带小孔马蹄形铸造铝镍钴磁钢造型工艺研究

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1、带小孔马蹄形铸造铝镍钴磁钢造型工艺研究彭兴元张光平(杭州永磁集团有限公司，杭州311231)摘要本文比较分析了生产带小孔铸造铝镍钻磁钢的几种常规成形工艺方法的优点与不足，研究了一种新型的工艺方法一覆膜沙射芯造型工艺对带小孔异型铝镍钻磁钢的磁性能和工艺稳定性的影响。关键词带孔马蹄形磁钢，覆膜砂射芯造型，磁性能1．引言．铝镍钴磁钢因其硬度较高且脆性大的特点，不能选用车、钻等加工手段。因此，带孔的磁钢生产工艺变得复杂得多。相对来说，孔径越小，加工难度越大。目前带小孔(孔径m和中6mm)马蹄形磁钢生产的关键问题是孔的

2、成形与加工。以往常见的生产工艺主要有以下三种：-1)造型时用石墨芯作为型芯下到型腔中，浇铸成铸件后再钻孔去掉石墨。2)穿孔线切割，先用电火花穿孔，然后再通过线切割得到内孔．3)熔模铸造工艺，采用热模浇注，提高金属溶液的流动性，使铸造产品较充实。孔的成形较好。随着中国WTO的加入，磁钢的生产基地逐步地转入中国。带小孔磁钢的订单不断增加，客户对产品的几何尺寸及磁性能的要求也不断提高，采用上述三种较常规的生产工艺生产。无论从质量上还是经济上均已无法满足市场的需求。因此，研究开发一种新型的造型工艺。既满足批量生产又能

3、保证质量和经济合理性的工作变得十分必要。2．材料与试验方法试验材料选用铸造Alnicos合金。造型工艺过程放在试验结果的第一小节中阐述。最终磁性能的测试工释在本公司的中国计量院磁性测量室研制的标准磁性测量系统完成。3．试验结果与分析1)覆膜沙射芯造型工艺过程．造型过程为合楱一模具升温一射砂一模具内固化一顶芯出模一合模。其中．采用的造型设备为Z860系列树脂砂射芯机，射芯气压可达0AMPa以上：模具采用带有加热装置的热芯盒模具。设计过程中充分考虑排气、加热、顶芯和脱模过程的要求，尤其是排气和顶芯两个环节直接关系

4、到孔的形成效果。上述造型过程中最基本的覆膜砂制备过程为如下：原砂采用粒度为100～200mesh(H)，原砂(石英砂)成分中SiOl的舍量大于98％。耐火度比较高。粘结荆采用固体酚醛树脂，周化剂采用乌洛托品，2甜中国磁性产业跨越式可持续发展战略研讨会论文集原砂及粘结剂经过加热。使树脂能均匀地覆盖到原砂表面，冷却后得到覆膜砂。覆膜砂常温下呈固态粉末状，具有很好的流动性。2)覆膜砂造型与几种常规成型工艺方法的比较(1)石墨芯造型工艺该工艺在浇注时(约1650"C的高温)会发生表面渗碳，且钻孔去除石墨芯时，不能把石

5、墨完全去除，残留的石墨在后续热处理时也会发生渗碳，从而使磁钢含碳量增加，影响磁钢的磁性能。另外，使用该工艺造型生产效率较低，下芯困难。而且，成形后磁钢孔的定位性差，容易造成偏心孔而报废；孔的尺寸公差也不能有效保证，也易于出现因内孔超差而报废。因此，该工艺生产的一般都是几何尺寸(内外孔同心度，内孔公差)和磁性能要求不高的产品。(2)穿孔线切割工艺采用电火花穿孔，然后再通过线切割获得内孔的方法，生产效率极低，而且线切割加工成本很高，一般只适用于小样试验产品，不能形成规模生产。(3)熔模铸造工艺该工艺选用热模浇注的

6、方法，提高了金属溶液的流动性，使铸造产品比较充实，产品的孔成形较好。但该工艺的生产周期较长，生产效率偏低。同时，由于浇注系统的局限性，使磁性材料的利用率偏低，最终导致产品的生产成本偏高，因此一般也仅适用于小批量产品的生产，不能形成大规模生产。(4)覆膜砂射芯工艺该工艺采用酚醛树脂为粘结剂制各覆膜砂，造型工艺中有效解决捧气、加热、顶芯和脱模的几个关键环节中存在的问题。该工艺不需要石墨芯，型腔与孔芯都由覆膜砂同时射制而成。摧个过程耗时1--,2分钟，生产效率高，射制的型腔表面光滑致密，尺寸准确。一致性好，砂型强度

7、高。浇铸后铸件表面光洁度好，轮廓清晰，内孔及内槽处无粘砂．3)覆膜砂造型与石墨芯造型获得磁性能的比较为了比较用覆膜砂射芯造型工艺与石墨芯造型工艺对铸造铝镍钴产品磁性能的影响，本文选用Alnic05类(采用LNG37配方)样品进行了造型工艺对比试验，样品的尺寸为中20×中6×10mm3。用两种工艺方法成型后，选用相同的热处理工艺处理后。得到用石墨芯造型方法的表1与采用覆膜砂射芯造型方法的表2两组试验的磁性能结果。表中还给出了两种成型工艺八个样品的算术平均值。对比表1和表2两组数据可以看出，相比较而言，覆膜砂射芯

8、造型得到的合金从剩磁、矫顽力到最大磁能积，其相对于石墨芯造型工艺的增幅分别为+3．4％、+o．370A和+5．8％。因此，无论是合金的剩磁、矫顽力?还是最大磁能积，采用覆膜砂射芯造型工艺得到的磁性能均高于石墨芯造型工艺。石墨芯造型26S中国磁性产业跨越式可持续发展战略研讨会论文集导致磁钢磁性能降低的主要原因可能是热处理过程中石墨与磁钢在中高温环境中直接接触导致磁钢的含碳量增加的缘故。‘从经济效益角度