本發(fā)明涉及稀土永磁材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種各向異性汝鐵硼磁環(huán)的近終成型加工裝置及方法。

背景技術(shù)：

熱壓/熱變形工藝制備的高密度各向異性磁體，是稀土永磁產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要分支。由于熱壓磁體從源頭上克服了燒結(jié)磁環(huán)制備工藝的限制，能夠制備出完整的高長徑比的磁環(huán)，并且具有流程短、促進(jìn)電機(jī)輕量化等特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展前景的近終成型制備技術(shù)。采用該技術(shù)所制備的高性能磁環(huán)在汽車EPS電機(jī)、無刷電機(jī)、音圈電機(jī)、空調(diào)IPM電機(jī)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

熱壓/熱變形方法在20世紀(jì)80年代后期，被應(yīng)用到永磁體的制備中，但是由于當(dāng)時(shí)水平限制，未被廣泛推廣，近年來，由于該方法為研究各向異性雙相復(fù)合納米晶永磁材料開辟的新的途徑而再次引起關(guān)注。2003年德國德累斯頓IFW研究所D.Hinz等人(Near net shape production of radially oriented NdFeB ring magnets by backward extrusion,J.of Materials Processing Technology,2003,135：358-365.)公開報(bào)道了采用反擠壓的方式制備出了具有優(yōu)異磁性能和良好均勻性的薄壁各向異性磁環(huán)。2014年，該所I.Dirba等人(Net-shape and crack-free production of Nd-Fe-B magnets by hot deformation,J.Alloy and compounds,2014,589：301-306.)介紹了熱壓/熱變形釹鐵硼磁環(huán)的近終成型工藝，通過釹鐵硼磁體反擠壓過程中在磁體頂部施加0-0.8Mpa的外加反作用壓力獲得無裂紋的薄壁釹鐵硼磁環(huán)。他們公開報(bào)道的工藝過程為，首先將釹鐵硼磁粉熱壓成磁環(huán)，然后將磁環(huán)反擠壓成薄壁杯狀磁體，最后將底去掉得到完整的近終型磁環(huán)。2011年李衛(wèi)等人(各向異性熱壓稀土永磁體的熱變形機(jī)制及微磁結(jié)構(gòu)研究,中國工程科學(xué),2011,13(10):4-12.)報(bào)道了各向異性釹鐵硼磁體熱壓工藝，探討了熱壓磁體的熱變形機(jī)制及微觀結(jié)構(gòu)特征，并公開了其自主研發(fā)的真空熱壓裝置。中國發(fā)明專利CN103123862A公開了一種提高熱壓/熱變形輻射取向釹鐵硼永磁環(huán)性能及其軸向均勻性的方法，利用熱壓工藝將具有納米晶結(jié)構(gòu)的快淬磁粉或HDDR磁粉在真空感應(yīng)熱壓機(jī)中壓成各向同性的磁體，然后進(jìn)行熱變形獲得各向異性納米晶磁體，最后采用反擠壓工藝制備成輻射取向永磁環(huán)。該專利通過在熱壓和反擠壓過程中加入預(yù)變形的中間工藝，使得反擠壓的毛坯即為各向異性的熱變形毛坯，由此達(dá)到提高磁環(huán)磁環(huán)均勻性和磁性能的目的。為了獲得優(yōu)異性能的磁環(huán)，并提高生產(chǎn)效率，必須解決磁體反擠壓過程中容易開裂，和磁環(huán)各部位磁性能不均勻等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種各向異性汝鐵硼磁環(huán)的近終成型加工裝置及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種各向異性汝鐵硼磁環(huán)的近終成型加工裝置，包括機(jī)架，且機(jī)架的下端安裝有下水冷頂桿，所述機(jī)架的上端安裝有壓環(huán)氣動(dòng)組件，且機(jī)架的上端安裝有上水冷頂桿，所述下水冷頂桿的外端套接有水冷底座，且水冷底座的上端設(shè)置有同心的模架托座，所述模架托座與水冷底座之間通過模架壓套套接，且模架托座的上端插接安裝有模架，所述模架的上端安裝有模座，且模座的上端通過模具壓套安裝有凹模，所述凹模的后端連接有真空泵，且壓環(huán)的外端與凹模密封配合，所述模座的下端安裝有感應(yīng)線圈，且凹模內(nèi)套接有壓環(huán)，所述上水冷頂桿的下端套接有壓環(huán)架，所述壓環(huán)架的下端通過壓環(huán)過渡套連接有壓環(huán)，所述壓環(huán)架的上端鉸接有壓環(huán)座，且壓環(huán)座的上端連接壓環(huán)氣動(dòng)組件的推桿。

