一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，包括真空熔炼、初粉碎、中粉碎、细粉碎、脱液、烘干、筛分、退火处理、绝缘包覆、压制成型和热处理等步骤。采用上述制备工艺后，软磁铁芯为一体竖向成型压制，成型压力低，具有更高的成型密度、电阻率、初始磁导率、饱和磁感应强度和频谱特性，且损耗低。另外，软磁铁芯的表面光洁度好，横截面为正圆形，使一定尺寸的铁芯具有更大的电感量，为线圈提供更高的点火能量。
【专利说明】
一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车发动机点火系统，特别是一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工 〇
【背景技术】
[0002] 在汽车发动机点火系统中，点火线圈是为点燃发动机汽缸内空气和燃油混合物提 供点火能量的执行部件。它基于电磁感应的原理，通过关断和打开点火线圈的初级回路，初 级回路中的电流增加然后又突然减小，这样在次级就会感应产生点燃所需的高电压。点火 线圈可以认为是一种特殊的脉冲变压器，它将10-12V的低电压转换成25000V或更高的电 压。目前，较典型的为开磁路笔式点火线圈，其包括构成点火线圈磁路的开放式铁芯、绕在 铁芯上的次级铜线绕组和绕于次级绕组外侧的初级线圈绕组。主要是通过初级线圈绕组的 电流作为磁场储存。当初级线圈绕组电流突然被切断（通过功率晶体管断开电路接地端） 时，磁场衰减，使次级线圈绕组产生感应电动势，该感应电动势的电压足以使笔式线圈放 电，我们称其为电感放电式点火。另外也有电容放电式点火系统，通常被称为CDI点火方 式。
[0003] 点火线圈中铁芯是核心部件，铁芯的电感量直接影响到线圈的点火能量。
[0004] 2014年1月1日公开的申请号为201310273684.8的中国发明专利申请，其发明创造 的名称为"一种汽车火花塞点火器铁芯组"，其中第一铁芯是由多层电工钢带的冲片料带叠 成并连在一起的分段铁芯折叠成封闭形状的环形铁芯;每层冲片料带由4个分段及连接区 组成，第一分段和第二分段、第二分段和第三分段、第三分段和第四分段之间由连接区连 接，而第一分段和第四分段的外侧相对的位置上分别设计成凸台及凹槽以便铰接锁紧；电 工钢带的晶粒方向与四个分段的长度方向一致;第二铁芯安装在上面提到的连接成环的第 一铁芯里面，它也是由多层电工钢冲片料带叠压而成，并且其长度方向与电工钢晶粒方向 一致。从而具有节省材料以及降低成本的优点。
[0005] 2013年2月27日公开的申请号为"201210485879.4"的中国发明专利申请，其发明 创造的名称为"一种汽车点火线圈铁芯级进模自动冲压计数叠片铆压成型的方法"，其主要 由冲床压铆机、单片机及电控柜、料带固定卷放装置、余料带收卷装置组成，在电控柜中设 有单片机，在级进模上设有接近传感器开关、电磁阀利用接近传感器开关进行记忆计数，设 定要求数值，由单片机数值设置输出信号，控制电磁阀，电磁阀输出控制气缸实现叠片计 数，还在级进模内设置一个防错纠正传感器，即防错纠正按钮，控制冲床和级进模停止工 作，对设备进行调整正确后，重新开始连续冲压工作。本发明提高生产效率10倍，只需1人操 作，产品合格率从原来的85%-90%提高到99.7%，降低了生产成本。
[0006] 上述两件专利申请中，汽车点火线圈铁芯均采用硅钢片叠放后，铆压成型的方法 进行制备。硅钢片在叠片及铆压成型时，叠片容易错位，片与片之间有铆压间隙及铆压损伤 等，故导致汽车点火线圈铁芯的电阻率低下，初始导磁率及磁感应强度低，损耗高，高频响 应较差，铁芯的电感量较小，从而导致线圈的点火能量小。
[0007] 另外，目前，软磁铁芯的制作工艺都是采用水平固定压制法，具体过程为:将凹模 固定在模架上，凹模内装上铁粉，采用上冲和下冲一起压制，其中，下冲为一半圆柱形，固 定不动，凹模也固定不动，上冲也为一半圆柱形，通过上冲的上下移动完成压制过程。因为 整根铁芯由两个半圆柱形拼合而成，两半圆之间总是存在一定的接口，不能形成一个完整 的圆，使铁芯的电感量较小，从而导致线圈的点火能量小。同时，铁芯地横截面为类似椭圆 形，并且中间有较宽的接缝，表面光洁度差。铁芯采用纯铁粉制作，具有较低的电阻率，低的 饱和磁感应强度，较大的损耗，且高频响应较差。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种汽车点火线圈 用软磁铁芯的制备工艺，该汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺为一体竖向成型压制，成 型压力低，具有更高的成型密度、电阻率、初始磁导率、饱和磁感应强度和频谱特性，且损耗 低。另外，软磁铁芯的表面光洁度好，横截面为正圆形，使一定尺寸的铁芯具有更大的电感 量，为线圈提供更高的点火能量。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，软磁铁芯的形状为圆柱体;软磁铁芯的组 分及含量，按重量百分比计，包括:Ni 2-4%;Ti 0.2-0.3%;Co 0.1-0.3%;P 0.15-0.4%;Sn 0.1-0.3%;V 0.1-0.3%;酚醛树脂 1-2%;余量为铁。
[0010] 软磁铁芯按照如下工艺进行制备： 第一步，真空熔炼:将铁块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
[0011] 第二步，初粉碎:将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
[0012] 第三步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第二步初粉碎的合金放入风选砂磨机 内，再按照配比，依次加入Ti、Co、P、Sn和V，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
[0013] 第四步，细粉碎:在酒精保护氛围下，将第三步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行 细粉碎。
[0014] 第五步，脱液、烘干:使用离心机对第四步细粉碎的合金粉，进行脱液;再利用烘箱 将脱液后的合金粉进行烘干。
[0015] 第六步，筛分:对第五步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
[0016] 第七步，退火处理:在氢氮混合气氛下，将第六步筛分完成的合金粉使用推舟炉进 行退火处理。
[0017] 第八步，绝缘包覆:将第七步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按 照配比加入酚醛树脂和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。
[0018] 第九步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁 芯一体成型压制。
[0019] 第十步，热处理:将第九步压制成型的软磁铁芯进行热处理。
[0020] 所述第七步中，退火处理的温度为800-1200°，保温2-4小时。
[0021]所述第十步中，热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
