一种连续式生产热挤压辐射环的方法与流程

本发明涉及磁性材料制造技术领域，尤其涉及一种连续式生产热挤压辐射环的方法。

背景技术：

随着自动化技术的推广，对永磁电机的需求越来越大，一般来说，永磁电机需要的是一个径向环形磁场。获得径向磁场可以通过拼接磁瓦或者制备辐射环的方法来达成。辐射环所获得的磁场波形更加趋向于马鞍波，电机运行更平稳，目前高端电机如eps转向电机等均选用辐射取向磁环。

目前，制备辐射取向磁环主要有以下两种方式：

(1)常规烧结辐射环工艺：磁粉在线圈或者脉冲产生的辐射磁场中取向的同时通过压机压制出辐射取向生坯，再通过真空烧结、时效处理及后加工等多道工序制备成产品。但是，烧结辐射环磁体烧结收缩率大(达30％)，加上生坯的密度均匀性较差，变形开裂是不可避免的，存在磁场取向不稳定、易开裂、后加工切削量大、内外圆不同心等一系列问题；

(2)热压热变形工艺生产辐射环：不使用重稀土就可实现与烧结磁体媲美的磁性能，采用热压热变形工艺生产辐射取向磁环可以实现近净尺寸成型，可以有效抑制磁环的变形开裂，一般分成三步：冷压、热压和热变形。先将磁粉预压后放入热压模具中压制成致密磁体，再将磁体转移至热变形模具中变形成所需形状的磁体。热压热变形钕铁硼辐射环具有取向度高、耐蚀性好、矫顽力高和近终成型等优点。但是，存在不能连续生产的问题，一模只能生产一只或者两只辐射环，而且需要去头尾料，导致生产效率较低，并且浪费一定的原料。

综上所述，烧结辐射环易开裂、成品率低，采用此法生产的厂家很少；热压热变形法成品率高、性能好，但是材料利用率和生产效率较低。

技术实现要素：

本发明为了克服现有生产热压热变形辐射环效率低、原材料利用率和成品率不高的问题，提供了一种成型效率高、成品合格率高、取向均匀的连续式生产热挤压辐射环的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种连续式生产热挤压辐射环的方法，包括以下步骤：

(1)利用熔体快淬技术制备纳米复相快淬带，并经均质化处理及破碎处理，进行磁选和筛选，制成热压磁粉；

(2)在热压磁粉中加入润滑剂并混合均匀得混合料，将混合料由混合机传输至专用挤压机料斗中，当混合料进入料仓后，通过蜗杆将混合料传送到已预热的挤压筒内预压，使挤压筒内混合料填充密实；

(3)通过挤压嘴将经步骤(2)填充密实的混合料送入连续式热挤压模具中，所述连续式热挤压模具包括热挤压模具本体，分流梭，口模和定径套；所述分流梭通过分流梭支架固定于热挤压模具本体内，所述分流梭支架内设有若干均匀间隔分布的分流梭支架臂，所述分流梭的前端通过分流梭支架臂卡接于分流梭支架内；所述分流梭与热挤压模具本体之间的空腔形成热压区和变形区；所述热挤压模具本体外环绕有热压加热线圈，所述口模外环绕有热变形线圈；所述挤压模具本体与口模通过第一螺母固定连接，所述口模与定径套通过第二螺母固定连接；所述经步骤(2)填充密实的混合料经过分流梭支架臂后，进入热压区压制成全密度合金，随后进入变形区，经口模定型，得到热挤压辐射环；经过定径套，按成品要求切割成所需长度，即制备得到热挤压辐射环。

