По сравнению с традиционным процессом порошковой металлургии, формование NdFeB имеет две основные характеристики: ориентацию магнитного поля и защиту от окисления. Процесс формования определяет геометрию, размер и ориентацию магнита и является ключевым звеном в приготовлении спеченного NdFeB. Формование обычно делят на две категории: сухое прессование и мокрое прессование.
1. Мокрая формовка
Процесс мокрого формования широко используется в функциональной керамике и других областях. В 2001 году компания Hitachi использовала минеральное масло в качестве растворителя и добавила поверхностно-активное вещество метилолеат, чтобы приготовить высокоэффективный магнит с Br=1,46 Тл (14,6 кГс) и 1,20 МА/м (15,1 кЭ). Смазывающее действие органических реагентов может улучшить текучесть и ориентацию порошка, тем самым приготавливая прессовку с высокой однородностью. Однако процесс мокрого формования сложен и крайне неэффективен. Большое количество растворителя, выделяющегося в процессе спекания, повредит вакуумную систему, а остаточный углерод также повлияет на работу магнита, поэтому от метода мокрого формования постепенно отказываются.
2. Сухая формовка
После многих лет практики и усовершенствований специалистов по магнитным материалам сухое формование стало предпочтительным методом крупномасштабного массового производства. Магнитный порошок ориентируется магнитным полем в полости формы определенной формы, а индентор закрывается для завершения давления. Однако по мере увеличения плотности зеленого тела ориентация неизбежно будет разрушаться. Сухое формование можно разделить на параллельное прессование и вертикальное прессование в соответствии с соответствующим соотношением между направлением магнитного поля и направлением прессования. Метод вертикального прессования используется более широко, поскольку он вызывает меньше повреждений ориентации порошка. В Китае часто используется метод двухэтапного прессования, то есть плотность неспеченного брикета прессуется до 3,8-4,1г/см3, а затем используется равное снижение давления (около 180 МПа) для увеличения неспеченного прессования. компактная плотность (около 4,5 г/см3) без нарушения существующего уровня ориентации. Таким образом, можно опробовать различные типы пресс-форм, такие как автоматические и комбинированные пресс-формы, с высокой эффективностью производства и стабильной производительностью. Однако методы вертикального прессования, изостатического прессования, постшлифования и ломтевой обработки имеют следующие недостатки:
(1) Из-за ограничения величины деформации заготовки и оксидного слоя припуск на обработку заготовки велик, а предел текучести низок;
(2) Метод вторичного прессования требует вакуумной герметизации после сырца, что имеет длительный технологический цикл и низкую степень автоматизации;
(3) Степень ориентации все равно будет нарушена во время закрытия формы и процесса прессования.
Основными направлениями совершенствования в настоящее время являются: во-первых, отказ от изостатического прессования и реализация автоматизированного производства от формовки до спекания; во-вторых, использовать формование без давления и другие методы для дальнейшего повышения степени ориентации; Кроме того, для плиточных, кольцеобразных, тонких листов и различных сложных форм. В продукте разработан процесс формования, близкий к сетчатому, и процесс формования без обработки, позволяющий напрямую производить продукцию, равную или близкую к форме конечный продукт.
1. Одноразовый процесс формования
За счет увеличения давления формовочного пресса плотность сырца увеличивается до значения выше 4,2 г/см3, что исключает изостатическое прессование. После прессования на полностью автоматическом формовочном прессе он автоматически укладывается в камеру для спекания роботом и транспортируется через герметичный канал, защищенный инертным газом. В печь непрерывного спекания печь поступает через задвижку, что обеспечивает автоматизацию производства и снижает трудозатраты. Весь процесс осуществляется в среде с низким содержанием кислорода, что способствует стабильности процесса и производительности.
2. Формование без давления.
Чтобы исключить повреждение степени ориентации в процессе формования, ориентацию осуществляют в рыхлом состоянии или состоянии микродавления, а форму используют для спекания в вакууме или под высоким давлением. Этот метод предъявляет высокие требования к материалу формы, магнитной проницаемости и шероховатости стенок внутренней полости. Однако из-за слишком большого зазора между порошком его трудно уплотнить исключительно за счет капиллярного действия во время процесса спекания, и он легко сжимается и деформируется.
3. Формование резиновой пленки в импульсном магнитном поле изостатического давления.
Резиновую форму, наполненную магнитным порошком, помещают в металлическую форму. За счет ориентации импульсного магнитного поля металлический индентор сжимает резиновую пленку и магнитный порошок. Из-за ограничения полости металлической формы резиновая форма расширяется по направлению к внутренней полости и оказывает изостатическое давление на порошок. На образце, поскольку относительного движения между внутренней стенкой полости формы и порошком нет, ориентация сохраняется хорошо. Однако из-за разницы в твердости и модуле Юнга между резиновой пленкой и стальной формой прессовка склонна к неравномерной деформации.
4. Процесс почти сетчатого формования (штамповочное прессование)
Ориентация магнитного поля параллельного прессатакое же, как направление нажатия, поэтому степень повреждения ориентации намного выше, чем при вертикальном нажатии. Более того, из-за ограничения размера ориентационной стойки площадь прессования продукта меньше. Однако из-за преимуществ подачи и ориентации метод параллельного прессования позволяет формовать и прессовать цилиндрические, круглые, специальной формы и цельные изделия за один проход. Он имеет высокую точность прессования и хорошую стабильность магнитных свойств, что снижает припуски на обработку и повышает коэффициент использования материала. Однако процесс прессования единичных деталей предъявляет более высокие требования к текучести порошка, прессу (точность сервоуправления, размер и однородность магнитного поля, автоматическое распределение порошка и т. д.), форме и процессу спекания.