钕铁硼磁性材料的模具、压制成型方法及产品与流程

本发明涉及一种钕铁硼磁性材料的模具、压制成型方法及产品。

背景技术：

钕铁硼磁性材料生产采用粉末冶金工艺，生产过程中使用模具将粉末压实，提高粉末堆积密度以获得一定强度的压坯，并由模具型腔决定压坯的目标形状。该模具主要由三部分组成：上冲头、下冲头、阴模，其工作过程为上下冲头在阴模内对粉末进行压制，压制完成后上冲头脱离退出阴模，然后下冲头将压坯产品顶出阴模，钕铁硼磁性材料粉末压制成型用模具在压制过程中还需要外加强磁场。

钕铁硼磁性材料应用领域广泛，随着各大钕铁硼磁性材料的生产厂家不断追求生产效率的提升，压制工序采用一模一腔的模具结构已经不能满足现有的生产需求，故一模多腔的生产模式开始逐步导入，但是由于制造成本原因及生产者没有模具磁路设计意识，导致模具磁路紊乱出现毛坯变形严重。

目前行业内一模多腔的模具更多应用于圆柱产品，此类模具本质上仍是一模一腔的模具结构。例如中国发明专利cn201510599505.9《一种一模多腔的模具》中提到了一种圆柱一模多腔的模具设计方案，此方案解决了圆柱产品加料不均与导致的圆柱产品斜裂纹的问题，但是其圆柱一模多腔中的多个模腔相互连通，因此本质上还是一模一腔的生产方式，其模具结构不涉及真正意义上的多腔带来的磁路问题。

中国发明专利申请cn201910937021.9《一种钕铁硼磁性材料压制模具》中提到了一种可用于一模多腔的模具，此方案主要解决了一模多腔自由组合切换尺寸的问题，并未解决如何提高产品尺寸一致性及一模多腔磁路问题。

目前行业内生产的一模多腔产品，由于制造成本及没有磁路设计意识，完全套用一模一腔的模具结构，这样的模具结构最边缘的两个腔室的磁场分布较差，这样生产出来的毛坯尺寸变形严重(形变量＞0.8mm)，模具磁路紊乱(各点磁场强度偏差＞100mt)，毛坯变形严重，不仅影响产品收率，加大了磨削的难度，同时也由于磁路紊乱，导致毛坯磁偏角过大，导致一模多腔工艺无法应用于对磁偏角有高要求的产品。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中一模多腔的模具磁路紊乱，生产出来的毛坯变形严重，磁偏角过大的缺陷，提供一种钕铁硼磁性材料的模具、压制成型方法及产品。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种钕铁硼磁性材料的模具，所述模具包括若干个相互独立的模腔，第一导磁板，第二导磁板，第一调整块和第二调整块；

模腔，通过左侧板、右侧板、前挡板和后挡板围成上下开口的空间，并通过隔板分隔成若干个相互独立的模腔；所述隔板与所述左侧板和所述右侧板平行；

当单个模腔的宽度≤60mm时，所述左侧板的厚度为5～12mm；当单个模腔的宽度＞60mm时，所述左侧板的厚度为单个模腔宽度的10％～15％；当超过此范围后，模具磁感线的路径将发生较大的偏转，导致左右方向局部区域磁感线聚集磁场强度增强，出现内腔磁场分布均匀问题；

当单个模腔的宽度≤60mm时，所述右侧板的厚度为5～12mm；当单个模腔的宽度＞60mm时，所述右侧板的厚度为单个模腔宽度的10％～15％；当超过此范围后，模具磁感线的路径将发生较大的偏转，导致左右方向局部区域磁感线聚集磁场强度增强，出现内腔磁场分布均匀问题；

第一导磁板，所述第一导磁板设于所述前挡板的外壁上，所述第一导磁板的位置及个数与所述模腔对应；

第二导磁板，所述第二导磁板设于所述后挡板的外壁上，所述第二导磁板的位置及个数与所述模腔对应；

第一调整块，所述第一调整块设于所述左侧板的外壁上；

第二调整块，所述第二调整块设于所述右侧板的外壁上；

所述第一调整块和所述第二调整块的材料为含铁材料。

本发明通过在模具的左右两侧设置调整块，调整块的磁导率近似于钕铁硼粉末，以调整一模多腔中左右方向最外围两个腔的磁场分布，保证模具内部模腔的磁场均匀性。

其中，所述模腔的个数可根据需要进行设置，例如≥2个，优选2～8个，具体可以根据压机的行程，充磁线圈的大小进行调整。

其中，较佳地，当单个模腔的宽度≤60mm时，所述隔板的厚度为6～12mm；当单个模腔的宽度＞60mm时，所述隔板的厚度为单个模腔宽度的10～20％，隔板厚度设置不合理会带来两个腔室间磁路的干涉问题，导致磁路紊乱。

