embodiment or the second embodiment, the peripheral portion of the
(第4の実施形態)
本実施形態の成形装置は、図10に示すように、金型構造として、水平方向に貫通する成形空間21aが形成された金型21と、この成形空間21a内で水平方向に可動とされた左パンチ22、右パンチ23とを組み合わせた構造を有している。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 10, the molding apparatus of the present embodiment has a
ここで、金型21は、臼型と称される金型であり、前記の通り、成形空間21aが水平方向に貫通形成されている。したがって、通常の直交磁界成形法で用いられる臼型を、いわば横置きにした状態に相当する。なお、図10においては、便宜上、金型21を上下に分割して描いているが、実際には図11に示すように一体物の金型として形成されている。
Here, the
この金型21においては、例えば偏平な板状の成形体を成形する場合に、成形空間21aの底面21bや上面が面積の大きな主面の面出しを行う。したがって、前記金型21においては、この面積の大きな底面21bや上面が水平である。
In the
一方、前記成形空間21aは、前記左パンチ22及び右パンチ23の移動(スライド)をガイドする機能も有しており、この成形空間21aの幅や高さは、前記左パンチ22、右パンチ23の幅や厚さとほぼ同じであり、これによって成形される成形体の幅や厚さが決まる。
On the other hand, the
左パンチ22及び右パンチ23は、加圧手段に相当するものであり、前記成形空間21a内において水平方向に移動し、前記成形空間21aに充填された希土類磁石原料粉を加圧成形する。したがって、成形の際には、加圧力は水平方向に加わることになる。なお、一方のパンチによって加圧しても良いが、両方のパンチで加圧する方が原料粉に均一に圧力が加わるのでより好ましい。
The
成形に際しては、前記左パンチ22や右パンチ23の先端の形状によって成形される成形体の平面形状が決まり、図10に示す左パンチ22、右パンチ23の先端形状の場合、平面形状が矩形の成形体に成形されることになる。例えば、平面形状が円形の円板状の成形体を成形する場合には、左パンチ22、右パンチ23の先端面の形状を円弧状とすればよい。
At the time of molding, the planar shape of the molded body is determined by the shape of the tip of the
本実施形態の成形装置には、図10においては図示を省略するが、鉛直方向に磁界を印加する磁界発生用コイルが設置されており、成形の際に成形体には鉛直方向に磁界が印加される。成形の際には、前記左パンチ22及び右パンチ23によって加圧力が水平方向に加わることから、磁界印加方向と圧粉方向が直交する直交磁界成形法により成形が行われることになる。
Although not shown in FIG. 10, the molding apparatus of this embodiment is provided with a magnetic field generating coil that applies a magnetic field in the vertical direction, and a magnetic field is applied to the molded body in the vertical direction during molding. Is done. At the time of molding, a pressing force is applied in the horizontal direction by the
以上の金型構造においては、上方から金型21の成形空間21a内に原料粉を充填することができない。金型21は一体物として形成されており、例えば上半分を分離して移動することはできない。そこで、本実施形態の成形装置では、金型21に隣接して充填用テーブル24を設置し、この上で原料粉の充填を行うこととする。
In the above mold structure, the raw material powder cannot be filled into the
ここで、前記充填用テーブル24は、前記金型21の成形空間21aに対応して、前記左パンチ22及び右パンチ23の移動(スライド)をガイドするガイド溝24aが形成されており、ここを左パンチ22及び右パンチ23がスライドする構成とされている。また、充填用テーブル24のガイド溝24aの底面24bは、前記金型21の成形空間21aの底面21bと同一平面とされている。したがって、前記左右パンチ22,23は、前記金型21の成形空間21aから充填用テーブル24のガイド溝24aまで連続してスライド可能である。
Here, the filling table 24 is formed with a
原料粉を充填する場合には、図11に示すように、左パンチ22及び右パンチ23の双方を充填用テーブル24のガイド溝24aに移動する。このとき、左パンチ22の先端と右パンチ23の先端、及びガイド溝24aによって構成される空間が原料粉が充填される空間となり、ここに例えばフィーダーボックス等を用いて原料粉を充填する。したがって、充填に際しては、前記左パンチ22の先端と右パンチ23の先端の間の距離を調整することによって、原料粉の充填量を調整する。充填に際して、前記左パンチ22の先端と右パンチ23の先端、及びガイド溝24aによって構成される空間の開口部の面積は、成形体の主面に対応して広く取ることができ、充填を容易に行うことができる。
When filling the raw material powder, both the
