磁场分布对烧结钕铁硼磁体成品率的影响

1、磁场分布对烧结钕铁硼磁体成品率的影响谭春林  杜君峰  许志寿  郝忠彬（横店集团东磁股份有限公司 东阳 322118） 摘要：针对某产品N、S极中心表磁在差异大的问题，从生产工艺各方面进行改进时发现，成型过程中，模腔内的磁场分布对产品表磁的一致性影响较大。试验结果表明，为了提高产品的成品率，需提高模腔内磁场分布的均匀性。一、前言制备烧结钕铁硼磁体一般都是先根据产品要求压制成圆柱或者方块，再进行磨外圆、切片等机加工工艺后得到一定规格的黑片，然后进行电镀处理，获得成品。由于机加工的刀口浪费以及料头损耗，一般来说，烧结钕铁硼的材料利用率都比较低。以圆柱为例，

2、成品厚度越薄，机加工刀口损耗越多。而为了减少料头损耗，一般都将圆柱的充磁的轴向方向设计较长，这样每根圆柱切割的圆片就越多，料头相对越少。如果加工成客户要求的规格后，再出现一定量的废品，那将导致材料的利用率更低。因此，提高成品率是烧结钕铁硼厂家的一个时刻需要关注的问题。实际生产中，发现某规格圆片N极中心表磁离散度较大，产品的成品率仅25.155.8%，要求充磁后的圆片产品N极中心表磁为210230mT，产品全检时出现较多表磁不到210mT和表磁超过230mT的产品。进一步测试N、S极的表磁发现，部分圆片充磁后N极和S极表磁相差20%以上（表1）。表 1  部分产品N、S极表磁结果编号N

3、极均值（mT）S极均值（mT）差值()编号N极均值（mT）S极均值（mT）差值()1184.67-237.0028.3411220.33-209.675.092201.00-233.6716.2512228.00-203.3312.133193.67-234.0020.8313221.67-210.005.564185.33-247.0033.2714239.00-184.0029.895203.33-233.0014.5915237.00-200.6718.116188.33-228.6721.4216230.67-209.6710.027192.33-231.0020.1017212.00

4、-208.331.768196.00-230.6717.6918215.67-205.335.039199.00-227.6714.4119229.00-202.0013.3710196.67-236.0020.0020228.67-193.0018.48从以上结果看到，N表磁超过230mT的产品其S极表磁很低，一般都小于200mT，而N极表磁不到210mT的产品其S极表磁都很高。因此可以断定，是磁体N、S极表磁的差异导致了产品成品率下降。这应该是产品的不均匀性引起的。二、产品分析由于圆片产品是从圆柱切片加工而成，为此，分析了两根圆柱不同位置圆片的性能。将磨过外圆后的半成品圆柱切割成该规格圆片

5、，并按其在圆柱原来的位置进行编号，测试不同位置圆片N极和S极的表磁。切割样品的标识方式如图1所示。测试结果见表2。图1  圆柱切片示意图表2 圆柱不同位置切割成小片后的表磁编号N极均值（mT）S极均值(mT)差值()编号N极均值(mT)S极均值(mT)差值()1-1196-23519.902-1193.33-310.3360.521-2203-23013.302-2207.67-232.6712.041-3231-2252.602-3218.00-223.672.601-4218-2221.832-4226.33-221.332.211-5226-2145.312-5232.67-2

6、11.679.031-6235-20413.192-6241.00-203.3315.631-7244-19619.672-7247.67-199.3319.52从测试结果发现，磁体中心部位薄片的N、S极表磁差别不大，而两头的表磁差别较大。这有可能是模腔内取向磁场不均匀造成的，也有可能是模具设计结构上的小问题所致。三、磁场模拟为了分析成型时模具的磁场分布，以及模具结构对磁场的影响，采用计算机模拟的方法，初步模拟了压机的磁场情况。采用FEMAG软件模拟了两种模具结构下磁场分布的差别。磁场分布示意图见图2(图略)。从图2中可以发现，改变导磁块的形状，可以提高模腔内的磁场分布均匀性。而且，随着模具极

7、头之间的距离增大，导磁块为倒角斜坡状模具边缘的磁力线分布更容易呈外鼓状，导致边缘和中心部位磁场的不均匀。因此导磁块采用平板，模腔内的磁场分布效果更好。四、试验验证实际生产中，将图2 中的模具（a）更改为模具（b），进行对比成型烧结。并仿照图1所示进行测试（表3），并对批量产品进行抽样测试。共测试了200片，结果有27片N极表磁不在210230mT之间，N极表磁合格率达到86.5。批量全检14242片，合格率达到88.9%。相对于以前的结果，合格率提高了3060左右。从表3中可以发现，圆柱两头还有部分圆片的N、S极差距较大，因此有必要将模具取向长度缩短进行试验。生产中将模具取向长度缩短8mm后，

8、批量全检17655片，合格率达到97.90%。                表3 使用平板模具后切片测试情况编号N极S极差值(%)编号N极S极差值(%)1-12222143.60 2-12232153.59 1-22292165.68 2-22282155.70 1-32232261.35 2-32252230.89 1-42252202.22 2-42182274.13 1-52222230.45 2-52142307.48 1-62212210.00 2-62132287.04 1-723521010.64 2-72272126.61 从上面的试验结果可以发现，采用该模具进行成型后，磁体表磁的一致性明显提高。由此也说明，模具中的磁场对磁体最终圆片的性能一致性影响较大。将模具取向方向缩短后，磁体的一致性获得进一步的提高。虽然将模具取向方向缩短会导致切割时料头重量增加