本發明涉及磁粉成型設備，特別涉及用于磁粉成型的等靜壓機，具體為一種薄膜干袋磁場等靜壓機。

背景技術：

目前，燒結的各向異性磁粉成型，最常用的工藝是先用磁場壓機進行磁場取向預成型，再用等靜壓機進行等靜壓以改善密度。各向異性磁粉預成型需要磁場取向，壓力方向與取向磁場方向平行，稱之為平行壓磁場壓機；壓力方向與取向磁場方向垂直，稱之為垂直壓磁場壓機；不論是平行壓還是垂直壓都會在一定程度上破壞磁場取向，平行壓對磁場取向的破壞尤其突出。而且先預成型再等靜壓，增加了工序自然增加了成本，并且目前一般的等靜壓機只能手工操作，勞動量大，效率低難以實現自動化。

磁場取向等靜壓成型裝置，應稱之為磁場等靜壓機。唯有等靜壓取向成型不破壞磁場取向，而且密度均勻。按照現行的磁粉成型工藝，磁粉的取向度為90-92%，采用等靜壓取向成型，其取向度可達95%以上，這就意味著等靜壓取向磁體的磁能積能提高1-2MGo，差不多一個質量等級。

但直至目前等靜壓磁場取向成型還只能是個理想，不論中國還是外國盡管有不少關于磁場等靜壓的實驗研究，但還沒有可以在實際工業化生產中應用的定型的磁場等靜壓設備。所以如此是因為以下幾方面的原因：

1） 磁場等靜壓機首先要有足夠的取向磁場，像燒結釹鐵硼取向磁場至少要大于1.5T，用脈沖磁場取向雖然磁場強度高，脈沖線圈占用的體積小，但脈沖寬度窄，取向時間太短，取向難以保持，而且磁場的分布不均勻；若用靜磁場取向，由于等靜壓必須在密封的超高壓容器里進行，按照現有等靜壓機高壓腔結構，很難布置能產生較高取向靜磁場的磁極。

2） 等靜壓必須使用模具，模具的作用一是使粉體保持所需要的形狀，二是傳遞靜壓力，三是起密封作用，把粉體與液體壓力介質相隔離，但現有的等靜壓模具技術無法壓制非圓形的工件，原因是現有的非園模具傳遞靜壓力不均勻，會把平面壓成弧面。而大量的磁體形狀是非園的。即使是圓柱形的磁體，在圓柱的兩端也會產生較大的變形，這些變形不僅會造成磁粉材料的浪費，也會造成變形部分取向度的不均勻。

技術實現要素：

本發明解決現有磁場等靜壓機無法壓制非圓形工件、效率低難以實現自動化，以及取向磁場強度較低的問題，提供一種薄膜干袋磁場等靜壓機。

本發明是采用如下技術方案實現的：薄膜干袋磁場等靜壓機，包括機架，機架為框式結構，機架頂部設置有上油缸，機架中部設置有工作臺，工作臺上放置有等靜壓模具，上油缸的活塞桿穿過框式機架的上梁并在其端部固定有等靜壓模具的封口壓柱，在等靜壓模具的上方和下方分別設置有取向電磁場裝置；等靜壓模具包括高壓腔體和高壓腔體內的干袋，干袋由上部的與高壓腔體內壁密封連接的支撐連接部分和下部的工作部分構成；高壓腔體內還固定有多孔透氣的剛性靠模，干袋的工作部分位于靠模模腔內，干袋的工作部分為薄膜材料制成，干袋的工作部分的形狀、容積大小與靠模的模腔相配適，使得加入干袋的粉體震實或搗實后的形狀與靠模的模腔形狀一致；在機架之外還有調壓油缸，調壓油缸通過高壓軟管與高壓腔體的內腔連通，高壓腔體外圓下部有環狀凸臺，環狀凸臺之外有氣缸套，環狀凸臺之上有氣缸蓋，氣缸套和氣缸蓋緊固在工作臺上，高壓腔體外圓下部的環狀凸臺與氣缸套內壁滑動配合成為驅動高壓腔體運動的活塞，氣缸套上開有與活塞下腔相通的氣孔，氣缸蓋上開有與活塞上腔相通的氣孔。兩個氣孔交替提供壓縮空氣，便可實現高壓腔體的上下震動。

該薄膜干袋磁場等靜壓機的工作過程如下：

1）調壓油缸通過高壓軟管向高壓腔體內提供負壓，在大氣壓的作用下干袋的工作部分緊貼在靠模上。

2）使用定量加料裝置向干袋內徐徐加料，與此同時向與高壓腔體活塞上、下腔相通的兩個氣孔交替提供壓縮空氣，驅動高壓腔體上下震動，加料完成后震動停止，此時干袋內的磁粉達到震實密度，充滿模腔。

