一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法技术

本发明专利技术涉及一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法


[0001]本专利技术涉及硬质合金增材制造
，尤其是涉及一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法
。

技术介绍

[0002]永磁材料，又称“硬磁材料”，是指一经磁化即能保持恒定磁性的材料
。
我国自
2000
年起已成为世界上最大的稀土永磁材料生产国
、
出口国和消费国，且生产规模不断扩大并呈现出逐年平稳增长的趋势，至
2019
年我国稀土永磁材料产量已达到
18.03
万吨
。
经过多年的发展，我国稀土永磁产业已经形成以浙江东阳及宁波地区
、
京津地区
、
山西地区
、
包头和赣州地区为主的产业集群
。
但我国稀土永磁材料行业大部分企业生产规模较小，产业集中度较低，企业两极分化严重
。
以烧结钕铁硼材料为例，我国现有烧结钕铁硼生产企业接近
200
家，年产量
3000
吨以上的企业仅占
7.5
％，而年产
1500
吨以下的企业占
84
％
。
而之所多很多企业的能产上不去，其关键是永磁模具的生产和质量跟不上
。
而其中，永磁模型芯表面的不导磁层的制造是其中的关键难点
。
[0003]由于服役环境所需，永磁模型芯表面需要具有高硬性
、
高耐磨性/>、
高耐腐蚀性，同时由于用于生产永磁产品，表面还需要没有磁性
。
因而永磁模型芯的表面硬化层不能通过简单的感应淬火等固态相变的方法来获得，只能通过表面堆焊硬质合金的方法进行制造
。
目前行业中大量采用的仍是非常落后的人工堆焊法
。
生产效率极低
(
一个熟练的工人一天最多只能堆焊8个
)、
工人劳动强度大
、
易开裂
、
且受人为因素影响大，产品质量低且不稳定，极大地限制了永磁模具的生产加工及后续永磁产品的生产，亟需一种新技术加以替代与升级
。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述问题，本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提出一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法
。
通过机器人的轨迹编程及激光熔覆技术的耦合，可以实现硬度
≥HRC40、
最大厚度
≥13mm、
无裂纹及气孔缺陷的高硬耐磨不导磁层的连续自动一体化制造，可极大地提升产品的生产效率及品质
。
[0005]本申请提供的一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法，包括如下步骤：
[0006]S1、
制备基体：根据产品外形特征，采用线切割或数铣技术加工合金基体；
[0007]S2、
开发机器人自动化行走轨迹：根据产品外形特征，开发机器人连续自动化行走轨迹；
[0008]S3、
将基体进行高温预热处理：增材制造前，将基体放到高温炉中，加热至
600
‑
800℃
，保温
30
‑
40
分钟进行高温预热处理；
[0009]S4、
对基体进行不导磁层激光增材：将步骤
S3
中高温预热后的合金基体1从高温炉中拿出，转至二轴转台上的四脚卡盘上固定，趁热开始激光增材制造加工，激光增材行走轨迹采用步骤
S2
；
[0010]S5、
对制造完成的熔覆不导磁产品进行高温退火处理：增材制造完成后，将产品从二轴转台的四脚卡盘上取下，迅速放至另一高温炉中，炉温设定为
500℃
，保温3‑
5h
进行去应力退火处理；
[0011]S6、
后处理：在步骤
S5
退火处理后，将增材制造的不导磁层产品进行机械加工以实现成型
。
[0012]进一步的，所述同轴送粉激光熔覆系统中的激光加工头为倾斜设置，使基体各加工位置与激光加工头呈近垂直关系
。
[0013]进一步的，所述同轴送粉激光熔覆系统的初始激光功率采用
2500W
，之后每中间曲面熔覆一道下降
17W
，最后功率稳定在
1548W。
[0014]综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
[0015]1、
