一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置及其成型方法
【專利摘要】一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置及其成型方法，涉及稀土永磁材料成型加工領(lǐng)域。其特征在于：包括工作臺面（1），在工作臺面（1）上部設(shè)有可滾動(dòng)的鋪粉輥（2），工作臺面（1）下部設(shè)有粉末缸（3）和成型缸（6），粉末缸（3）中盛裝磁粉，粉末缸（3）和成型缸（6）下部均設(shè)有可控制各自底板升降的直線升降電機(jī)（4），成型缸（6）上部支撐安裝有激光器（5），成型缸（6）周圍布滿螺線管磁場（7），利用該裝置的成型方法，包括建立CAD幾何模型，并進(jìn)行分層離散等6個(gè)步驟。該永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置及其成型方法能夠直接制造出具有較高尺寸精度和表面光潔度的稀土永磁器件，磁性能性能良好。
【專利說明】一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置及其成型方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置及其成型方法，涉及稀土永磁材料成型加工領(lǐng)域，特別涉及一種稀土永磁器件燒結(jié)成型裝置以及利用該成型裝置的成型方法。

【背景技術(shù)】
[0002]稀土永磁體具有優(yōu)異的磁性能，廣泛應(yīng)用于電子、電力機(jī)械、醫(yī)療器械、玩具、包裝、五金機(jī)械、航天航空等領(lǐng)域，較常見的有永磁電機(jī)、揚(yáng)聲器、磁選機(jī)、計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁共振成像設(shè)備儀表等。
[0003]稀土永磁體按照制造方法分為燒結(jié)磁體和粘結(jié)磁體，燒結(jié)磁體因磁性能高應(yīng)用廣泛，但是加工性能較差，不能一次成型，需要多次加工。粘結(jié)稀土永磁材料的生產(chǎn)及應(yīng)用開發(fā)較晚，應(yīng)用面不廣，用量較小，與燒結(jié)磁比較，它可一次成形，無需二次加工、可以做成各種形狀復(fù)雜的磁體，這也是燒結(jié)磁體所無法相比的，應(yīng)用它可大大減少電機(jī)的體積及重量，但是磁性能較低，限制了粘結(jié)磁體使用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠直接制造出具有較高尺寸精度和表面光潔度的稀土永磁器件的激光選區(qū)燒結(jié)快速成型裝置以及利用該裝置進(jìn)行的成型方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置，其特征在于:包括工作臺面，在工作臺面上部設(shè)有可滾動(dòng)的鋪粉輥，工作臺面下部設(shè)有粉末缸和成型缸，粉末缸中盛裝磁粉，粉末缸和成型缸下部均設(shè)有可控制各自底板升降的直線升降電機(jī)，成型缸上部支撐安裝有激光器，成型缸周圍布滿螺線管磁場。粉末缸和成型缸并排設(shè)置，鋪粉棍位于粉末缸一側(cè)，可以將粉末缸上層的磁粉吸附在表面并平鋪至成型缸內(nèi)。
[0006]優(yōu)選的，所述的激光器為二氧化碳或光纖激光器。通過激光器掃描磁粉，可以在激光與磁粉粉末交互作用面上獲得聚焦光斑，將磁粉熔化燒結(jié)。
[0007]所述的成型缸的底板在初始狀態(tài)與工作臺面平齊。成型過程中，粉末缸內(nèi)磁粉逐漸減少，粉末缸底板逐步上升；成型缸內(nèi)稀土永磁器件逐層成型，成型缸底板逐步下降。
[0008]利用一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置的成型方法，其特征在于:包括以下步驟:
1、根據(jù)永磁器件形狀，建立CAD幾何模型，并進(jìn)行分層離散；
2、啟動(dòng)鋪粉輥，使其滾動(dòng)，將粉末缸上層磁粉均勻厚度鋪至成型缸底板上，厚度為10微米?100微米；
3、通過螺線管磁場對成型缸內(nèi)區(qū)域施加一個(gè)脈沖磁場，磁場強(qiáng)度為1.(Γ2.0T，對成型缸內(nèi)的磁粉進(jìn)行取向；
4、采用激光器掃描磁粉，在激光與磁粉粉末交互作用面上獲得聚焦光斑，將磁粉熔化燒結(jié)；