其中，较佳地，当单个模腔的取向尺寸≤60mm时，所述前档板的厚度为单个模腔的取向尺寸的30％～40％；当单个模腔的取向尺寸＞60mm时，所述前档板的厚度为单个模腔的取向尺寸的15％～20％。当超过此范围后，模具磁感线的路径将发生较大的偏转，导致前后方向出现局部区域磁感线聚集磁场强度增强，出现内腔磁场分布均匀问题。

其中，较佳地，当单个模腔的取向尺寸≤60mm时，所述后档板的厚度为单个模腔的取向尺寸的30％～40％；当单个模腔的取向尺寸＞60mm时，所述后档板的厚度为单个模腔的取向尺寸的15％～20％。当超过此范围后，模具磁感线的路径将发生较大的偏转，导致前后方向出现局部区域磁感线聚集磁场强度增强，出现内腔磁场分布均匀问题。

其中，所述左侧板、所述右侧板、所述前挡板、所述后挡板和所述隔板的材料为非导磁材料。

其中，所述左侧板、所述前挡板、所述右侧板和所述后挡板依次连接围成上下开口的矩形空间或类矩形空间。所述连接可采用本领域常规的连接方式，例如采用一体成型的方式固定连接。

其中，所述隔板可采用本领域常规的连接方式与所述前挡板和所述后挡板连接，例如采用一体成型的方式固定连接。

较佳地，所述第一导磁板的宽度w1为单个模腔宽度的100.5～101.0％，导磁板宽度设计上必须≥单个模腔的宽度，但是当100％＜w1＜100.5％时，磁感线从导磁板经无磁档板进入模腔后，在将模腔四角上出现严重的磁感线聚集情况，导致模腔四角磁场强度严重偏高；当w1＞101.0％时，磁感线以一定角度从导磁板经过无磁档板射入模腔后，射入位置基本处于模腔中心区域，会导致中心区域磁感线聚集磁场强度增强。

较佳地，所述第二导磁板的宽度w2为单个模腔宽度的100.5～101.0％，导磁板宽度设计上必须≥单个模腔的宽度，但是当100％＜w2＜100.5％时，磁感线从导磁板经无磁档板进入模腔后，在将模腔四角上出现严重的磁感线聚集情况，导致模腔四角磁场强度严重偏高；当w2＞101.0％时，磁感线以一定角度从导磁板经过无磁档板射入模腔后，射入位置基本处于模腔中心区域，会导致中心区域磁感线聚集磁场强度增强。

其中，所述第一导磁板的高度与所述前挡板一致，所述第二导磁板的高度与所述后挡板一致。

其中，所述第一导磁板的位置及个数与所述模腔对应是指，所述第一导磁板的个数与所述模腔的个数相同，所述第一导磁板正对所述模腔。同样的，所述第二导磁板的位置及个数与所述模腔对应是指，所述第二导磁板的个数与所述模腔的个数相同，所述第二导磁板正对所述模腔。

其中，较佳地，所述第一调整块和所述第二调整块的材料中，含铁量为50％～80％，所述含铁量指铁的质量占所述含铁材料总质量的质量百分比。

其中，较佳地，所述第一调整块和所述第二调整块的材料中，所述含铁材料包括填充剂和铁。所述的铁可为铁粉；所述填充剂可为本领域常规，与铁粉调配后可形成固体即可，例如硅胶或橡胶。

其中，较佳地，所述第一调整块和所述第二调整块的材料中，所述含铁材料的相对磁导率为1.0～1.2。

较佳地，所述第一调整块的宽度为单个模腔宽度的20％～100％。

较佳地，所述第二调整块的宽度为单个模腔宽度的20％～100％。

其中，所述第一调整块的高度与所述左侧板一致，所述第二调整块的高度与所述右侧板一致。

本发明还提供了一种钕铁硼磁性材料的压制成型方法，使用上述钕铁硼磁性材料的模具进行压制成型，包括：将原料加入至所述模具中，在外加磁场的作用下，使用压制装置对所述模具内的原料进行压制成型和充磁。

其中，所述压制装置可为本领域常规，例如压力机。

其中，具体使用时，所述模具在压制过程中需外加磁场，磁场方向可为本领域常规，例如外加磁场的方向与第一导磁板和第二导磁板的宽度方向垂直。

其中，所述模腔的排列方向与外加磁场的方向垂直。

本发明还提供了一种钕铁硼磁性材料，所述钕铁硼磁性材料采用上述的钕铁硼磁性材料的压制成型方法制得。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为相对位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，除非文中另有说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，单个模腔的宽度指垂直外加磁场方向的尺寸，单个模腔的取向尺寸是指平行外加磁场方向的尺寸。