本申请主要面向永磁模具型芯表层高硬耐磨无磁合金的自动化制造，可以获得硬度
≥HRC40、
最大厚度
≥13mm
无裂纹气孔缺陷的激光增材制造型芯不导磁层产品
。
可相比当前广泛采用的人工堆焊法大幅提高生产效率2‑3倍，且产品性能更优异，质量更稳定
。
[0016]2、
可相比传统人工堆焊获得更加优异的合金组织，服役寿命更高
。
附图说明
[0017]图1为永磁模型芯不导磁层整体结构示意图；
[0018]图2为加工后的合金基体形貌及机械人编程的定位点及轨迹示意图；
[0019]图3为机械手臂与二轴转台耦合的定位操作现场图；
[0020]图4为激光增材制造所得的永磁模型芯不导磁层产品；
[0021]图5为经后续机械加工后的永磁模型芯不导磁层产品；
[0022]图6是图2中不导磁层中间曲面凸起的俯视图以及轨迹示意图
。
[0023]附图标记：
1、
合金基体；
2、
不导磁层
。
具体实施方式
[0024]以下结合附图1‑6对本申请作进一步详细说明
。
[0025]如图1所示，本申请的不导磁层2是设置在基体1上的，基体1为
45
号钢
。
且不导磁层主要由中间曲面凸起及两边翘起部分组成，其中厚度最低5‑
6mm
，最高大于
13mm。
[0026]此外，
CN215749787U
公开了一种永磁铁氧体磁瓦模具下冲头结构，该现有技术也明确公开了与本申请类似的不导磁层，但其两端并未翘起，为一平整面
。
在制造加工中，由于两端并未翘起，导致最高厚度小了，更容易制造
。
因此，不导磁层两端翘起的加工难度大于两端平整的加工难度
。
本申请的保护范围应当涵盖上述两种，并挑选加工难度更大的两端翘起的不导磁层激光增材制造作如下示例
。
[0027]本申请实施例公开一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法，具体包括如下步骤：
[0028]S1、
制备基体：根据产品外形特征，采用线切割或数铣技术加工合金基体；
[0029]需说明的是：该基体1的形貌为本领域的常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、
制备基体：根据产品外形特征，采用线切割或数铣技术加工合金基体；
S2、
开发机器人自动化行走轨迹：根据产品外形特征，开发机器人连续自动化行走轨迹；
S3、
将基体进行高温预热处理：增材制造前，将基体放到高温炉中，加热至
600
‑
800℃
，保温
30
‑
40
分钟进行高温预热处理；
S4、
对基体进行不导磁层激光增材：将步骤
S3
中高温预热后的合金基体从高温炉中拿出，转至二轴转台上的卡盘上固定，趁热开始激光增材制造加工，激光增材行走轨迹采用步骤
S2
；
S5、
对制造完成的熔覆不导磁产品进行高温退火处理：增材制造完成后，将产品从二轴转台的卡盘上取下，迅速放至另一高温炉中，炉温设定为
500℃
，保温3‑
5h
进行去应力退火处理；
S6、
后处理：在步骤
S5
退火处理后，将增材制造的不导磁层产品进行机械加工以实现成型
。2.
根据权利要求1所述的一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法的制备方法，其特征在于：所述步骤
S2
中还包括如下步骤：
S2.1:
采用
KUKA
六轴联动机械手臂外加二轴转台组成的“6+2”轴机器人系统进行轨迹编程，轨迹程序采用配套的
Workvisual
软件进行开发，根据不导磁层的外形特征，两边翘起部分采用直线行走，中部曲面凸起部分采用连续多段线行走模式完成；直线行走需事先确定起始定位点
LP1
和
LP2
，多段线行走需确定定位点
RP1
‑
RP7
，所述
LP1
和
LP2
初始位置分别位于基体需激光增材不导磁层一端的两边角处，所述定位点
RP1
‑
RP7
的位置是将中间曲面的弧线均分为6份，以此定位这7个点
。3.
根据权利要求2所述的一种永磁模型芯不导磁层激光增材制造方法的制备方法，其特征在于：所述步骤
S2
中还包括如下步骤：
S2.2:
通过偏移及循环语句，构成多道直线及中间曲线多道熔覆的行走轨迹；所述循环语句用...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈源，汪俏妤，胡跃程，陈施怡，蒋乾磊，杨晓红，
申请(专利权)人：金华职业技术学院，
类型：发明
国别省市：