前記充填用テーブル24上ので原料粉の充填の終了の後、左右パンチ22,23の相対位置関係を維持したまま水平方向に移動し、金型21の成形空間21a内まで移動する。これによって、充填された原料粉も金型21の成形空間21a内に導入される。すなわち、前記左右パンチ22,23は、原料粉を金型内に導入する原料粉導入機構として機能する。そして、そのまま左右パンチ22,23を互いに突き合わされる方向に加圧することで、充填された原料粉が加圧成形され、図12に示すように、金型21の成形空間21a内で成形体25が成形される。
After the filling of the raw material powder on the filling table 24, it moves in the horizontal direction while maintaining the relative positional relationship between the left and
成形後には、左パンチ22及び右パンチ23を前記成形空間21a内でスライドさせ、成形体25をこれらパンチ22,23で挟み込んだ状態で、前記充填用テーブル24が設置されている方向とは反対側の方向に水平移動し、例えば図13に示すように、成形空間21aから成形体25を取り出す。したがって、前記左右パンチ22,23は、成形体取り出し機構としても機能することになる。
After the molding, the
この時、例えば金型21の成形空間21aの底面21bと同一平面を構成する支持テーブルを金型21と隣接して設け、支持テーブルの上面で成形体25の底面が支持された状態で前記パンチ22,23により水平移動すれば、取り出しに際して成形体25に局所的な力が加わることがなく、成形体25の不用意な破損を防止することができる。なお、言うまでも無く、前記支持テーブルは、前記金型21の前記充填用テーブル24が設置される側とは反対側に隣接して設置する。
At this time, for example, the
前記成形体25の取り出しに際しては、急激に圧力が開放されることに起因して、成形体にラミネートクラックと称されるクラックが発生する場合がある。そこで、これを回避するために、前記のように2つのパンチ22,23で挟み込んだ状態で成形体25を水平方向に取り出すとともに、取り出しに際して2つのパンチ22,23により成形体25に所定の加圧力を加えるようにする。これにより、前記急激な圧力の開放が緩和され、クラックの発生が抑制される。なお、前記のように水平移動に際して2つのパンチ22,23により成形体25に所定の加圧力を加えるには、例えばこれらパンチ22,23にダンパやクッションを設けておき、これらダンパやクッションの弾性力により前記加圧力を加えるようにするのが簡便である。ここで、所定の加圧力とは、一定の圧力でも良いが、成形体の抜き出し量に応じて漸減していくことが好ましい。
When the molded
あるいは、金型21に抜きテーパを設けて、前記ラミネートクラックを抑制するようにしてもよい。前記構造の金型21の場合には、図14に金型21を一部破断して示すように、成形空間21aに幅方向にテーパを設ければよい。この場合、成形体25の取り出し方向を矢印方向とすると、当該成形体25の取り出し方向において、成形空間21aの幅が次第に広がるように抜きテーパを形成する。具体的には、成形空間21aにおいて、右パンチ23による押し込み側端部の幅W1よりも取り出し側端部の幅W2が大きくなるようにする。また、前記抜きテーパは、成形空間21aの幅方向ばかりでなく、高さ方向においても付与することが可能である。
Alternatively, a punch taper may be provided in the
なお、図14においては、テーパを誇張して描画してあるが、実際には目に見えるほどのテーパではなく、非常に僅かな寸法差のテーパを付加すればよい。具体的な数値としては、例えば前記成形空間21aのスライド長さ100mm当たり0.02mm〜0.5mm程度である。テーパの設計としては、これに限らず、金型の閉空間の寸法や成形する材料等に応じて適宜設定すればよい。
In FIG. 14, the taper is exaggerated and drawn, but in reality, it is not a visible taper, and a taper with a very slight dimensional difference may be added. Specific numerical values are, for example, about 0.02 mm to 0.5 mm per 100 mm slide length of the
以上が本実施形態の成形装置の構成であるが、次に、この成形装置を用いた成形方法について説明する。図15a〜図15eは、図10に示す成形装置を用いて希土類磁石原料粉を成形する手順を示すものである。図15a〜図15eにおいては、成形時に磁界を印加する上コイル26及び下コイル27が示されており、これらコイル26,27によって鉛直方向(図中上下方向)に磁界が印加される。また、金型21に隣接して支持テーブル28が設けられており、この支持テーブル28の上面は金型21の成形空間21aの底面21bと同一平面を構成している。
The above is the configuration of the molding apparatus of the present embodiment. Next, a molding method using this molding apparatus will be described. 15a to 15e show a procedure for forming rare earth magnet raw material powder using the forming apparatus shown in FIG. 15A to 15E show an
