薄膜干袋磁场等静压机的制作方法

本发明涉及磁粉成型设备，特别涉及用于磁粉成型的等静压机，具体为一种薄膜干袋磁场等静压机。

背景技术：

目前，烧结的各向异性磁粉成型，最常用的工艺是先用磁场压机进行磁场取向预成型，再用等静压机进行等静压以改善密度。各向异性磁粉预成型需要磁场取向，压力方向与取向磁场方向平行，称之为平行压磁场压机；压力方向与取向磁场方向垂直，称之为垂直压磁场压机；不论是平行压还是垂直压都会在一定程度上破坏磁场取向，平行压对磁场取向的破坏尤其突出。而且先预成型再等静压，增加了工序自然增加了成本，并且目前一般的等静压机只能手工操作，劳动量大，效率低难以实现自动化。

磁场取向等静压成型装置，应称之为磁场等静压机。唯有等静压取向成型不破坏磁场取向，而且密度均匀。按照现行的磁粉成型工艺，磁粉的取向度为90-92%，采用等静压取向成型，其取向度可达95%以上，这就意味着等静压取向磁体的磁能积能提高1-2MGo，差不多一个质量等级。

但直至目前等静压磁场取向成型还只能是个理想，不论中国还是外国尽管有不少关于磁场等静压的实验研究，但还没有可以在实际工业化生产中应用的定型的磁场等静压设备。所以如此是因为以下几方面的原因：

1） 磁场等静压机首先要有足够的取向磁场，像烧结钕铁硼取向磁场至少要大于1.5T，用脉冲磁场取向虽然磁场强度高，脉冲线圈占用的体积小，但脉冲宽度窄，取向时间太短，取向难以保持，而且磁场的分布不均匀；若用静磁场取向，由于等静压必须在密封的超高压容器里进行，按照现有等静压机高压腔结构，很难布置能产生较高取向静磁场的磁极。

2） 等静压必须使用模具，模具的作用一是使粉体保持所需要的形状，二是传递静压力，三是起密封作用，把粉体与液体压力介质相隔离，但现有的等静压模具技术无法压制非圆形的工件，原因是现有的非园模具传递静压力不均匀，会把平面压成弧面。而大量的磁体形状是非园的。即使是圆柱形的磁体，在圆柱的两端也会产生较大的变形，这些变形不仅会造成磁粉材料的浪费，也会造成变形部分取向度的不均匀。

技术实现要素：

本发明解决现有磁场等静压机无法压制非圆形工件、效率低难以实现自动化，以及取向磁场强度较低的问题，提供一种薄膜干袋磁场等静压机。

本发明是采用如下技术方案实现的：薄膜干袋磁场等静压机，包括机架，机架为框式结构，机架顶部设置有上油缸，机架中部设置有工作台，工作台上放置有等静压模具，上油缸的活塞杆穿过框式机架的上梁并在其端部固定有等静压模具的封口压柱，在等静压模具的上方和下方分别设置有取向电磁场装置；等静压模具包括高压腔体和高压腔体内的干袋，干袋由上部的与高压腔体内壁密封连接的支撑连接部分和下部的工作部分构成；高压腔体内还固定有多孔透气的刚性靠模，干袋的工作部分位于靠模模腔内，干袋的工作部分为薄膜材料制成，干袋的工作部分的形状、容积大小与靠模的模腔相配适，使得加入干袋的粉体震实或捣实后的形状与靠模的模腔形状一致；在机架之外还有调压油缸，调压油缸通过高压软管与高压腔体的内腔连通，高压腔体外圆下部有环状凸台，环状凸台之外有气缸套，环状凸台之上有气缸盖，气缸套和气缸盖紧固在工作台上，高压腔体外圆下部的环状凸台与气缸套内壁滑动配合成为驱动高压腔体运动的活塞，气缸套上开有与活塞下腔相通的气孔，气缸盖上开有与活塞上腔相通的气孔。两个气孔交替提供压缩空气，便可实现高压腔体的上下震动。

该薄膜干袋磁场等静压机的工作过程如下：

1）调压油缸通过高压软管向高压腔体内提供负压，在大气压的作用下干袋的工作部分紧贴在靠模上。

2）使用定量加料装置向干袋内徐徐加料，与此同时向与高压腔体活塞上、下腔相通的两个气孔交替提供压缩空气，驱动高压腔体上下震动，加料完成后震动停止，此时干袋内的磁粉达到震实密度，充满模腔。

