湿压大弧度铁氧体磁瓦成型模具的改进设计

湿压大弧度铁氧体磁瓦成型模具的改进设计 湿压大弧度铁氧体磁瓦成型模具的改进设 计 JMagnMaterDevices! 文章缩号:1001—3830(2000)03—0046-03 湿压大弧度铁氧体磁瓦成型模具的改进设计 一 摘要 具改进方法 产品的成品率 1引言 …. :针对湿压大弧度鼓氧体磁瓦生产过程中存在的成品率低的问题,采 用一种模 使得压坯密度分布赶于均匀生产实践明,谊方浩有效地提高了大 弧度磁瓦 关键词:兰垫?瞪圣:密度差:苎 中国分类号:TG749.02,TM277 铁氧体磁瓦的制造方法主要分为干法 工艺和湿法工艺两大类,一般地讲,为获 得较高的磁性能均采用湿法工艺.在国 内,采用湿法工艺生产普通弧度的磁瓦. 其工艺技术已经比较成熟.而对于大弧度 (即内弧中心角大于120.的)磁瓦,成 品率低一直是难于解决的问题.我们知 道,在影响成品率的诸多因素中.压制成 型是至关重要的一环.笔者在生产实践中 经过摸索和研究发现,通过改进模具的结 构,可使大弧度磁瓦的成品率明显提高, 可有效地降低生产成本.本文就这一问题 进行一些探讨 2技术关键 成型是磁瓦生产中极为重要的工序, 在这一工序过程中,模具设计,制造,装 配质量的好坏.成型磁场的大小及分布, 料浆本身的特性及抽水情况等,都对成型 生坯有着不同的影响.在大弧度磁瓦生产 过程中造成废品的主要原因是内弧面与底 收稿日期:1999—12-09 面连接处的隐形裂纹和由此产生的掉块现 象.究其原因,是由于在成型过程中,存 在密度上的明显差异和磁场取向的局部偏 差.面形成的内部应力在烧结过程中因收 缩各向异性,使其内部应力进一步叠加而 形成的.因此,有必要从磁瓦成型密度分 布和磁场取向的特点着手,改进模具结构 以解决大弧度磁瓦成品率低的难题. 2.t模真尺寸的改进 在采用国产100t自动注浆浮动模具压 机生产大弧度磁瓦的模具设计时,首先根 据客户提出的产品尺寸要求和工艺人员给 出的收缩比,进行毛坯的初步设计.然后 以模套,上吸水板,下冲头三个部件设计 为主.改进模具结构设计方法特点之一是 从分析磁瓦压坯密度分布的特点人手,提 出模具结构的设计依据. 我们知道,在压制变截面坯件时,必 须保证整个压坯的密度均匀.否则,在脱 模过程中,密度不同的连接处就会由于应 力的重新分布而产生断层或分层,压坯密 度的不均匀也将使产品烧结时因收缩不一 导致急剧变形而出现开裂?. 2000年6月磁性材料及器件47 为了便于分析,假设采用全自动压 机,自动注浆模具浮动压制的方块形压坯 密度分布是均匀的.那么磁瓦压坯密度分 布如何呢? 由于压缩行程在成型面上各点都一 样,假设料浆不流动,则如图1所示,压 坯OO轴线处和距OO轴线为口处所对 应的压坯密度差值为?p,经推导得出 = (1一cosa)p./(R—r)(1j 由于g=一,-)(1/cos一1) 所以?P=gCOS一r)’(2) 式中,h—_oo轴线处的压坯厚度: ?h——压缩行程: —— 距00轴线a处所对应的 压坯厚度: p.——料浆初始密度: R——压坯外半径 r——压坯内半径: 口——距00轴线口处所对应 ON与OO轴线的夹角: g——距OO轴线口处对应压坯 内弧弓高 (1)式是在假设料浆没有流动的前提下 得出的,而实际上,料浆具有一定的流动 性,只是随着压制过程的持续,料浆含水 量越来越少,流动性越来越差,也就是说, 在料浆流动性变差后,才出现密度差.所 以,实际密度差值?P虫小于?P,是随着 角的增加而增加的.