[0022]所述绝缘包覆搅拌桶的加热温度为55-65°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包 覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转。
[0023] 圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm2,成型温度为60-200。。
[0024] 本发明采用上述制备工艺后，软磁铁芯为一体竖向成型压制，成型压力低，具有更 高的成型密度、电阻率、初始磁导率、饱和磁感应强度和频谱特性，且损耗低。另外，软磁铁 芯的表面光洁度好，横截面为正圆形，使一定尺寸的铁芯具有更大的电感量，为线圈提供更 高的点火能量。
【具体实施方式】
[0025]下面就具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0026] 实施例1 一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，软磁铁芯的形状为圆柱体;软磁铁芯的组 分及含量，按重量百分比计，包括:Ni 2%;Ti 0.2%;C〇 0.1%;P 0.15%;Sn 0.1%;V 0.1%;酚 醛树脂1 %;余量为铁。其中，C彡0.02%，0彡0.15%。
[0027]软磁铁芯按照如下工艺进行制备： 第一步，真空熔炼:将铁块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
[0028]第二步，初粉碎:将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
[0029]第三步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第二步初粉碎的合金放入风选砂磨机 内，再按照配比，依次加入Ti、Co、P、Sn和V，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
[0030]第四步，细粉碎:在酒精保护氛围下，将第三步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行 细粉碎。
[0031 ]第五步，脱液、烘干:使用离心机对第四步细粉碎的合金粉，进行脱液;再利用烘箱 将脱液后的合金粉进行烘干。
[0032] 第六步，筛分:对第五步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
[0033] 第七步，退火处理:在氢氮混合气氛下，将第六步筛分完成的合金粉使用推舟炉进 行退火处理。退火处理的温度为800°，保温2-4小时。
[0034] 第八步，绝缘包覆:将第七步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按 照配比加入酚醛树脂和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。绝缘包覆搅拌桶的 加热温度为55-65°，优选为60°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热 装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转，从而能够防止合金粉粘壁，加热温度更为均 匀。包覆完成后，在低于40°时，方可将绝缘包覆桶内的合金粉取出。绝缘包覆后的合金粉颗 粒分布需满足：100-200目10-20%，200-300目40-50%，余量为300目以下颗粒。
[0035] 第九步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁 芯一体成型压制。圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm 2,成型温度为 60-200° 〇
[0036]第十步，热处理:将第九步压制成型的软磁铁芯进行热处理。热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
[0037] 实施例2 一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，软磁铁芯的形状为圆柱体;软磁铁芯的组 分及含量，按重量百分比计，包括:Ni 3%;Ti 0.25%;C〇 0.2%;P 0.3%;Sn 0.2%;V 0.2%;酚 醛树脂1 · 5%;余量为铁。其中，C彡Ο · 02%，0彡Ο · 15%。
[0038] 软磁铁芯按照如下工艺进行制备： 第一步，真空熔炼:将铁块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
[0039] 第二步，初粉碎:将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
[0040] 第三步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第二步初粉碎的合金放入风选砂磨机 内，再按照配比，依次加入Ti、Co、P、Sn和V，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
[0041] 第四步，细粉碎:在酒精保护氛围下，将第三步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行 细粉碎。
[0042]第五步，脱液、烘干:使用离心机对第四步细粉碎的合金粉，进行脱液;再利用烘箱 将脱液后的合金粉进行烘干。
[0043]第六步，筛分:对第五步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
[0044] 第七步，退火处理:在氢氮混合气氛下，将第六步筛分完成的合金粉使用推舟炉进 行退火处理。退火处理的温度为1000°，保温2-4小时。
[0045] 第八步，绝缘包覆:将第七步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按 照配比加入酚醛树脂和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。绝缘包覆搅拌桶的 加热温度为55-65°，优选为60°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热 装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转，从而能够防止合金粉粘壁，加热温度更为均 匀。包覆完成后，在低于40°时，方可将绝缘包覆桶内的合金粉取出。绝缘包覆后的合金粉颗 粒分布需满足：100-200目10-20%，200-300目40-50%，余量为300目以下颗粒。
[0046] 第九步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁 芯一体成型压制。圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm 2,成型温度为 60-200° 〇