本发明的一种能连续生产辐射环的方法，在保证具有较高磁体性能和成品率的同时，有较高的生产效率和材料利用率。本发明结合了热压热变形法制备辐射环的优点，利用高温下压力对钕铁硼磁体的晶粒产生定向排列的原理，通过连续式热挤压模具的设计使压力方向按照辐射取向排列，制备辐射取向磁环，同时又能实现连续生产。因磁粉在热压和变形阶段均在热挤压磨具中，不与空气接触，此方法生产热挤压辐射不需要气体保护。通过本方法生产的热挤压辐射环可以根据需要截取不同长度的磁环，具有成型效率高、成品合格率高、取向均匀等特点，同时不需要后期烧结及时效处理，后加工磨削量少，大大提高了生产效率。

作为优选，步骤(2)中，所述润滑剂选自碳粉，moo2和石蜡中的一种或几种。

作为优选，步骤(2)中，所述润滑剂在热压磁粉中的添加量为0.5～1wt％。

作为优选，步骤(2)中，所述挤压筒内的预热温度为35～50℃，预压压力为10～50mpa。

作为优选，步骤(3)中，所述热压区温度控制在550～650℃；所述变形区的温度控制在700～800℃。

作为优选，步骤(1)中，所述热压磁粉的平均粒度控制在90～100目。

作为优选，步骤(4)中，所述定径套内通有冷却水。

作为优选，步骤(3)中，所述分流梭的中心轴的尺寸可调节；所述分流梭的中心轴的直径控制在20～40mm。

作为优选，步骤(3)中，所述口模的直径的尺寸可调节；所述口模的直径控制在25～45mm。

本发明所用连续式热挤压模具可以通过定制不同的口模直径和分流梭的芯轴直径的组合来制备不同大小和厚度的热挤压辐射环，应用范围广，适合大批量产业化生产。

作为优选，步骤(1)中，纳米复相快淬带的制备工艺为：将按照质量百分比配置好的原料放入感应炉中熔炼得铸锭，将熔炼好的铸锭加热熔融到1300℃时，向冷却辊喷熔液，冷却辊的速度控制在10～30m/s，保护气氛为ar气，即制得纳米复相快淬带。

因此，本发明具有如下有益效果：本发明巧妙地将热挤压辐射环的热压和热变形放在同一模具中的不同段中进行，解决了热压辐射环不能连续生产的问题，该方法成品率和材料利用率高、取向均匀、后期加工磨削量少、能大幅度降低生产成本和操作手续，适合自动化批量生产。

附图说明

图1是本发明的连续式热挤压模具的结构示意图。

图2是图1中分流梭的主视图。

图3是图1中分流梭的左视图。

图中：分流梭1，热挤压模具本体2，热压加热线圈3，第一螺母4，口模5，定径套6，热变形线圈7，第二螺母8，分流梭支架9，芯轴10，分流梭支架臂11，热压区12，热变形区13。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。

如图1-3所示，本发明连续式生产热挤压辐射环的方法中，所用连续式热挤压模具包括分流梭1，热挤压模具本体2，口模5和定径套6；分流梭通过分流梭支架9固定于热挤压模具本体内，分流梭支架内设有若干均匀间隔分布的分流梭支架臂11，分流梭的前端通过分流梭支架臂卡接于分流梭支架内；分流梭与热挤压模具本体之间的空腔形成热压区12和变形区13；热挤压模具本体外环绕有热压加热线圈3，所述口模外环绕有热变形线圈7；挤压模具本体与口模通过第一螺母4固定连接，口模与定径套通过第二螺母8固定连接。该连续式热挤压模具可以通过定制不同的口模直径和分流梭的芯轴10直径的组合来制备不同大小和厚度的热挤压辐射环。

实施例1

(1)按照以下质量百分含量配制原料nd21.452％，pr0.42％，co0.67％，b0.98％，al0.479％，cu0.11％，nb1.159％，余量为fe，放入感应炉中熔炼得铸锭，将熔炼好的铸锭加热熔融到1300℃时，向冷却辊喷熔液，冷却辊的速度控制在20m/s，保护气氛为ar气，制得纳米复相快淬带，并经均质化处理及破碎处理，进行磁选和筛选，制成平均粒度为90目的热压磁粉；(2)在热压磁粉中添加1wt％的石墨粉，混合均匀后从混合机传送至专用挤出机的料仓中，蜗杆将物料传送到已预热至35℃的挤压套筒内，粉末经蜗杆和挤压套筒的30mpa的压力预压，使挤压套筒内物料填充密实；