5、鋪粉輥返回，直線升降電機(jī)帶動(dòng)粉末缸上升，另一直線升降電機(jī)帶動(dòng)成型缸下降，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)工作；
6、通過分層離散，重復(fù)上述5個(gè)步驟，使磁粉逐層熔化，堆積成一個(gè)實(shí)體，獲得成型燒結(jié)磁體器件。
[0009]所述的磁粉為釹鐵硼磁合金粉末或者衫鈷合金粉末,磁粉粒徑尺寸為1?100 μ m。
[0010]所述的粉末缸和成型缸處均設(shè)有惰性氣體保護(hù)。惰性氣體保護(hù)可以保證活性元素不產(chǎn)生氧化。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是:
1、利用通過激光器掃描磁粉，可以在激光與磁粉粉末交互作用面上獲得聚焦光斑，采用聚焦光斑把磁粉逐層熔化燒結(jié)，堆積成一個(gè)冶金結(jié)合，獲得成型燒結(jié)磁體器件，該方法不用模具、一次快速成型，不用二次后加工即可生產(chǎn)稀土永磁器件，可節(jié)約30%以上的材料。
[0012]2、器件磁性能性能良好，本發(fā)明采用逐層熔化燒結(jié)堆積的方法，可以得到組織致密的實(shí)體，實(shí)體密度接近100%，可以防止裂紋和氣孔的發(fā)生，具有比傳統(tǒng)粉末冶金工藝獲得的同成分材料較高的磁學(xué)性能。
[0013]3、金屬零件尺寸精度和表面光潔度高，可直接制造高致密且具有較高制造精度的金屬零件，僅需簡單噴砂或拋光后即可投入直接使用，相對密度最高可達(dá)99.9%，尺寸精度為 ±0.1mm/1 OOmnin
[0014]4、適用范圍廣，本發(fā)明可以直接制造各種稀土永磁體的三維實(shí)體構(gòu)件，完成各種復(fù)雜形狀零件的快速成型等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是該稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是該稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置工作狀態(tài)示意圖。
[0017]其中:1、工作臺面2、鋪粉輥3、粉末缸4、直線升降電機(jī)5、激光器6、成型缸7、螺線管磁場8、成型件。

【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1是該稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1-2對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]參照附圖1:一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置，包括工作臺面1、鋪粉輥
2、粉末缸3、成型缸6和激光器5。在工作臺面I上部設(shè)有可滾動(dòng)的鋪粉輥2，工作臺面I下部設(shè)有粉末缸3和成型缸6，粉末缸3中盛裝磁粉，粉末缸3和成型缸6下部均設(shè)有可控制各自底板升降的直線升降電機(jī)4，成型缸6的底板在初始狀態(tài)與工作臺面I平齊。成型缸6上部支撐安裝有激光器5,成型缸6周圍布滿螺線管磁場7。
[0020]粉末缸3和成型缸6處均設(shè)有惰性氣體保護(hù)，激光器5采用二氧化碳或光纖激光器。
[0021]整套裝置通過PLC編程控制器進(jìn)行程序控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作。
[0022]利用一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置的成型方法，包括以下步驟: 1、根據(jù)永磁器件形狀，建立CAD幾何模型，并進(jìn)行分層離散；
2、啟動(dòng)鋪粉輥2，使其滾動(dòng)，將粉末缸3上層磁粉均勻厚度鋪至成型缸6底板上，厚度為10微米?100微米；
3、通過螺線管磁場7對成型缸6內(nèi)區(qū)域施加一個(gè)脈沖磁場，磁場強(qiáng)度為1.(Γ2.0T，對成型缸6內(nèi)的磁粉進(jìn)行取向；
4、采用激光器5掃描磁粉，在激光與磁粉粉末交互作用面上獲得聚焦光斑，將磁粉熔化燒結(jié)；
5、鋪粉輥2返回，直線升降電機(jī)4帶動(dòng)粉末缸3上升，另一直線升降電機(jī)4帶動(dòng)成型缸6下降，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)工作