但仍可由(2)式 分析得出:适当增大压坯外半径,降低内 弧弓高,对压坯密度分布趋于均匀有利 为此,在模具设计时要充分考虑到这一 点,适当增大模具上冲头吸水面半径,降 低下冲头表面(内弧)弓高. 2.2模具磁路的改进 改进模具设计特点之二是,从分析成 型定向磁场分布对压坯密度的影响着手, 图1磁瓦压坯几何尺寸 提出改进模具磁路的设计依据 磁瓦坯件的成型采用全自动压机自动 注浆浮动压制,其模具结构示意图如图2 所示由于模具的上,下冲头为强导磁材 料,这样,上,下冲头实际上变成磁场的 两个极.成型磁场在模腔内基本呈径向发 散状分布下冲头结构为圆弧面与平面连 接,其连接处形成一个奇异点根据磁场 分布的特性,下冲头作为一个磁极面,奇 异点处的磁场最弱实验表明,在上,下 冲头合模之前充磁,模腔内料浆向下冲头 弧形顶部移动,所以,在下冲头表面附近 成型磁场分布为弧形顶部A处磁场最强, 两边D,E处次之,奇异点B,C处最弱 当铁氧体料浆充满模腔时,在模腔内成型 磁场的作用下,铁氧体单畴颗粒沿磁场分 布取向由于模腔内磁场分布的特点.料 浆向中间移动,两边料浆相对减少,造成 磁瓦坯件中间密度大,两边密度小. 图2是改进前的模具结构,由于模具的 下冲头为导磁材料T10钒其磁导率】, 模腔内的料浆磁导率u1,即模腔内料 浆一侧磁感应线与法线几乎重合 图3为改进后模具结构,其特点是模 具的下冲头表面镶嵌了不导磁材料为了 便于比较,图3与图2的压坯几何尺寸一 JMagnMaterDevices! 上冲头 图2改进前模具的磁力线分布 样.由于模具的下冲头表面镶嵌了不导磁 材料,则此处的.=l,此时,磁感应线与 下冲头镶嵌的不导磁材料分界面的 BoA.C0E0弧面即开始与法线几乎重合. 根据磁感应线在界面上的折射原理[31, 即界面两侧磁感应线与法线夹角的正切之 比等于两侧磁导率之比.模具改进前后的 磁力线分布分别如图2,图3所示.从图 中可清楚地看出,下冲头镶嵌不导磁材料 后可使磁场向磁瓦压坯两侧偏折. 为了便于比较图2弧面DBACE与图 3弧面DBACE的磁场大小的分布情况, 在图2中作一与图3中一样的辅助 D0BoA0c0E0弧面.弧面DBACE与 BcoE0弧面间任意小区域内的磁阻为 R=k(3) 式中,t,,,S分别为该两弧段内 磁路中长度,磁导率,真空磁导率和截面积. 对于图2,由于”l,则k在从D点 至E点沿弧面DBACE变化时R变化很小, 由R的变化引起弧面DBACE各处的磁感 应强度B变化也很小,即弧形顶部A处磁 场仍最强,而边D,E处次之,圆弧面与 平面连接处B,c处最弱. 而对于图3,由于=l,当k从D点 至E点沿弧面DBACE变化时,则随着t 的大小的变化,R随之变化,由R的变化 上一 图3改进后模具磁力线分布 引起弧面DBACE各处的磁感应强度B变 化大.所以弧面DBACE中的A点同B, C点磁感应强度差值与投有镶嵌不导磁材 料相比减小,其变化量取决于镶嵌不导磁 材料的几何尺寸. 通过以上分析可得出,采用如图3所 示下冲头表面镶嵌不导磁材料的结构形 式,与没有镶嵌不导磁材料相比有两个显 着优点:(1)采用该结构后,改进了模具 磁路,使得磁场分布向磁瓦压坯两侧偏 析.(2)使得A点与B,C点处磁感应强 度差值减小,所以相应地提高了磁力对充 填在模腔内B,C点处附近的料浆颗粒的 取向,避免了两边的料浆向弧形顶部移 动,使磁瓦坯件各部位密度趋于均匀. 3结论 (1)采用改进模具生产外径41ram, 内径3lmm,中心角144,性能为美国 标准c8水平的磁瓦,结果表明,烧结成 品率由模具改进前的70%左右提高到 80%,磨加工成品率由80%左右提高到 90%. (2)适当增大压坯外半径.降低内 弧弓高和改进模具磁路作为模具设计的新 方法,对提高大弧度铁氧体磁瓦成品率是 行之有效的. (下转9页) 20O0年6月磁性材料蕊器件9 处理温度较低时,样品穆斯堡尔谱表现为 超顺磁双峰.随着热处理温度的升高-穆 斯堡尔谱中出现了磁分裂六线峰和超顺磁 双峰的叠加,顺磁性成分下降.