3）上油缸下行，驱动封口压柱下行直至其下平面紧贴干袋支撑连接部分而封住高压腔体上口。

4）取向电磁场装置通电，在等静压模具的模腔内形成强大的取向磁场。

5）调压油缸通过高压软管向高压腔体内提供的压力转换为正压力并逐步把压力提高到超高压（100-300MPa）达到设定压力后保压一段设定的时间。

6）取向电磁场装置断电再充适当的反向电流，为已取向成型的磁体退磁。

7）调压油缸逐步降低压力，高压腔体泄荷直至回复负压。

8）之后上油缸上行，用自动装置或手工取出已成型的磁体。

9） 用自动装置或手工清理模腔，准备下一次工作循环。

本发明所述的薄膜干袋磁场等静压机，使用薄膜干袋并增设了震实机构，在负压的作用下，薄膜干袋紧贴多孔透气硬质材料制作的靠模，徐徐加料过程伴随震动磁粉获得均匀的稳定的震实密度和精密的外形，即靠模模腔的形状减去干袋薄膜的厚度，不但有利于提高被加工磁材的质量，还提高了自动化程度，提高了加工效率。薄膜干袋使用柔软的高强度的弹性材料制作，在强度允许的条件下会做得尽量的薄。在进行等静压的时候，靠模本身的作用只是让液体压力介质通过并不参与压力传递过程，参与压力传递的只有干袋薄膜，柔软弹性薄膜压力传递的损失为零，保证了静压传递的均匀性，已具有均匀震实密度的粉体在均匀静压力的作用产生变形是线性的，从而保证了非圆工件的可靠压制。

附图说明

图1为本发明一种工作状态下的结构示意图；

图2为本发明另一种工作状态下的结构示意图；

图3为等静压模具的结构示意图。

图中：1－机架，2－上油缸，3－工作台，4－封口压柱，5－高压腔体，6－干袋，7－靠模，8－调压油缸，9－气缸套，10－气缸盖，11－环状凸台，12、13－气孔，14－上电磁线圈，15－上磁轭板，16－下铁芯，17－下电磁线圈，18－铁芯导套，19－靠模支架，20－侧油缸，21－滑块。

具体实施方式

薄膜干袋磁场等静压机，包括机架1，机架1为框式结构，机架1顶部设置有上油缸2，机架中部设置有工作台3，工作台3上放置有等静压模具，上油缸2的活塞杆穿过框式机架的上梁并在其端部固定有等静压模具的封口压柱4，在等静压模具的上方和下方分别设置有取向电磁场装置；等静压模具包括高压腔体5和高压腔体内的干袋6，干袋6由上部的与高压腔体内壁密封连接的支撑连接部分和下部的工作部分构成；高压腔体5内还固定有多孔透气的刚性靠模7，干袋6的工作部分位于靠模7模腔内，干袋6的工作部分为薄膜制成，干袋6的工作部分的形状、容积大小与靠模7的模腔相配适，使得加入干袋的粉体震实或捣实后的形状与靠模的模腔形状一致；在机架1之外还有调压油缸8，调压油缸8通过高压软管与高压腔体5的内腔连通；高压腔体5外圆下部有环状凸台11，环状凸台11之外有气缸套9，环状凸台11之上有气缸盖10，气缸套9和气缸盖10紧固在工作台3上，高压腔体5外圆下部的环状凸台11与气缸套9内壁滑动配合成为驱动高压腔体运动的活塞，气缸套9上开有与活塞下腔相通的气孔12，气缸盖10上开有与活塞上腔相通的气孔13。

具体实施时，等静压模具上方的取向电磁场装置包括套于封口压柱4上即以封口压柱4为其铁芯的上电磁线圈14，水平固定于机架1内框两侧的上磁轭板15，上电磁线圈14的上端固定于上磁轭板15上，上磁轭板15上开有使封口压柱4自由穿过的通孔，封口压柱4的下端制成能伸入高压腔体5并与高压腔体5内壁配合的压头；等静压模具下方的取向电磁场装置包括位于工作台3下方、机架1内框底面上的下铁芯16和套于下铁芯16上的下电磁线圈17，工作台3上开有使下铁芯16穿过的通孔，下铁心16的上端密封伸入高压腔体5的下口（即密封堵住高压腔体5的下口）；上电磁线圈14和下电磁线圈17的规格相同，上油缸2、封口压柱4、下铁芯16及等静压模具的轴线共线； 这样，经机架1、上磁轭板15、封口压柱4、下铁芯16形成上电磁线圈14和下电磁线圈17的磁路，封口压柱4的压头和下铁芯16的上端深入高压腔体分别作为密封高压腔体的盖和堵头，并作为磁极在高压腔体内形成强大的取向磁场。上电磁线圈14 的内圈固定有套在封口压柱4 外面的铁心导套18。机架1采用钢丝缠绕结构。在高压腔体5内固定有靠模支架19，通过靠模支架19将靠模7固定于高压腔体5内。高压腔体5、气缸套9和气缸盖10由无磁材料制成，以进一步提高取向磁场强度。

