烧结磁体制备方法及其压力成型设备与流程

本发明涉及烧结磁体的制备方法及其设备，具体为烧结磁体制备方法及其压力成型设备。

背景技术：

当前主流的磁场成型是二步成型法，先磁场成型再进行等静压，难以实现自动化。cn91107588.7的中国专利申请公开了“制造永磁铁的方法和装置”。其方法是将磁粉以一定密度填充到橡胶模中，对橡胶模及其内的磁粉施压，而完成磁粉的压力成型，得到磁粉压坯，磁粉压坯烧结后得到永磁铁。该方法由于施压方式不合理，所得永磁铁的磁性能有待提高。同时，由于他的压力成型完全依靠橡胶模变形，带来的问题是产品形状不规则，产品宜分层、橡胶模具寿命短。以至于20年来，这样方法没有得以应用。

技术实现要素：

本发明解决上述现有技术由于施压方式不合理所带来的所得永磁铁磁性能不理想以及产品形状不规则，橡胶模具寿命短等问题，提供一种烧结磁体制备方法及其压力成型设备。

本发明是采用如下技术方案实现的：烧结磁体制备方法，是由如下步骤实现的，1）将磁粉填充到橡胶模中，并使磁粉在橡胶模中达到一定密度；2）对橡胶模施加磁场，使橡胶模内的磁粉取向；3）对橡胶模施加准等静压：施压过程中，橡胶模内的磁粉在取向磁场方向不被主动施压并且在取向磁场方向的长度保持不变，取向磁场方向的两端面外的其它表面受等静压，而得到磁粉压坯；4）烧结磁粉压坯得到烧结磁体。

现有技术对磁粉进行压力成型时，采用等静压，磁粉各向受压相同；但实践证明：在平行于取向磁场方向压制，会影响磁粉取向度，进而影响磁体的性能。本发明采用准等静压，即只在周向（取向磁场方向的两端面外的其它表面）加压，轴向（取向磁场方向）不主动加压，而是被动受压，并在取向磁场方向保持尺寸不变，这样，磁场取向度高，所得磁体性能有明显提高；而且所得磁体形状好。与上述现有技术相比，本发明所述方法制得的磁体的剩磁提高1.5-2.5%。根据橡胶膜的变形特性，本发明所述方法更适合旋转体形状的磁体，如圆柱、圆球、圆环类的磁体。

烧结磁体压制成型设备，包括橡胶模、取向磁场装置和压机；压机包括框式机架，框式机架上有支撑平台，支撑平台上支撑有干袋式高压腔体，即在高压腔体内设有用以将压力介质与工件相分隔的干袋，高压腔体连接有压力介质增压装置，干袋式高压腔体顶部设有盖体，盖体下表面有堵头，橡胶模置于干袋式高压腔体内并盖上盖体后，盖体下表面的堵头伸入橡胶模模腔，且堵头下表而与橡胶模模腔内的磁粉上表面接触，加压时，盖体的上表面与框式机架的上横梁的下表面接触，干袋式高压腔体的下表面与支撑平台的上表面接触，这样，使加盖盖体后的高压腔体限位于框式机架的上横梁的下表面与支撑平台的上表面之间。工作时，压力介质增压装置对干袋式高压腔体内的压力介质增压，压力介质的压力经干袋和橡胶模传递至橡胶模模腔内的磁粉，对磁粉四周施加等静压；加压过程中，橡胶模模腔内的磁粉受压变形，但由于加盖盖体后的高压腔体被限位于框式机架的上横梁的下表面与支撑平台的上表面之间，橡胶模模腔内的磁粉高度（取向磁场方向的尺寸）保持不变。所述压机实质上是现有公知的干袋式等静压机的改进。干袋式等静压机包括高压腔体，高压腔体内设有干袋（也称橡胶隔膜），用以将压力介质与工件相分隔；干袋式等静压机还包括上增压缸和下增压缸，用以对高压腔体内的工件的上、下表面施压，使工件的上、下表面所受力与压力介质经干袋施加于工件其余表面的压力相同，而实现等静压。本发明所述设备在现有干袋式等静压机的基础上，去掉了上、下增压缸，使橡胶模模腔内的磁粉在上下方向不被主动施压，而只被动受压，满足了工艺条件的要求。该设备结构设计合理、新颖、独特。橡胶模具寿命长。

附图说明

图1为本发明所述烧结磁体压力成型设备的结构示意图；

图2为图1左视图；

图3为图1的局部放大图；

图4为本发明所述烧结磁体压力成型设备的另一种结构示意图；

图5为本发明所述烧结磁体压力成型设备第一工位示意图；

图6为本发明所述烧结磁体压力成型设备第二工位示意图；

图7为本发明所述烧结磁体压力成型设备第三工位示意图；

图8为本发明所述烧结磁体压力成型设备第四工位示意图；

图9为配置有压板的橡胶模的结构示意图；

图10为配置有压板的橡胶模工作状态下的结构示意图。

图中：1－橡胶模，2－取向磁场装置，3－机架，4－支撑平台，5－高压腔体，6－干袋，7－压力介质增压装置，8－盖体，9－堵头，10－移动小车，11－振动台，12－压板，13－压头，14－磁粉加料机构，15－加料油缸，16－加撑板，17－底板。

具体实施方式

烧结磁体制备方法，是由如下步骤实现的，1）将磁粉填充到橡胶模中，并使磁粉在橡胶模中达到一定密度；2）对橡胶模施加磁场，使橡胶模内的磁粉取向；3）对橡胶模施加准等静压：施压过程中，橡胶模内的磁粉在取向磁场方向不被主动施压并且在取向磁场方向的长度保持不变，取向磁场方向的两端面外的其它表面受等静压，而得到磁粉压坯；4）烧结磁粉压坯得到烧结磁体。