其加工方法包括以下步驟：

S1：制備磁體：將Nd-Fe-B快淬磁粉裝入熱壓模具中，在真空感應(yīng)熱壓爐中加熱至650-750℃，制備接近7.2-7.3g/cm3密度值的各向同性熱壓釹鐵硼磁體；

S2：放置磁體：將得到的釹鐵硼磁體放置到凹模中，將上擠壓凸模與壓環(huán)運(yùn)動(dòng)到使壓環(huán)與凹模剛好密封處，此時(shí)壓環(huán)氣動(dòng)組件處于保壓狀態(tài)；

S3：沖入保護(hù)氣體：對(duì)凹模與壓環(huán)之間的整個(gè)腔體進(jìn)中行抽真空，當(dāng)數(shù)顯真空計(jì)測得腔體內(nèi)的真空度達(dá)到5.5×10^-3pa時(shí)，打開進(jìn)氣閥向腔體內(nèi)充氬氣，直至真空度顯示為0.03-0.04Mpa；

S4：熱壓：開啟中頻感應(yīng)電源，對(duì)模具和物料進(jìn)行加熱，當(dāng)釹鐵硼磁體達(dá)到700-850℃時(shí)，保溫5分鐘至20分鐘，隨后推動(dòng)下擠壓凸模將物料以一定擠壓速率向上擠壓，物料的流動(dòng)方向與下擠壓凸模運(yùn)動(dòng)方向相反，從上擠壓凸模與下擠壓凸模之間的1.5-3.5mm間隙中向上流動(dòng)，形成薄壁杯狀的磁體；

S5：頂出：停止加熱直至杯狀磁體冷卻凝固，利用壓環(huán)氣動(dòng)組件將上擠壓凸模和壓環(huán)向上拉出，然后利用下擠壓凸模帶動(dòng)推料套將所獲得的釹鐵硼磁體頂出凹模。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)在于制備過程只經(jīng)過熱壓成磁柱、正擠壓成杯狀磁體兩道成型工序，并且磁體在正擠壓過程中磁體頂部始終提供一定反向壓力以確保工件順利成型，這樣就大大提高磁環(huán)的成型率和生產(chǎn)效率，為各向異性釹鐵硼磁環(huán)近終成型工藝產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的局部示意圖；

圖3為本發(fā)明的工藝流程；

圖4為成型件實(shí)物圖。

圖中：1上水冷頂桿、2壓環(huán)氣動(dòng)組件、3壓環(huán)座、4壓環(huán)架、5上頂桿、6壓環(huán)過渡套、7上擠壓凸模、8壓環(huán)、9成型件、10凹模、11模具壓套、12模座、13下擠壓凸模、14感應(yīng)線圈、15推料套、16下頂桿、17模架、18模架托座、19模架壓套、20水冷底座、21下水冷頂桿。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-4，本發(fā)明提供一種各向異性汝鐵硼磁環(huán)的近終成型加工裝置及方法技術(shù)方案：

實(shí)施列1

一種各向異性汝鐵硼磁環(huán)的近終成型加工裝置，其特征在于：包括機(jī)架22，且機(jī)架22的下端安裝有下水冷頂桿21，機(jī)架22的上端安裝有壓環(huán)氣動(dòng)組件2，且機(jī)架22的上端安裝有上水冷頂桿1，下水冷頂桿21的外端套接有水冷底座20，且水冷底座20的上端設(shè)置有同心的模架托座18，模架托座18與水冷底座20之間通過模架壓套19套接，且模架托座18的上端插接安裝有模架17，模架17的上端安裝有模座12，且模座12的上端通過模具壓套11安裝有凹模10，凹模10的后端連接有真空泵，且壓環(huán)8的外端與凹模10密封配合，模座12的下端安裝有感應(yīng)線圈14，且凹模10內(nèi)套接有壓環(huán)8，上水冷頂桿1的下端套接有壓環(huán)架4，壓環(huán)架4的下端通過壓環(huán)過渡套6連接有壓環(huán)8，壓環(huán)架4的上端鉸接有壓環(huán)座3，且壓環(huán)座3的上端連接壓環(huán)氣動(dòng)組件2的推桿。

其制備過程包括以下步驟：

S1：制備磁體：將Nd-Fe-B快淬磁粉裝入熱壓模具中，在真空感應(yīng)熱壓爐中加熱至700℃，制備接近7.2g/cm3密度值的各向同性熱壓釹鐵硼磁體，冷卻后將該磁體壓成直徑26mm，高度15mm的磁柱；

S2：放置磁體：將得到的釹鐵硼磁柱放置到凹模10中，將上擠壓凸模7與壓環(huán)8運(yùn)動(dòng)到使壓環(huán)8與凹模10剛好密封處，此時(shí)壓環(huán)氣動(dòng)組件2處于保壓狀態(tài)；