进一步地，干袋6的工作部分的形状、容积大小与靠模7的模腔相一致，使干袋的工作部分在负压的作用下沿靠模的模腔内壁张紧铺展（即不产生折叠或皱折），进一步减小干袋的工作部分对粉体初装震实或捣实后的形状的影响。制成干袋的薄膜的含义是指其厚度相比现有干袋薄得多。从均匀传递静压力的角度，薄膜越薄越好。考虑到强度问题，其薄厚的选择和工件的大小有关，大的工件薄膜干袋就要厚一些。其厚度可在0 .1-2mm范围选择。薄膜干袋可选用现有干袋的橡胶材料或工程塑料制做，但要求强度更高一些，譬如选择高强度的橡胶薄膜或塑料薄膜，也期待更好的新材料出现。以上有关干袋薄膜的内容属于本领域技术人员的公知常识或常规选择，所以本申请“薄膜”的概念对本领域技术人员来讲是清楚的。具体实施时，靠模7由多孔透气金属材料制成。

具体实施时，制成干袋6工作部分的薄膜为弹性薄膜。这样，可减少对干袋工作部分的苛刻尺寸、形状要求，在震实或捣实及负压作用下通过弹性变形而沿靠模的模腔内壁张紧铺展，从而更容易实现干袋薄膜工作部分的张紧铺展。譬如选择生产避孕套或气球的材料制作薄膜干袋就是个不错的选项。

在机架1上还固定有两个侧油缸20，两个侧油缸20的活塞杆端部固定有滑块21，当封口压柱4被驱进入高压腔体5后，两个侧油缸20驱动两个滑块21进入封口压柱4上端面与机架1内框上平面之间。机架1顶部的上油缸2如果不是专门设计的超高压油缸，在加压工作状态下通常无法支撑高压腔体内的压力介质对封口压柱4的压头下端面产生的巨大轴向力；通过增加上述结构，高压腔体内加压时压力介质对薄膜干袋6和磁粉产生的巨大轴向力作用在封口压柱4的压头下端面上，这个力又通过滑块21传递到机架1上。高压腔体泄荷后，侧油缸20又驱动滑块21复位，滑块21复位后，上油缸2又可以驱动封口压柱4复位。

薄膜干袋磁场等静压机的工作过程如下：

1） 调压油缸8通过高压软管向高压腔体5提供负压（0—-0.1Mpa），在大气压的作用下干袋6的工作部分紧贴在靠模7上。调压油缸8的作用是调控高压腔体的压力从负压到超高压，从结构上它与普通的增压油缸并无原则的差别，准确的说调压油缸是普通增压油缸的变通使用。调压油缸在它整个行程的某个中间位置上，高压腔及与高压腔体通过高压软管连接的增压腔内充满压力介质，此时高压腔体内的压力介质压力为零，如果调压油缸的活塞前进就为高压腔体加压，后退则为高压腔体减压成为负压。

2）使用定量加料装置向干袋6徐徐加料，与此同时向与活塞上、下腔相通的两个气孔12、13交替提供压缩空气，驱动高压腔体5上下震动，加料完成后震动停止，此时干袋内的磁粉达到震实密度，充满模腔。

3）上油缸2下行，驱动封口压柱4下行直至其压头下平面紧贴薄膜干袋6封住高压腔体5上口，接着两个侧油缸20驱动两个滑块21插在封口压柱4上端面与机架1内框上平面之间。

4）上、下电磁线圈14、17通电，在等静压模具的模腔内形成强大的取向磁场。

5）调压油缸8通过高压软管向高压腔体5提供的压力转换为正压力并逐步把压力提高到超高压（100-300MPa）达到设定压力后保压一段设定的时间。

6）上、下电磁线圈14、17断电再充适当的反向电流，为已取向成型的磁体退磁。

7）调压油缸8逐步降低压力，高压腔体5泄荷直至回复负压。

8）两个侧油缸20驱动两个滑块21复位，之后上油缸2上行，驱动封口压柱4复位。

9）用自动装置或手工取出已成型的磁体。

10）用自动装置或手工清理模腔，全部工作循环完成。