希土類磁石原料粉の成形に際しては、先ず、図15aに示すように、左右パンチ22,23を充填用テーブル24上に移動させておき、原料粉30が収容され底面が開放されたフィーダーボックス29を往復動させ、図15bに示すように、充填用テーブル24のガイド溝24aと左右両パンチ22,23の先端で囲まれた空間に、原料粉30をいわゆるスリきり状態となるように充填する。この時、金型21や上コイル26が充填の邪魔になることはなく、また充填用テーブル24のガイド溝24aと左右両パンチ22,23の先端で囲まれた空間の開口面積は、偏平な成形体の主面に対応して大きく取られており、例えば偏平な板状の成形体を縦方向に配置した場合の開口と比べて格段に広くすることができるとともに、深さ方向にも浅くでき、原料粉30を容易に充填することができる。
When forming the rare earth magnet raw material powder, first, as shown in FIG. 15A, the left and
次に、図15cに示すように、左右パンチ22,23を相対位置関係を維持したまま金型21の成形空間21a内へスライドさせる。前記工程で充填された原料粉30は、この左右パンチ22,23の水平移動に伴って、金型21の成形空間21aに導入されることになる。
Next, as shown in FIG. 15 c, the left and
続いて、図15dに示すように、この状態(原料粉30が金型21の成形空間21aに導入された状態)で前記上コイル26及び下コイル27により、原料粉30に対して鉛直方向に磁界を印加する。磁界を印加しながら左パンチ22を図中右方向に、また右パンチ23を図中左方向に移動し、前記充填した原料粉30を左右から加圧して圧粉する。これにより、所定形状の成形体25が形成される。また、原料粉30の磁場配向を促進させるために、磁界印加前に左パンチ22、右パンチ23を加圧方向と逆方向に動作させ、前記閉空間体積を大きくした後に左パンチ22、右パンチ23により加圧を行なっても良い。その時の嵩密度は理論密度の20〜30%の値とすることが好ましい。磁界印加方向は、前記左右のパンチ22,23による加圧方向とは直交する方向であり、したがって、直交磁界成形が行われる。
Subsequently, as shown in FIG. 15 d, in this state (a state in which the
前記圧粉に際して、左右パンチ22,23による加圧圧力は、使用する原料粉30の種類、大きさ、形状等に応じて適宜設定すればよいが、通常は30MPa〜200MPa程度である。印加する磁界の強さも、同様に、使用する原料粉30に応じて適宜設定すればよく、例えば0.8T〜2.0T程度に設定すればよい。
In the compaction, the pressure applied by the left and
成形体25の成形の後、図15eに示すように、左パンチ22及び右パンチ23で挟み込んだ状態で成形体25を図中左方向に水平移動させ、金型21の成形空間21aから取り出す。このとき、成形体25は、支持テーブル28の上面に接した状態(支持された状態)で水平移動され、取り出しの際に不用意な力が加わって成形体25を破損するというような事態が回避される。また、成形体25の水平移動の際に、左右パンチ22,23によって成形体25にある程度の加圧力を加えることで、あるいは金型21の成形空間21aに抜きテーパを付与しておくことで、取り出しの際のラミネートクラックの発生も抑制することができる。
After forming the molded
以上のように、本実施形態の成形装置によれば、原料粉30の充填から成形、取り出しまでの一連の工程を左右パンチ22,23の水平移動のみで効率的に行うことができる。原料粉30の充填も容易であり、装置構成の簡略化、金型21の高精度化も実現することができる。また、成形体25をクラックの無い状態で効率的に金型から取り出すことが可能であり、連続成形が可能となる。さらに、成形される成形体25は、直交磁界成形により成形されるので、配向度が高く、これを焼結した磁石は磁気特性に優れたものとなる。したがって、本実施形態によれば、これら効果が相俟って、簡単な装置構成で、高精度、高性能な希土類焼結磁石を量産することが可能可能である。
As mentioned above, according to the shaping | molding apparatus of this embodiment, a series of processes from filling of the
前述の構成を有する成形装置においても、金型21を強磁性材により形成すれば、効率的な磁界印加が可能であり、高配向が実現可能である。ただし、金型21全体を強磁性材により構成すると、前述の磁場曲がりの問題が生ずる。そこで、本実施形態の成形装置においても、図16に示すように、金型21の成形空間21aの側壁に対応する部分21cを非磁性材(弱磁性材)とすれば、磁場曲がりによる配向不良を解消することができる。この場合、左右パンチ22,23の少なくとも先端部分も非磁性材(弱磁性材)で形成することにより、成形体の全周囲において磁場曲がりを防止することが可能である。
Even in the molding apparatus having the above-described configuration, if the
なお、本実施形態の成形装置の場合、金型21は一体化されており、例えば上限に分割されるものではないので、残磁により原料粉の噛み込みの問題が発生することはない。したがって、成形空間21aの上下に接する面は強磁性材のままとすることができ、これにより余分な磁気的ギャップを介在させることなく磁界の印加が可能である。その結果、成形される成形体において、より一層の高配向を実現することが可能である。
In the case of the molding apparatus according to the present embodiment, the