[0047]第十步，热处理:将第九步压制成型的软磁铁芯进行热处理。热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
[0048] 实施例3 一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，软磁铁芯的形状为圆柱体;软磁铁芯的组 分及含量，按重量百分比计，包括:Ni 4%;Ti 0.3%;C〇 0.3%;P 0.4%;Sn 0.3%;V 0.3%;酚醛 树脂2%;余量为铁。其中，C彡0 · 02%，0彡0 · 15%。
[0049]软磁铁芯按照如下工艺进行制备： 第一步，真空熔炼:将铁块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
[0050] 第二步，初粉碎:将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
[0051] 第三步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第二步初粉碎的合金放入风选砂磨机 内，再按照配比，依次加入Ti、Co、P、Sn和V，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
[0052]第四步，细粉碎:在酒精保护氛围下，将第三步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行 细粉碎。
[0053]第五步，脱液、烘干:使用离心机对第四步细粉碎的合金粉，进行脱液;再利用烘箱 将脱液后的合金粉进行烘干。
[0054]第六步，筛分:对第五步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
[0055]第七步，退火处理:在氢氮混合气氛下，将第六步筛分完成的合金粉使用推舟炉进 行退火处理。退火处理的温度为1200°，保温2-4小时。
[0056]第八步，绝缘包覆:将第七步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按 照配比加入酚醛树脂和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。绝缘包覆搅拌桶的 加热温度为55-65°，优选为60°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热 装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转，从而能够防止合金粉粘壁，加热温度更为均 匀。包覆完成后，在低于40°时，方可将绝缘包覆桶内的合金粉取出。绝缘包覆后的合金粉颗 粒分布需满足：100-200目10-20%，200-300目40-50%，余量为300目以下颗粒。
[0057]第九步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁 芯一体成型压制。圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm2,成型温度为 60-200° 〇
[0058]第十步，热处理:将第九步压制成型的软磁铁芯进行热处理。热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
[0059] 试验验证 将本申请的汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，以μ e60为例，使用同一台LCR数字电 感表、密度测试仪及功耗仪在1 OOKHz时，进行初始磁导率、成型密度、磁感应强度的测试。 [0060]同时，采用现有技术，如【背景技术】中硅钢片，作为对照例。
通过以上试验，可见本发明的优势明显，便于广泛推广应用。
[0062]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这 些等同变换均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，其特征在于:包括如下步骤： 第一步，真空熔炼:将铁块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸； 第二步，初粉碎:将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎； 第三步，中粉碎:在氮气保护氛围下，先将第二步初粉碎的合金放入风选砂磨机内，再 按照配比，依次加入Ti、Co、P、Sn和V，开启风选砂磨机，进行中粉碎； 第四步，细粉碎:在酒精保护氛围下，将第三步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行细粉 碎； 第五步，脱液、烘干:使用离心机对第四步细粉碎的合金粉，进行脱液;再利用烘箱将脱 液后的合金粉进行烘干； 第六步，筛分:对第五步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分； 第七步，退火处理:在氢氮混合气氛下，将第六步筛分完成的合金粉使用推舟炉进行退 火处理； 第八步，绝缘包覆:将第七步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按照配 比加入酚醛树脂和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆； 第九步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁芯一 体成型压制； 第十步，热处理:将第九步压制成型的软磁铁芯进行热处理。2. 根据权利要求1所述的汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，其特征在于:所述第七 步中，退火处理的温度为800-1200°，保温2-4小时。3. 根据权利要求1所述的汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，其特征在于:所述第十 步中，热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。4. 根据权利要求1所述的汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，其特征在于:所述绝缘 包覆搅拌桶的加热温度为55-65°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加 热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转。5. 根据权利要求1所述的汽车点火线圈用软磁铁芯的制备工艺，其特征在于:所述第九 步中，圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm 2,成型温度为60-200°。
【文档编号】B22F3/02GK106024257SQ201610493527
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】陈凌, 王琰, 任琪, 程晓
【申请人】无锡康柏斯机械科技有限公司