3）上油缸下行，驅動封口壓柱下行直至其下平面緊貼干袋支撐連接部分而封住高壓腔體上口。

4）取向電磁場裝置通電，在等靜壓模具的模腔內形成強大的取向磁場。

5）調壓油缸通過高壓軟管向高壓腔體內提供的壓力轉換為正壓力并逐步把壓力提高到超高壓（100-300MPa）達到設定壓力后保壓一段設定的時間。

6）取向電磁場裝置斷電再充適當的反向電流，為已取向成型的磁體退磁。

7）調壓油缸逐步降低壓力，高壓腔體泄荷直至回復負壓。

8）之后上油缸上行，用自動裝置或手工取出已成型的磁體。

9） 用自動裝置或手工清理模腔，準備下一次工作循環。

本發明所述的薄膜干袋磁場等靜壓機，使用薄膜干袋并增設了震實機構，在負壓的作用下，薄膜干袋緊貼多孔透氣硬質材料制作的靠模，徐徐加料過程伴隨震動磁粉獲得均勻的穩定的震實密度和精密的外形，即靠模模腔的形狀減去干袋薄膜的厚度，不但有利于提高被加工磁材的質量，還提高了自動化程度，提高了加工效率。薄膜干袋使用柔軟的高強度的彈性材料制作，在強度允許的條件下會做得盡量的薄。在進行等靜壓的時候，靠模本身的作用只是讓液體壓力介質通過并不參與壓力傳遞過程，參與壓力傳遞的只有干袋薄膜，柔軟彈性薄膜壓力傳遞的損失為零，保證了靜壓傳遞的均勻性，已具有均勻震實密度的粉體在均勻靜壓力的作用產生變形是線性的，從而保證了非圓工件的可靠壓制。

附圖說明

圖1為本發明一種工作狀態下的結構示意圖；

圖2為本發明另一種工作狀態下的結構示意圖；

圖3為等靜壓模具的結構示意圖。

圖中：1－機架，2－上油缸，3－工作臺，4－封口壓柱，5－高壓腔體，6－干袋，7－靠模，8－調壓油缸，9－氣缸套，10－氣缸蓋，11－環狀凸臺，12、13－氣孔，14－上電磁線圈，15－上磁軛板，16－下鐵芯，17－下電磁線圈，18－鐵芯導套，19－靠模支架，20－側油缸，21－滑塊。

具體實施方式

薄膜干袋磁場等靜壓機，包括機架1，機架1為框式結構，機架1頂部設置有上油缸2，機架中部設置有工作臺3，工作臺3上放置有等靜壓模具，上油缸2的活塞桿穿過框式機架的上梁并在其端部固定有等靜壓模具的封口壓柱4，在等靜壓模具的上方和下方分別設置有取向電磁場裝置；等靜壓模具包括高壓腔體5和高壓腔體內的干袋6，干袋6由上部的與高壓腔體內壁密封連接的支撐連接部分和下部的工作部分構成；高壓腔體5內還固定有多孔透氣的剛性靠模7，干袋6的工作部分位于靠模7模腔內，干袋6的工作部分為薄膜制成，干袋6的工作部分的形狀、容積大小與靠模7的模腔相配適，使得加入干袋的粉體震實或搗實后的形狀與靠模的模腔形狀一致；在機架1之外還有調壓油缸8，調壓油缸8通過高壓軟管與高壓腔體5的內腔連通；高壓腔體5外圓下部有環狀凸臺11，環狀凸臺11之外有氣缸套9，環狀凸臺11之上有氣缸蓋10，氣缸套9和氣缸蓋10緊固在工作臺3上，高壓腔體5外圓下部的環狀凸臺11與氣缸套9內壁滑動配合成為驅動高壓腔體運動的活塞，氣缸套9上開有與活塞下腔相通的氣孔12，氣缸蓋10上開有與活塞上腔相通的氣孔13。

具體實施時，等靜壓模具上方的取向電磁場裝置包括套于封口壓柱4上即以封口壓柱4為其鐵芯的上電磁線圈14，水平固定于機架1內框兩側的上磁軛板15，上電磁線圈14的上端固定于上磁軛板15上，上磁軛板15上開有使封口壓柱4自由穿過的通孔，封口壓柱4的下端制成能伸入高壓腔體5并與高壓腔體5內壁配合的壓頭；等靜壓模具下方的取向電磁場裝置包括位于工作臺3下方、機架1內框底面上的下鐵芯16和套于下鐵芯16上的下電磁線圈17，工作臺3上開有使下鐵芯16穿過的通孔，下鐵心16的上端密封伸入高壓腔體5的下口（即密封堵住高壓腔體5的下口）；上電磁線圈14和下電磁線圈17的規格相同，上油缸2、封口壓柱4、下鐵芯16及等靜壓模具的軸線共線； 這樣，經機架1、上磁軛板15、封口壓柱4、下鐵芯16形成上電磁線圈14和下電磁線圈17的磁路，封口壓柱4的壓頭和下鐵芯16的上端深入高壓腔體分別作為密封高壓腔體的蓋和堵頭，并作為磁極在高壓腔體內形成強大的取向磁場。上電磁線圈14 的內圈固定有套在封口壓柱4 外面的鐵心導套18。機架1采用鋼絲纏繞結構。在高壓腔體5內固定有靠模支架19，通過靠模支架19將靠模7固定于高壓腔體5內。高壓腔體5、氣缸套9和氣缸蓋10由無磁材料制成，以進一步提高取向磁場強度。