S3：沖入保護(hù)氣體：對(duì)凹模10與壓環(huán)8之間的整個(gè)腔體進(jìn)中行抽真空，當(dāng)數(shù)顯真空計(jì)測得腔體內(nèi)的真空度達(dá)到5.5×10-3pa時(shí)，打開進(jìn)氣閥向腔體內(nèi)充氬氣，直至真空度顯示為0.03Mpa；

S4：熱壓：開啟中頻感應(yīng)電源，對(duì)模具和物料進(jìn)行加熱，當(dāng)釹鐵硼磁體達(dá)到750℃時(shí)，保溫10分鐘，隨后推動(dòng)下擠壓凸模13將物料以一定擠壓速率向上擠壓，物料的流動(dòng)方向與下擠壓凸模13運(yùn)動(dòng)方向相反，從上擠壓凸模7與下擠壓凸模13之間的3.5mm間隙中向上流動(dòng)，形成外徑43mm，壁厚3.5mm，高度34mm的薄壁杯狀磁體；

S5：頂出：停止加熱直至杯狀磁體冷卻凝固，利用壓環(huán)氣動(dòng)組件2將上擠壓凸模7和壓環(huán)8向上拉出，然后利用下擠壓凸模13帶動(dòng)推料套15將所獲得的釹鐵硼磁體頂出凹模10。

實(shí)施例2

一種各向異性汝鐵硼磁環(huán)的近終成型加工裝置，其特征在于：包括機(jī)架22，且機(jī)架22的下端安裝有下水冷頂桿21，機(jī)架22的上端安裝有壓環(huán)氣動(dòng)組件2，且機(jī)架22的上端安裝有上水冷頂桿1，下水冷頂桿21的外端套接有水冷底座20，且水冷底座20的上端設(shè)置有同心的模架托座18，模架托座18與水冷底座20之間通過模架壓套19套接，且模架托座18的上端插接安裝有模架17，模架17的上端安裝有模座12，且模座12的上端通過模具壓套11安裝有凹模10，凹模10的后端連接有真空泵，且壓環(huán)8的外端與凹模10密封配合，模座12的下端安裝有感應(yīng)線圈14，且凹模10內(nèi)套接有壓環(huán)8，上水冷頂桿1的下端套接有壓環(huán)架4，壓環(huán)架4的下端通過壓環(huán)過渡套6連接有壓環(huán)8，壓環(huán)架4的上端鉸接有壓環(huán)座3，且壓環(huán)座3的上端連接壓環(huán)氣動(dòng)組件2的推桿。

其制備過程包括以下步驟：

S1：制備磁體：將Nd-Fe-B快淬磁粉裝入熱壓模具中，在真空感應(yīng)熱壓爐中加熱至650℃，制備接近7.3g/cm3密度值的各向同性熱壓釹鐵硼磁體，冷卻后將該磁體壓成直徑26mm，高度15mm的磁柱；

S2：放置磁體：將得到的釹鐵硼磁柱放置到凹模10中，將上擠壓凸模7與壓環(huán)8運(yùn)動(dòng)到使壓環(huán)8與凹模10剛好密封處，此時(shí)壓環(huán)氣動(dòng)組件2處于保壓狀態(tài)；

S3：沖入保護(hù)氣體：對(duì)凹模10與壓環(huán)8之間的整個(gè)腔體進(jìn)中行抽真空，當(dāng)數(shù)顯真空計(jì)測得腔體內(nèi)的真空度達(dá)到5.5×10-3pa時(shí)，打開進(jìn)氣閥向腔體內(nèi)充氬氣，直至真空度顯示為0.035Mpa；

S4：熱壓：開啟中頻感應(yīng)電源，對(duì)模具和物料進(jìn)行加熱，當(dāng)釹鐵硼磁體達(dá)到720℃時(shí)，保溫15分鐘，隨后推動(dòng)下擠壓凸模13將物料以一定擠壓速率向上擠壓，物料的流動(dòng)方向與下擠壓凸模13運(yùn)動(dòng)方向相反，從上擠壓凸模7與下擠壓凸模13之間的3mm間隙中向上流動(dòng)，形成外徑43mm，壁厚3mm，高度34mm的薄壁杯狀磁體；

S5：頂出：停止加熱直至杯狀磁體冷卻凝固，利用壓環(huán)氣動(dòng)組件2將上擠壓凸模7和壓環(huán)8向上拉出，然后利用下擠壓凸模13帶動(dòng)推料套15將所獲得的釹鐵硼磁體頂出凹模10。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)在于制備過程只經(jīng)過熱壓成磁柱、正擠壓成杯狀磁體兩道成型工序，并且磁體在正擠壓過程中磁體頂部始終提供一定反向壓力以確保工件順利成型，這樣就大大提高磁環(huán)的成型率和生產(chǎn)效率，為各向異性釹鐵硼磁環(huán)近終成型工藝產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。