钕铁硼磁粉压制成型的压力分布规律

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1、工艺技术应用烧结钕铁硼磁粉压制成型的压力分布规律颜建华刘义伦李松柏中南大学机电工程学院湖南长沙410083摘要根据烧结钕铁硼永磁材料压制成型机理及压制成型工艺分析了压制成型过程磁粉受力情况推导出压制成型的压力分布公式分析结果有助于模具设计中确定压制方向及模腔的尺寸关键词烧结钕铁硼磁体压制成型压力分布中图分类号TM273;TF124.3文献标识码A文章编号1001-3830(2005)06-0040-03PressureDistributioninMagneticPowderDuringCompactionYANJian-hua,LIUYi-lun,Li

2、Song-baiCollegeofMechanicalandElectricalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,ChinaAbstractAccordingtothemechanismandpressingprocessofsinteredNdFeBmagnet,thedistributionofpressureduringpressingprocesswasanalysedandderived,whichishelpfultodeterminedthepressingdirectio

3、nandthesizeofmold.KeywordssinteredNdFeBmagnets;compaction;distributionofpressure模冲对压保压退磁上模冲向上开模下模1引言冲向上顶出压坯取出压坯受压制工艺限制烧结钕铁硼磁体毛坯的外形钕铁硼磁粉是一种由大量微小颗粒组成的分一般比较简单但是毛坯烧结变形较大毛坯在加散体系其中的颗粒彼此可相互分离在运动形式工成成品时一般需要进行磨削线切割切片等上表现为与液体相似的流动性但由于颗粒间相对机械加工毛坯的变形加大了产品的加工余量造移动时存在摩擦使颗粒间的相互流动受到了一定成很大的浪费而且毛

4、坯变形的不定因素给模具的限制当松散的粉末装入模腔上下模冲合模后模腔尺寸的确定带来了困难毛坯的变形主要是因松散磁粉在磁场的作用下磁化按相同的方向排为压坯的密度分布不均匀而模腔内壁与粉末颗粒列在充磁定向过程中磁粉在上下模冲的挤压下之间的摩擦力是造成压坯密度分布不均的主要原开始压缩颗粒间空隙减小接触面积增大颗粒因磁粉在压制成型过程中压力分布如何如何相互啮合散粒体的堆积将趋向最小体积团聚和粘确定压制方向从而确定模腔尺寸本文主要以压结最后形成一定强度的生坯制成型方形压坯为例根据压制成型过程中磁粉在3磁粉压制成型过程中的压力分布模腔中的受力情况推导出这一过程中的压

5、力分布规律从而指出压制方向的确定方法与模腔尺寸确施加在磁粉上的压制力可以分解为两部分即定的原则使磁粉位移变形和克服磁粉的内摩擦力Fz和克服粉末颗粒与模腔内壁之间的外摩擦力Fw由于2磁粉压制成型机理与压制成型工艺磁粉的压制成型过程一直处于磁场中还有来自于烧结钕铁硼压制成型工艺流程为称粉装料磁场的作用文献[2]对此有比较详细的研究为简上模冲向下合模充磁取向取向过程中上下化起见可以将之归于内摩擦力不管是压制成型方形还是圆柱形产品压模的收稿日期2005-04-01修回日期2005-07-25模腔均为方形如图1所示图2为磁粉在阴模内作者通信Tel:0731-88

6、36093E-mail:yanjason@163.com40JMagnMaterDevicesVol36No6Pr=xPz4式中x为侧压系数与材料的泊松比等有关在一般压模设计中可以认为x是一个常量x=0.25左右t=mxPz5将5式代入2式可得dPz2(L+W)mx=-dz6PzLW对上式进行积分并考虑边界条件z=0时P=P1.充磁极柱2.阴模侧板(1Cr18Ni9Ti或Mn70)zo3.阴模导磁板45#或40Cr4.磁粉可得2(L+W)mz图1阴模在磁场中放置示意图俯视图-zPz=PoeLW7LW令z0=82(L+W)mx则7式可简化为z-P=Pez

7、o9zo由9式得该处压力为zz--F=PA=PAez0=Fez010zz00(a)压制前(b)压制结束(c)磁粉分析单元压模内壁与粉体之间的摩擦力是图2磁粉在阴模内的压制成型过程-zF=F-F=F(1-ezo)11wozo模冲压制前磁粉充填高度当z=zo时Fw=0.63Fo当z=2zo时Fw=0.86Fo为Hi压制后压坯高度为Ho压制前后模冲作用z=3zo时Fw=0.95Fo随着深度的增加内壁与于磁粉的力分别是F=0和F=Fo模冲在保压阶段粉体之间的摩擦力呈指数增大如图3所示作用于压坯表面的压强为Po=Fo/A其中A=LWA是阴模的截面面积L为非取向方

8、向模腔长度FFwwFFooW是取向方向模腔宽度0.95FoFo0.86FoFo根据压制过程中模