釹鐵硼稀土永磁生產(chǎn)壓型模具的改造

梁汝科

（肇慶市技師學(xué)院 ，廣東 肇慶 526060）

釹鐵硼稀土永磁生產(chǎn)壓型模具的改造

梁汝科

（肇慶市技師學(xué)院 ，廣東 肇慶 526060）

在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)校辦廠壓型工序壓型模具材料選用不當(dāng)，模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有缺陷。通過(guò)對(duì)模具的改造，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

通用壓桿；互換性；無(wú)磁硬質(zhì)合金；模頭

在生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)院校辦廠的壓型模具有缺陷，對(duì)模具進(jìn)行針對(duì)性的改造，把壓桿改為通用壓桿，通用壓桿有互換性，模頭材料由無(wú)磁鋼改為無(wú)磁硬質(zhì)合金，壓桿和模頭分成兩部分制作，根據(jù)需要可把不同規(guī)格毛坯的模頭裝配在通用壓桿上生產(chǎn)不同類別的產(chǎn)品。這樣，解決了壓型模具在材料選用和結(jié)構(gòu)上的不足，收到預(yù)期效果。

1 存在的問(wèn)題

1.1 模具設(shè)計(jì)有缺陷，材料利用率低

釹鐵硼稀土永磁材料生產(chǎn)的產(chǎn)品，具有高磁能積、高剩磁、高矯頑力以及良好的穩(wěn)定性，能滿足微型、高效能的永磁器件的要求，應(yīng)用廣泛。產(chǎn)品的制造過(guò)程是由選料→配料→合金熔煉→制粉→壓型→燒結(jié)與回火→機(jī)加工→電鍍→成品等工序組成，壓型工序是其中一道重要工序。產(chǎn)品毛坯壓型時(shí)取向磁場(chǎng)要求達(dá)12500GS以上，為減少模具對(duì)磁場(chǎng)的影響，保證粉末成型質(zhì)量，模具材料使用7MnCrAl2VWM0牌號(hào)無(wú)磁鋼。模具設(shè)計(jì)時(shí)壓桿與模頭制成整體，以制作φ17.5×36.5規(guī)格毛坯的模具為例，這是舊版設(shè)計(jì)的模具，如圖1所示。模具的壓桿和模頭加工成整體，設(shè)計(jì)有缺陷，壓桿利用率低，互換性差。壓桿和模頭設(shè)計(jì)制成整體，在生產(chǎn)過(guò)程中，如果操作不當(dāng)或機(jī)器故障造成模頭突然損壞時(shí)，重新加工模具周期長(zhǎng)，影響生產(chǎn)，使生產(chǎn)成本增加。

1.2 模具磨損變形快，毛坯脫模困難

圖1 整體式模具

圖2 通用壓桿

用無(wú)磁鋼做的模頭經(jīng)打磨后的表面粗糙度為Ral.6um,達(dá)不到工藝要求的Ra0.8um。無(wú)磁鋼的韌性較好，但硬度不高，只有30HRC左右。毛坯壓型時(shí)的壓制壓力很大，常取3～5MPa左右的壓力，在壓力的反復(fù)作用下，模頭容易磨損、變形。由于模具材料硬度低，模頭的表面粗糙度值大、模頭磨損快等原因，毛坯壓型完畢容易粘模，難以脫模，造成崩缺次品多。模頭使用約5000次后，表面粗糙度值變大明顯，磨損變形明顯，特別是凸邊間的變形較嚴(yán)重，容易造成毛坯粘模、崩缺、錯(cuò)位或者暗裂等質(zhì)量問(wèn)題。因模具的模頭的表面粗糙度值大，毛坯在壓型中受力不均而在坯料內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)小暗裂、沙孔時(shí)，往往難以發(fā)現(xiàn),而在毛坯燒結(jié)成型出爐檢測(cè)，甚至切片加工才發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)，往往造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 毛坯初始密度低，容易崩缺變形

用無(wú)磁鋼制作的模具壓制出來(lái)的毛坯初始密度低，一般只有3.0g/cm3，過(guò)等靜壓后達(dá)3.5g/cm3。毛坯的初始密度低，強(qiáng)度低，擺放時(shí)容易崩缺，細(xì)小規(guī)格毛坯的崩缺更多。毛坯初始密度低，容易吸氧，吸氧嚴(yán)重時(shí)，燒結(jié)困難，燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，耗電量大，成本上升。毛坯燒結(jié)時(shí)成型困難，晶體收縮不均勻，毛坯密度差，表層容易起皺皮，光澤較暗，甚至出現(xiàn)氧化等現(xiàn)象。毛坯收縮不均勻，一頭收縮大，一頭收縮小，于是引起彎曲變形，造成廢品。毛坯的崩缺耗損率達(dá)4%，彎曲率達(dá)6‰，降低了產(chǎn)品合格率，造成了經(jīng)濟(jì)損失。