为了得到较好的形状，填充密度越高越好，但当密度超过一定程度后，取向会受到影响，经大量试验，步骤1）中所述密度为烧结后所得磁体密度的30-45%为宜（如，采用30%、35%、40%、45%），此时，兼顾了形状和取向度。具体实施时，橡胶模置于振动台上，橡胶模模腔的内径为2.5－200mm（如，2.5mm、5mm、10mm、20mm、50mm、100mm、150mm、180mm、200mm），橡胶模模腔的磁粉被振实并充满橡胶模模腔，然后，将振实后的充满橡胶模模腔的磁粉向下压实5－25mm（如，5mm、10mm、13mm、15mm、18mm、20mm、22mm、25mm），这样，橡胶模内的磁粉密度为烧结后所得磁体密度的30-45%。步骤2）中取向磁场为脉冲磁场，并且脉冲磁场强度为2.0t－5.0t（如，采用2.0t、2.5t、3.0t、3.5t、4.0t、4.5t、5.0t），以此得到较高的取向度。步骤3）中等静压力90mpa－250mpa（如，90mpa、130mpa、150mpa、180mpa、200mpa、230mpa、250mpa）。

烧结磁体压力成型设备，包括橡胶模1、取向磁场装置2和压机；压机包括框式机架3，框式机架3上有支撑平台4，支撑平台4上支撑有干袋式高压腔体5，即在高压腔体5内设有用以将压力介质与工件相分隔的干袋6，高压腔体5连接有压力介质增压装置7，干袋式高压腔体5顶部设有盖体8，盖体8下表面有堵头9，橡胶模1置于干袋式高压腔体5内并盖上盖体8后，盖体8下表面的堵头9伸入橡胶模1模腔，且堵头9下表而与橡胶模1模腔内的磁粉上表面接触，加压时，盖体8的上表面与框式机架3的上横梁的下表面接触，干袋式高压腔体5的下表面与支撑平台4的上表面接触，这样，使加盖盖体8后的高压腔体5限位于框式机架3的上横梁的下表面与支撑平台4的上表面之间。

具体实施时，烧结磁体压力成型设备还包括振动台11，橡胶模1在加料时位于振动台11上，橡胶模1配置有压板12，压板12的下表面设有压头13，橡胶模1内的磁粉在振动台11上被振实后，压板12置于橡胶模1上并使压头13伸入橡胶模1模腔，压板12下压，直至压板12与橡胶模1的上表面接触，被振实且充满橡胶模1模腔的磁粉被压头13向下压实；压头13的长度为5－25mm。烧结磁体压力成型设备还配置有磁粉加料机构14，磁粉加料机构14位于振动台11上方。取向磁场装置2能上下伸缩，需取向时伸下而罩住橡胶模1，完成对橡胶模1内磁粉的取向，然后取向磁场装置2上缩，这样，方便操作。

与高压腔体5连接的压力介质增压装置7置于移动小车10上，通过移动小车10的往复运动，使干袋式高压腔体5在支撑平台4上往复运动，从而实现干袋式高压腔体5在加压工位和装料、卸料工位之间的变换，方便高压腔体5的装、卸料；工作时，先将高压腔体5从机架3上横梁正下方的加压工位移出至装料工位，对高压腔体5装料，即将填充有磁粉的橡胶模1装入高压腔体5，然后，将高压腔体5移至加压工位，加压完成后再从加压工位移出至出料工位，进行卸料，即将橡胶模1从高压腔体5内取出（如图5－8所示）。高压腔体5采用下装料结构，即干袋式高压腔体5底部敞口，敞口内置有底板17，加料油缸15的活塞杆端部固定有支撑板16，加料时，加料油缸15上升将支撑板16顶至与支撑平台4齐平，高压腔体5被移至支撑板16上，加料油缸15下降带动支撑板16及其上的高压腔体5底部敞口内的底板17一同下降，将橡胶模1置于底板17上，加料油缸15再次上升，将底板17及其上的橡胶模1顶入高压腔体5，高压腔体5移至加压工位；卸料时，高压腔体5被移至支撑板16上，加料油缸15下降带动支撑板16及其上的底板17、底板17上的橡胶模1一同下降而退出高压腔体5。

盖体8由上下两部分构成，上部分由金属材料制成，下部分由硬橡胶制成。底板17由上下两部分构成，上部分由硬橡胶制成，下部分由金属材料制成。橡胶模1在高压腔体5内呈上下多层排列，上下相邻橡胶模1之间，上位橡胶模的底面作为下位橡胶模的盖体，并在上位橡胶模底面设有能伸入下位橡胶模模腔的堵头9。为了减少氧化，提高性能，整个设备用外罩密封起来，充入氮气。

整个设备工作时，将橡胶模1置于振动台11上，磁粉加料机构14向橡胶模1内加入磁粉，磁粉振实后再用压板12将磁粉压实，达到所需密度；将橡胶模1置于取向磁场装置2下方，取向磁场装置2伸下，完成取向；干袋式高压腔体5移至装料工位，橡胶模1装入高压腔体5内（从高压腔体5的上口装入，或采用上述的下装料结构，从高压腔体5的下口装入），加盖盖体8，然后移至加压工位；加压完成后再移至卸料工位，橡胶模1从高压腔体5内取出。