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 3,8-4,1 г/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 продукты, которые равны или близки к форме конечный продукт.
а. 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.
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.
б. Изостатическое давление, импульсное магнитное поле, формование резиновой пленки
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 резиновой пленки и стальной формы прессовка склонна к неравномерной деформации.
в. Процесс околосеточного формования (штамповочное прессование)
Ориентация магнитного поля параллельного пресса такая же, как и направление прессования, поэтому степень повреждения ориентации намного выше, чем у вертикального пресса. 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 улучшает использование 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.