本发明的积极进步效果在于：本发明模具可避免现有技术中一模多腔模具带来的磁路紊乱的问题，各模腔磁场偏差小(采用高斯计检测各模腔磁场偏差≤30mt)，生产出来的毛坯变形量小(≤0.3mm)，毛坯设计收率得到提升(提升1～3％)，产品的磁偏角小(产品磁偏角＜0.5°)。

附图说明

图1为实施例1中钕铁硼磁性材料的模具的结构示意图。

附图标记说明：

模腔1；

隔板11；

第一导磁板2；

前挡板21；

第二导磁板3；

后挡板31；

第一调整块4；

左侧板41；

第二调整块5；

右侧板51；

固定孔6。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例中钕铁硼磁性材料的模具，包括若干个相互独立的模腔1，第一导磁板2，第二导磁板3，第一调整块4和第二调整块5。

通过左侧板41、右侧板51、前挡板21和后挡板31围成上下开口的空间，并通过隔板11分隔成若干个相互独立的模腔1；隔板11与左侧板41和右侧板51平行。

其中，本实施例中模腔的个数为2个，具体可根据需要进行设置，通常为2～8个。

第一导磁板2设于前挡板21的外壁上，第一导磁板2的位置及个数与模腔1对应，即第一导磁板2正对模腔1；

第二导磁板3设于后挡板31的外壁上，第二导磁板3的位置及个数与模腔1对应，即第二导磁板3正对模腔1；

第一调整块4设于左侧板41的外壁上；

第二调整块5设于右侧板51的外壁上；

第一调整块4和第二调整块5由含铁材料制得，本实施例中采用含铁量为60％的材料，具体可根据需要进行设置，含铁量一般为50～80％即可，具体通过将铁粉与硅胶调配形成固体，相对磁导率为1.05～1.1。

其中，左侧板41、右侧板51、前挡板21、后挡板31和隔板11的材料为非导磁材料。

左侧板41、前挡板21、右侧板51和后挡板31依次连接围成上下开口的矩形空间或类矩形空间，本实施例采用一体成型的方式固定连接，具体地，可将整块非导磁材料通过挖孔割槽的方式得到模腔1、以及放置第一导磁板2、第二导磁板3、第一调整块4和第二调整块5的空间。

单个模腔1宽度a1为25mm，取向尺寸b1为64mm；

隔板11的厚度c为10mm；

左侧板41的厚度d1为10mm，右侧板51的厚度d2为10mm；

前挡板21的厚度e1为12mm，后挡板31的厚度e2为12mm；

第一导磁板2的宽度w1为25.15mm，第二导磁板3的宽度w2为25.15mm；

第一调整块4的宽度c1为25mm，取向尺寸与模腔1一致；

第二调整块5的宽度c2为25mm，取向尺寸与模腔1一致；

隔板11、第一导磁板2、前挡板21、第二导磁板3、后挡板31、第一调整块4、左侧板41、第二调整块5和右侧板51的高度均与模腔1一致，均为145mm。

本实施例模具通过固定孔6与底座相连。

实施例2

使用实施例1的模具进行压制，具体地，在压制过程需外加磁场，外加磁场的方向与第一导磁板2和第二导磁板3的宽度方向垂直，“→”表示模具进行压制时磁场方向。

在钕铁硼成型过程中，将原料钕铁硼粉末倒至上述模具的模腔1中，装入粉末的模具放至压力机电磁铁极头中心，在压力机作用下，上压头向下压制，下压头固定不动，在外压力作用下，粉末取向成型，制得毛坯。

实验结果表明：

1、采用高斯计(日本强力tm801)检测各腔磁场偏差≤30mt；

2、毛坯变形量≤0.3mm，毛坯设计收率提升1％～3％之间，其中，毛坯设计收率指的是成品的重量除以毛坯的重量得到的数值，在相同密度的条件下，毛坯的尺寸余量越大，则毛坯越重，得到的设计收率值越低，例如采用常规模具设计方案的毛坯形变量超过0.6mm，为能磨削切割得到合格的成品，其毛坯各个方向的余量需要增加0.6mm，其毛坯重量就会比本发明中模具生产的毛坯重1～3％左右，设计收率就会低1～3％；

3、采用三维磁距仪检测，产品磁偏角＜0.5°，满足绝大部分产品的需求。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。