(3)挤压密实的粉末通过挤压嘴进入连续式热挤压模具中，经过分流梭支架臂后粉料进入热压区，热压区温度设定为600℃，粉末在热压区压制成全密度合金。随后热压磁体进入热变形区，热变形区温度设定为700℃，热压磁体经过热变形区后形成内外径与成品一致的热挤压辐射环。其中芯轴直径38mm、口模直径42mm。最后经过水冷定径套，按成品要求切割成所需长度(55mm)，即制备得到热挤压辐射环。

通过如上方法制备的热挤压辐射环的内径38mm、外径42mm、高55mm，矫顽力大于20k0e，磁能积大于45mg0e。

实施例2

(1)按照以下质量百分含量配制原料：nd21.452％，pr0.42％，co0.67％，b0.98％，al0.479％，cu0.11％，nb1.159％，余量为fe，放入感应炉中熔炼得铸锭，将熔炼好的铸锭加热熔融到1300℃时，向冷却辊喷熔液，冷却辊的速度控制在10m/s，保护气氛为ar气，制得纳米复相快淬带，并经均质化处理及破碎成晶粒100μm的粉末；

(2)采用快淬工艺制得快淬粉，粉末平均粒度约100目，将粉末添加0.5wt％的moo2粉末混合均匀后从混合机传送至专用挤出机的料仓中，蜗杆将物料传送到已预热至40℃的挤压套筒内，粉末经蜗杆和挤压套筒的33mpa的压力预压，使挤压套筒内物料填充密实；

(3)挤压密实的粉末通过挤压嘴进入连续式热挤压模具中，经过分流梭的支架臂后粉料进入热压区，热压区温度设定为620℃，粉末在热压区压制成全密度合金。随后热压磁体进入热变形区，热变形区温度设定为730℃，热压磁体经过热变形区后形成内外径与成品一致的热挤压辐射环。其中芯轴直径40mm、口模直径45mm。最后经过水冷定径套，按成品要求切割成所需长度(80mm)，即制备得到热挤压辐射环。

通过如上方法制备的热挤压辐射环的内径40mm、外径45mm、高80mm，矫顽力大于20k0e，磁能积大于45mg0e。

实施例3

(1)按照以下质量百分含量配制原料：nd21.452％，pr0.42％，co0.67％，b0.98％，al0.479％，cu0.11％，nb1.159％，余量为fe，放入感应炉中熔炼得铸锭，将熔炼好的铸锭加热熔融到1300℃时，向冷却辊喷熔液，冷却辊的速度控制在30m/s，保护气氛为ar气，制得纳米复相快淬带，并经均质化处理及破碎成晶粒100μm的粉末；

(2)采用快淬工艺制得快淬粉，粉末平均粒度约90目，将粉末添加0.8wt％的石蜡混合均匀后从混合机传送至专用挤出机的料仓中，蜗杆将物料传送到已预热至43℃的挤压套筒内，粉末经蜗杆和挤压套筒的38mpa的压力预压，使挤压套筒内物料填充密实；

(3)挤压密实的粉末通过挤压嘴进入连续式热挤压模具中，经过分流梭的支架臂后粉料进入热压区，热压区温度设定为650℃，粉末在热压区压制成全密度合金。随后热压磁体进入热变形区，热变形区温度设定为780℃，热压磁体经过热变形区后形成内外径与成品一致的热挤压辐射环。其中芯轴直径20mm、口模直径25mm。最后经过水冷定径套，按成品要求切割成所需长度(90mm)，即制备得到热挤压辐射环。

通过如上方法制备的热挤压辐射环的内径20mm、外径25mm、高90mm，矫顽力大于20k0e，磁能积大于45mg0e。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。