2 改造的措施

2.1 改進(jìn)模具構(gòu)造，提高利用率

產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低，是每個(gè)企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)能力的重要因素。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，年產(chǎn)量超過(guò)800噸，產(chǎn)品品種的不斷更新、增加，相應(yīng)配套模具的數(shù)量必定隨之增加。只有對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤拍苓m應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的要求。作為一名生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，在生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)習(xí)指導(dǎo)過(guò)程中，通過(guò)細(xì)心觀察、反復(fù)研究和試驗(yàn)，針對(duì)性改造模具構(gòu)造，改善模頭材質(zhì)，把壓桿改成通用性壓桿，具有互換性，提高利用率。把模具的壓桿和模頭分成兩部分設(shè)計(jì)和制作，為降低成本，壓桿的材料用無(wú)磁鋼，改成通用壓桿，互換性強(qiáng)，如圖2所示。而模頭材料使用牌號(hào)為YN20的無(wú)磁硬質(zhì)合金，設(shè)計(jì)構(gòu)造如圖3所示。

以制作ф17.5×36.5規(guī)格毛坯模具為例，如果用無(wú)磁硬質(zhì)合金制作舊版整體式模具一套，生產(chǎn)成本會(huì)大幅度增加，成本約需1萬(wàn)多元。但是如果不改造模具構(gòu)造和使用材料，既不適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展需要，又影響產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)對(duì)模具構(gòu)成和模頭材料進(jìn)行改造，把壓桿改成通用壓桿，用無(wú)磁鋼制作，僅模頭用無(wú)磁硬質(zhì)合金制作，制作一套模具成本約為7千元，節(jié)約成本達(dá)3千多元，隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和產(chǎn)品品種的增加，一年新做模具約50套，可節(jié)約成本達(dá)15萬(wàn)元。通用壓桿的互換性強(qiáng)，可以循環(huán)使用，制作新產(chǎn)品的模具時(shí)，只需制作模腔、模頭就可以了。改進(jìn)模具構(gòu)造后，提高了壓桿使用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 改良模頭材料，提高生產(chǎn)率

模頭用牌號(hào)為YN20無(wú)磁硬質(zhì)合金制作，硬度高達(dá)62HRC以上，但脆性大，裝配、調(diào)試模具要小心謹(jǐn)慎，避免損壞模頭，保證裝配質(zhì)量。如圖4所示，這是改進(jìn)后的ф17.5×36.5規(guī)格毛坯模具裝配圖。

圖3 YN20的無(wú)磁硬質(zhì)合金模頭

圖4 模具裝配圖

用無(wú)磁硬質(zhì)合金制作的模頭，硬度高，表面粗糙度達(dá)Ra0.8μm以上，與無(wú)磁鋼模頭相比較，在同樣壓力反復(fù)作用下，即使壓制大約10000次后，磨損變形小，毛坯脫模容易，裂紋毛坯數(shù)量和模具維修減少。遇到模頭損壞，可以迅速拆卸模具，換裝新的模頭投入生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。壓型壓力的相對(duì)加大，毛坯強(qiáng)度提高，減少崩缺、暗裂等廢品，降低了成本。

2.3 改善毛坯密度，提高合格率

模具用無(wú)磁硬質(zhì)合金制作模頭，生產(chǎn)毛坯的初始密度有了提高，達(dá)3.5g/cm3，過(guò)等靜壓后可達(dá)到4.0g/cm3以上。毛坯初始密度高，減少吸附氧分的程度，容易燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間相對(duì)縮短，使毛坯的燒結(jié)耗電量減少，降低了生產(chǎn)成本。毛坯的崩缺耗損率由4%下降為2%，彎曲率由6‰下降為3‰。跟用無(wú)磁鋼模頭壓制的毛坯相比，燒結(jié)出爐的毛坯光澤鮮亮，致密性好，產(chǎn)品的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)都有不同程度提高。毛坯的彎曲、崩缺減少，廢次品減少，提高了產(chǎn)品合格率，節(jié)約了成本，模具的改造收到了預(yù)期的效果。通過(guò)對(duì)壓型工序壓型模具的構(gòu)造進(jìn)行改造，壓桿和模頭由整體式改造成獨(dú)立式設(shè)計(jì)，壓桿和模頭分別用無(wú)磁鋼和無(wú)磁硬質(zhì)合金制作，提高了產(chǎn)品合格率，降低了模具的制造成本，創(chuàng)造了效益，得到了同行的認(rèn)同與推廣使用。

[1]張道行. 機(jī)修鉗工[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社 ，2002.

[2]單小君. 金屬材料與熱處理[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2005.

TQ330.4+1

A

1671-0711（2016）12（上）-0109-03