1 上部金型、2 下部金型、2a スライド溝、3 左パンチ、4 右パンチ、5 上コイル、6 下コイル、8 支持テーブル、9 フィーダーボックス、10 原料粉、11 成形体、12 下パンチ、13 下パンチストッパ、21 金型、21a 成形空間、22 左パンチ、23 右パンチ、24 充填用テーブル、25 成形体、26 上コイル、27 下コイル、28 支持テーブル、29 フィーダーボックス、30 原料粉 1 Upper mold, 2 Lower mold, 2a Slide groove, 3 Left punch, 4 Right punch, 5 Upper coil, 6 Lower coil, 8 Support table, 9 Feeder box, 10 Raw material powder, 11 Molded body, 12 Lower punch, 13 Lower punch stopper, 21 Mold, 21a Molding space, 22 Left punch, 23 Right punch, 24 Filling table, 25 Molded body, 26 Upper coil, 27 Lower coil, 28 Support table, 29 Feeder box, 30 Raw material powder
Claims (9)
前記強磁性材料からなる金型は上下に2分割されるとともに、下部金型には前記パンチが挿入され、前記成形空間を構成する溝部が形成されており、
前記下部金型の前記溝部の両側部分及び前記パンチの少なくとも先端部分が非磁性材または飽和磁束密度0.8T以下の弱磁性材により構成されていることを特徴とする成形装置。 Molds made of a ferromagnetic material are arranged above and below the molding space, and one or more punches that move in a substantially horizontal direction with respect to the mold and pressurize the rare earth magnet raw material powder in a substantially horizontal direction, and a molding space Magnetic field applying means for applying a magnetic field in a substantially vertical direction to the rare earth magnet raw material powder through the mold,
The mold made of the ferromagnetic material is divided into two vertically, and the punch is inserted into the lower mold, and a groove part forming the molding space is formed,
The molding apparatus characterized in that both side portions of the groove portion of the lower mold and at least a tip portion of the punch are made of a nonmagnetic material or a weak magnetic material having a saturation magnetic flux density of 0.8 T or less .
前記金型が上下一体に形成されるとともに、水平方向に貫通形成され前記パンチが挿入される成形空間を有し、
前記金型の前記成形空間の側壁部分及び前記パンチの少なくとも先端部分が非磁性材または飽和磁束密度0.8T以下の弱磁性材により構成されていることを特徴とする成形装置。 Molds made of a ferromagnetic material are arranged above and below the molding space, and one or more punches that move in a substantially horizontal direction with respect to the mold and pressurize the rare earth magnet raw material powder in a substantially horizontal direction, and a molding space Magnetic field applying means for applying a magnetic field in a substantially vertical direction to the rare earth magnet raw material powder through the mold,
The mold is formed integrally with the upper and lower sides, and has a molding space in which the punch is inserted in a horizontal direction,
A molding apparatus, wherein a side wall portion of the molding space of the mold and at least a tip portion of the punch are made of a nonmagnetic material or a weak magnetic material having a saturation magnetic flux density of 0.8 T or less .
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