铁磁相成 分明显增加这是由于热处理温度升高, 纳米晶的平均粒径增大,同时晶形筠于完整, 晶格畸变有所降低,表现出磁六线分裂. 4结论 利用PVA溶胶一凝胶法制备的Ni卜_ Fea04粒子尺寸是可通过处理温度控制的, 并且该方法得到的产物纯度高,颗粒细, 热处理温度低.NiZn铁氧体颗粒尺寸达到 纳米量级时,同大块材料相比,其晶格常 数有所增大.随热处理温度的升高,纳米 晶的平均粒径增大,磁六线分裂成分增 加. 参考文献 [1】Smea~YWeinH.Fea~te8fM1LI~wya L血i叽Moscow,1962. 12]13alaiehJRme~wmgA.CanSPlays.1970,48:381 [3】hmgLI【-EvansBMonishAH.PhysRev B.1973.8:29. [4】Ku/iko~adLesniews~AJM忡 Ma01伯仉l117. 翻IgarashiEOhzaki&JAmCemmSoc.1.60:51 旧蜘岫TS毫衄SG.眦IKCJ pIPhys, 1988,63m):,3789 c7]’taleanaeleR.hJTSJMMaShMJtte~, 1996.160:386. I81i~(dingT诎DCJAppIPlays,1991,69(8):5355 Lewa8LBBM~,rhhAHPhysRev B.1973,8:29 [10】AndersonnRobe~LMJMangMa M”.1997.172:29. 【IIl卢柯,周飞蚺米晶材料的研究理状m金置. 】997.那:99. 作者简介:王丽(1972一).女,天津市凡.助 教.1999年毕生于兰州大学特理乐凝秉态糟理专 业,获硕士学住.现在兰州大学从事鞋学和科研 工干乍. Structureof?n0sizedNiZ.Feni~ WANGI/,ZHOUQmg一’/.to.LIFa—shen DepartmentofPsits,KeyLabaratoryforAppliedMagnellcsoftMiRtry ofEducation,,罩z幻University,,咖730000,China AbSn 硼:Inthepre~ntinve~rigaaon.wehavesucceedinprep~a’ingnanosizedspinel Ni.Zn femtesusingPVAsol-gelmethod.Ithasbeenfoundthattheaveragegrainsizec reaseswith inct~e,astngh?卜朗n嘲ttemperan】re.Theultrafinepa’tc]eswereobservedbyscanningelectron microgr~h(SEM).X-raydilon(??)m~ysisshowsthatthelatticepm’ameterofnanosized Ni-ZnferritesislargertlI?thatofthebulkmateria1.M6ssbauerspectraofthes amplesatroom temperat~showthatthepo0nofthefen’omagneticphascina?as髂withincreasingheat.treat~flt rDl,e|at KeyWOldS:NiZnferdte~nanosizedDacles;Mossbaucxspec~R’um (上接48页 参考文献: I1]黄培云.粉束冶金詹(理fM1.北京:冶盘工业出舨社 I982. 翻周文运.永撒铁氧体和磁性液体设计工艺fM1成都 电子科技大学出版杜.1991. 13]赵蔑华等.电礞学(M].北京:高等教育出版社.1985 作者简介:氯美茹.女,I学学士,北富凡,37 岁,南鹱工程师,自1984年起从事铁氧体永磁材 料的生产和技术改遣I作.