一种薄壁套筒类磁性材料的成型装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粉末冶金成型技术领域，特别涉及一种薄壁套筒类磁性材料的成型装置及方法。
【背景技术】
[0002]软磁复合材料(Soft Magnetic Composite, SMC)采用粉末冶金技术制造，由表面绝缘的金属粉末颗粒(如铁粉、钕铁硼合金粉末)组成，可以一步压制成具有复杂形状的部件，并具有良好的三维各向同性磁性能，以及中高频率下较低的涡流损耗，能在一些具有复杂形状和磁路的电机和较高频率下工作的电机中用作铁芯材料，取得广泛应用的同时能给电源电机设计带来革命性的变化。随着电子器件小型化和高频化的发展，微电机、小功率电机和抗电磁干扰元件等被广泛应用于汽车、机器人、办公和家庭自动化设备中，具有独特性能的软磁复合材料在这些领域的应用将产生巨大的经济效益。
[0003]现有的有机物包覆层的软磁复合材料来说，在其压制成型的过程中需要施加大于500MPa的压力，以达到所需要的压实密度。但是对于生产薄壁类的磁环来说，由于薄壁类磁环的壁厚薄，在进行粉末压制成型时，由于压制的单位面积大，普通的模具在结构和材料上均难以在承受大于500MPa的同时又承受较大的压制面积，易使压制成型的毛坯中的软磁材料分布不均与甚至产生裂纹，也易造成模具变形甚至发生断裂，大大影响了压制的成功率，提高了压制成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种薄壁套筒类软磁复合材料的成型装置及方法，其能克服现有技术的不足，加强模具的承压能力，使压制成型的薄壁套筒的各部位密度均匀，不产生裂纹，同时使成型的薄壁套筒尺寸精确度较高，且组装便捷，节约组装成本。
[0005]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种薄壁套筒类磁性材料的成型装置，包括粉末成型机和压制模具，所述粉末成型机包括机架、送粉器，所述压制模具安装于机架中，包括棒芯、阴模、上冲模和下冲模和基座，并在阴模和上、下冲模中间部位设有冲压孔，其特征在于:所述棒芯与下冲模内壁之间的配合间隙为5-8μπι，所述棒芯上部(I)与上冲模内壁之间的配合间隙为5-10μπι;所述棒芯、上冲模、下冲模的有效工作部位及阴模的所采用材料的强度均大于需要压制的软磁材料粉末的饱和极化强度；所述上冲模、下冲模中有效工作部位和棒芯采用的是抗压强度为HRA89。以上的钨钢，所述阴模和压制模具的基座采用的是高速钢，即上冲模具与下冲模具为钨钢和高速钢的焊接结构，以保证模具的精度、抗压能力和所压制成型的坯件密度及强度。
[0006]所述上冲模外径与阴模之间的间隙为5-10 μ m。
[0007]所述粉末成型机的机架连接有竖直驱动的增压气缸。
[0008]该薄壁套筒类软磁复合材料的成型方法，包括配料、装料、压制、保压、脱模和复位，上述步骤的具体方式如下:
1)装料:通过送料器中预备好所需的软磁粉末，并将软磁粉末均匀的填充入冲压孔的间隙中；
2)压制:装料完成后，上冲模进入阴模中进行预压，随阴模在驱动机构的带动下对粉料进行双向加压，棒芯与下冲模的上端面平齐，并将此时压制的压力逐步提高至SOOMPa后，并持续2秒；
3)保压:此时棒芯、上冲模、阴模和下冲模的位置均保持不变，并在步骤2)中恒定压力作用下使坯件中的气体充分溢出，并持续3秒，以防脱模后坯件开裂，同时，确保坯件密度均匀及尺寸一致；
4)脱模:在充分保压后，上冲模回升，由气缸的带动阴模继续下移使产品脱落阴模面，同时棒芯下拉，并由送料器将成型的薄壁套筒推出；
5)复位:上冲模、阴模和下冲模均回复到初始装料位置，准备下一个压制循环。
[0009]在装料压制前，需控制好软磁粉末的筛分析在如下范围内:+120目:< 3% ;-120目?+150 目:10-15% ； -150 目?+200 目:15-20% ；-200 目?+325 目:25-35% ； -250 目?+325目:15-20% ；-325 目 ~+400 目:10-15% ；-400 目:< 5%。
本发明的技术效果:
1、加强对软磁粉末的压制效果，使成型薄壁套筒的各部份位的密度均匀并使其拥有较高的尺寸精确度；
2、棒芯、阴模及上冲模、下冲模的有效工作部分，均采用了强度更高的金属材料，加强压制模具的承压能力，使压制成型后的薄壁套筒的外壁和内芯均不会产生裂纹。
【附图说明】
[0010]图1为本发明成型装置的结构示意图。
[0011]图2为本发明成型装置的模具结构示意图。
[0012]图不说明:1_棒芯上部；2-棒芯；3-气缸；4_阴模；5_上冲模；6_下冲模；7-基座；8_冲压孔；9_上冲模有效工作部位；10_下冲模有效工作部位；11_薄壁套筒。
【具体实施方式】
[0013]实施例一
如图1所示的薄壁套筒类软磁复合材料的成型装置的结构示意图，包括粉末成型机和压制模具。
[0014]其中，粉末成型机包括机架、送粉器。机架上端安装有气缸(3)，该气缸(3)为向下驱动的增压气缸(3)，通过增压气缸(3)驱动模具中的棒芯(2)在竖直方向的运动。
[0015]如图2所示的薄壁套筒类软磁复合材料的成型装置的模具结构示意图，包括棒芯
(2)、阴模(4)、上冲模(5)和下冲模(6)和模架(7)，同时，阴模(4)和上、下冲模(6)中间部位设有冲压孔(8)。棒芯(2)与模具的压制方向垂直并与冲压孔(8)对应，该棒芯表面镀有光滑涂层。棒芯(2)与下冲模(6)内壁之间的配合间隙为5μπι，所述棒芯上部(I)与上冲模
(5)之间的配合间隙为5μπι;所述上冲模(5)外壁与阴模(4)内壁之间的间隙为5 μπι。棒芯(2)、上冲模有效工作部位(9)、下冲模有效工作部位(10)及阴模(4)的所采用材料的强度均大于需要压制的软磁材料粉末的饱和极化强度。具体地，上冲模有效工作部位(9)、下冲模下冲模有效工作部位(10)和棒芯(2)采用的均为抗压强度为HRA89。的钨钢，阴模(4)和压制模具的基座(7)采用的均为高速钢，同时上冲模(5)的模具与下冲模(6)的模具为钨钢和高速钢的焊接结构，以保证模具的精度、抗压能力和所压制成型的坯件密度及强度。
[0016]实施例二
如图1所示的薄壁套筒类软磁复合材料的成型装置的结构示意图，包括粉末成型机和压制模具。
[0017]其中，粉末成型机包括机架、送粉器。机架上端安装有气缸(3)，该气缸(3)为向下驱动的增压气缸(3)，通过增压气缸(3)驱动模具中的棒芯(2)在竖直方向的运动。
[0018]如图2所示的薄壁套筒类软磁复合材料的成型装置的模具结构示意图，包括棒芯
(2)、阴模(4)、上冲模(5)和下冲模(6)和模架(7)，同时，阴模(4)和上、下冲