6、通過分層離散，重復(fù)上述5個(gè)步驟，使磁粉逐層熔化，堆積成一個(gè)實(shí)體，獲得成型燒結(jié)磁體器件。
[0023]磁粉為釹鐵硼磁合金粉末或者衫鈷合金粉末,磁粉粒徑尺寸為1?100 μ m。
[0024]參照附圖2:該稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置工作結(jié)束后，粉末缸3內(nèi)的磁粉消耗完畢，粉末缸3底板上升至上方；成型缸6的底板下降至下部，成型件8在成型缸6內(nèi)逐層堆積形成。
[0025]工作原理如下:平鋪后的磁粉經(jīng)螺線管磁場7取向，激光束在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓的信息，對磁粉進(jìn)行掃描，使磁粉的溫度升至熔點(diǎn)以上，被掃描到的磁粉熔化后又降到熔點(diǎn)以下，相互粘結(jié)得到一個(gè)燒結(jié)面，非掃描區(qū)的磁粉仍呈松散狀，作為工件和下一層磁粉的支撐。一層成形完成后，進(jìn)行下一層的鋪料和成形，如此循環(huán)，最終形成三維工件。
[0026]在螺線管磁場7取向后，通過高質(zhì)量、高功率密度激光的聚焦光斑把磁粉逐層熔化，堆積成一個(gè)冶金結(jié)合、組織致密的實(shí)體，實(shí)體密度達(dá)到接近100%。在磁粉成型件分層熔化過程中，為了保證活性元素不產(chǎn)生氧化，還需要進(jìn)行局部氣體保護(hù)。
[0027]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置，其特征在于:包括工作臺面(1),在工作臺面(1)上部設(shè)有可滾動(dòng)的鋪粉輥(2),工作臺面(1)下部設(shè)有粉末缸(3)和成型缸(6),粉末缸(3)中盛裝磁粉，粉末缸(3)和成型缸(6)下部均設(shè)有可控制各自底板升降的直線升降電機(jī)(4),成型缸(6)上部支撐安裝有激光器(5),成型缸(6)周圍布滿螺線管磁場(了)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置，其特征在于:所述的激光器(5)為二氧化碳或光纖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置，其特征在于:所述的成型缸(6 )的底板在初始狀態(tài)與工作臺面(1)平齊。
4.一種利用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的稀土永磁器件激光選區(qū)燒結(jié)成型裝置的成型方法，其特征在于:包括以下步驟: 4.1、根據(jù)永磁器件形狀，建立“0幾何模型，并進(jìn)行分層離散； 4.2、啟動(dòng)鋪粉輥(2),使其滾動(dòng)，將粉末缸(3 )上層磁粉均勻厚度鋪至成型缸(6 )底板上，厚度為10微米?100微米； 4.3、通過螺線管磁場(7)對成型缸(6)內(nèi)區(qū)域施加一個(gè)脈沖磁場，磁場強(qiáng)度為1.0?2.01'，對成型缸(6)內(nèi)的磁粉進(jìn)行取向； 4.4、采用激光器(5)掃描磁粉，在激光與磁粉粉末交互作用面上獲得聚焦光斑，將磁粉熔化燒結(jié)； 4.5、鋪粉輥(2)返回，直線升降電機(jī)(4)帶動(dòng)粉末缸(3)上升，另一直線升降電機(jī)(4)帶動(dòng)成型缸(6)下降，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)工作； 4.6、通過分層離散，重復(fù)上述5個(gè)步驟，使磁粉逐層熔化，堆積成一個(gè)實(shí)體，獲得成型燒結(jié)磁體器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成型方法，其特征在于:所述的磁粉為釹鐵硼磁合金粉末或者衫鈷合金粉末，磁粉粒徑尺寸為廣100 4 III。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成型方法，其特征在于:所述的粉末缸(3)和成型缸(6)處均設(shè)有惰性氣體保護(hù)。
【文檔編號】H01F41/02GK104425123SQ201310398985
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】婁樹普, 孫兆棟 申請人:愛科科技有限公司, 婁樹普