進一步地，干袋6的工作部分的形狀、容積大小與靠模7的模腔相一致，使干袋的工作部分在負壓的作用下沿靠模的模腔內壁張緊鋪展（即不產生折疊或皺折），進一步減小干袋的工作部分對粉體初裝震實或搗實后的形狀的影響。制成干袋的薄膜的含義是指其厚度相比現有干袋薄得多。從均勻傳遞靜壓力的角度，薄膜越薄越好。考慮到強度問題，其薄厚的選擇和工件的大小有關，大的工件薄膜干袋就要厚一些。其厚度可在0 .1-2mm范圍選擇。薄膜干袋可選用現有干袋的橡膠材料或工程塑料制做，但要求強度更高一些，譬如選擇高強度的橡膠薄膜或塑料薄膜，也期待更好的新材料出現。以上有關干袋薄膜的內容屬于本領域技術人員的公知常識或常規選擇，所以本申請“薄膜”的概念對本領域技術人員來講是清楚的。具體實施時，靠模7由多孔透氣金屬材料制成。

具體實施時，制成干袋6工作部分的薄膜為彈性薄膜。這樣，可減少對干袋工作部分的苛刻尺寸、形狀要求，在震實或搗實及負壓作用下通過彈性變形而沿靠模的模腔內壁張緊鋪展，從而更容易實現干袋薄膜工作部分的張緊鋪展。譬如選擇生產避孕套或氣球的材料制作薄膜干袋就是個不錯的選項。

在機架1上還固定有兩個側油缸20，兩個側油缸20的活塞桿端部固定有滑塊21，當封口壓柱4被驅進入高壓腔體5后，兩個側油缸20驅動兩個滑塊21進入封口壓柱4上端面與機架1內框上平面之間。機架1頂部的上油缸2如果不是專門設計的超高壓油缸，在加壓工作狀態下通常無法支撐高壓腔體內的壓力介質對封口壓柱4的壓頭下端面產生的巨大軸向力；通過增加上述結構，高壓腔體內加壓時壓力介質對薄膜干袋6和磁粉產生的巨大軸向力作用在封口壓柱4的壓頭下端面上，這個力又通過滑塊21傳遞到機架1上。高壓腔體泄荷后，側油缸20又驅動滑塊21復位，滑塊21復位后，上油缸2又可以驅動封口壓柱4復位。

薄膜干袋磁場等靜壓機的工作過程如下：

1） 調壓油缸8通過高壓軟管向高壓腔體5提供負壓（0—-0.1Mpa），在大氣壓的作用下干袋6的工作部分緊貼在靠模7上。調壓油缸8的作用是調控高壓腔體的壓力從負壓到超高壓，從結構上它與普通的增壓油缸并無原則的差別，準確的說調壓油缸是普通增壓油缸的變通使用。調壓油缸在它整個行程的某個中間位置上，高壓腔及與高壓腔體通過高壓軟管連接的增壓腔內充滿壓力介質，此時高壓腔體內的壓力介質壓力為零，如果調壓油缸的活塞前進就為高壓腔體加壓，后退則為高壓腔體減壓成為負壓。

2）使用定量加料裝置向干袋6徐徐加料，與此同時向與活塞上、下腔相通的兩個氣孔12、13交替提供壓縮空氣，驅動高壓腔體5上下震動，加料完成后震動停止，此時干袋內的磁粉達到震實密度，充滿模腔。

3）上油缸2下行，驅動封口壓柱4下行直至其壓頭下平面緊貼薄膜干袋6封住高壓腔體5上口，接著兩個側油缸20驅動兩個滑塊21插在封口壓柱4上端面與機架1內框上平面之間。

4）上、下電磁線圈14、17通電，在等靜壓模具的模腔內形成強大的取向磁場。

5）調壓油缸8通過高壓軟管向高壓腔體5提供的壓力轉換為正壓力并逐步把壓力提高到超高壓（100-300MPa）達到設定壓力后保壓一段設定的時間。

6）上、下電磁線圈14、17斷電再充適當的反向電流，為已取向成型的磁體退磁。

7）調壓油缸8逐步降低壓力，高壓腔體5泄荷直至回復負壓。

8）兩個側油缸20驅動兩個滑塊21復位，之后上油缸2上行，驅動封口壓柱4復位。

9）用自動裝置或手工取出已成型的磁體。

10）用自動裝置或手工清理模腔，全部工作循環完成。