錳鋅鐵氧體成型密度設計

◎陳創(chuàng)鑫

錳鋅鐵氧體成型密度設計

◎陳創(chuàng)鑫

在錳鋅鐵氧體的變形控制上，成型毛坯密度的控制是首要的也是最基礎(chǔ)的因素，本文從整體密度與局部密度的關(guān)系入手，對毛坯密度管控進行推導和論述，并對實際生產(chǎn)過程中影響毛坯密度調(diào)整的因素進行論述，對制定成型工藝標準起到一個理論指導的作用。

影響錳鋅鐵氧體變形的因素有多種，包括成型密度控制，燒結(jié)輔材平整度，擺坯方式，窯爐溫度差異等等，其中，成型密度控制是最基礎(chǔ)的因素，也是主要的影響因素.但對于成型密度的控制，缺乏一個有較好指導意義的理論，用于指導成型工藝參數(shù)的制定，本人在多年的工作中不斷總結(jié)和實踐，摸索出成型毛坯密度控制的相關(guān)理論，以指導生產(chǎn)過程中的工藝標準制定。

理論推導

密度的不均勻性是指生坯成型后在徑向和軸向存在的密度分布不一致的情況，局部密度不一致的生坯，經(jīng)高溫燒結(jié)后，將因收縮不一致而產(chǎn)生變形，軸向密度不均勻常產(chǎn)生大小頭，內(nèi)縮外扒變形，徑向密度不均勻常產(chǎn)生彎腰、拱背、扭曲變形等。下面從整體密度與局部密度的關(guān)系入手，逐步推導出密度管控的相關(guān)公式和要點。

假設一個生坯可分解為N個局部，那么有：

基本公式：G生坯=V整體＊ρ整體

=V1ρ1+V2＊ρ2+……+ Vn＊ρn

V整體以及各部分的V（體積）均可通過生坯圖計算得到對應值，于是，上式其實就是毛坯的整體密度與各部分局部密度的關(guān)系式。該公式主要可運用于成型參數(shù)設計中的局部密度控制部分。

從以上公式可以看出，在ρ整體確定的情況下，各部分密度是相互關(guān)聯(lián)的，而不是可以隨意設置的，如果違背了上述定理，那么，成型是不可能滿足要求的，因為這違背了自然規(guī)律。

對于一般的毛坯，主要局部密度控制有：ρ底板，ρ中柱，ρ方腿三個部分，那么，如何通過綜合考慮，在滿足上述公式的情況下，最合理的分配局部密度，使產(chǎn)品達到一個最佳的狀態(tài)呢？

首先，ρ底板與產(chǎn)品的燒結(jié)之后的A尺寸（主要尺寸）有密切關(guān)系，尤其是對于EC型產(chǎn)品。根據(jù)我們需要的A尺寸，結(jié)合模具的對應尺寸，可得到理論收縮率，從而得到對應的成型密度。

3.00＊1.183 = ρ＊L3 ≈ 4.93 （公式1）

其中，3.00為燒結(jié)密度在4.84 g/ cm3，收縮率為1.18時的成型毛坯密度，L為需要的收縮率，ρ為需要的收縮率所對應的成型密度。

通過上式，根據(jù)我們需要的A尺寸，可計算出對應的收縮率L，代人上式就可以得出我們所需要控制的成型毛坯的ρ底板。

除了ρ底板以外，還有ρ方腿和ρ中柱的控制，一般情況下，考慮到產(chǎn)品燒結(jié)收縮時的受力均勻和疊，對裝的變形情況等原因，有以下幾個限制：

1.方腿和中柱的密度差限制，假定為|ρ方腿-ρ中柱| ≤0.05 g/cm3

2.方腿與底板的密度差限制 假定為|ρ方腿-ρ底板| ≤0.05g/cm3

具體計算時，根據(jù)A尺寸和E尺寸的磁芯標準和模具設計尺寸，可計算出整體密度，ρ底板和ρ中柱的理論值，再根據(jù)基本公式1，即可大致算出ρ方腿算出各部分的理論中心值之后，根據(jù)具體產(chǎn)品的燒結(jié)變形或其他具體問題，通過實驗權(quán)衡所允許的各部分密度差的最大值，就可以定出我們所允許的各部分密度的公差范圍，有了中心值和公差范圍，就得到最終的工藝標準。

在具體生產(chǎn)中還要結(jié)合具體產(chǎn)品的具體壓制情況和生產(chǎn)效率等，做一些取舍和權(quán)衡，加以修正，才能用理論去指導實際生產(chǎn)，發(fā)揮其作用，創(chuàng)造效益。

在成型壓制過程中由于各種因素影響，導致各部分密度的實際值與理論值偏差，無法滿足工藝下發(fā)的標準要求，這是一個現(xiàn)實的問題，根據(jù)經(jīng)驗理論，影響實際壓制毛坯的局部密度的因素主要有：

模具設計尺寸放矢 這是最主要的影響，模具設計時的底板尺寸，中柱尺寸，方腿尺寸等直接決定了壓制后毛坯的各部分密度，所以模具設計是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。這里把毛坯壓制時不通過頂壓等人為調(diào)整的初始局部密度分布成為自然局部密度分布，如果設計的理論局部密度分布與自然局部密度分布偏差大，會導致調(diào)機困難，甚至無法滿足工藝要求；會導致燒結(jié)之后各部分尺寸不匹配，也會導致變形等其他不良產(chǎn)生。單純從成型工序調(diào)整是無法實現(xiàn)彌補的，因為成型的調(diào)整從一定意義上講屬于反自然規(guī)律，所以有較大的有局限性，調(diào)整的幅度有限，同時也會有開裂，起層等其他副作用；

開槽，加凸臺等工藝調(diào)整 其原理是通過改變局部的截面積和深度，改變填料的難易程度，從而在一定程度上改變局部密度的分布。截面積是指與壓制方向垂直方向上的面積，增加截面積，填料變得容易，可從一定程度上增加密度；深度是指與壓制方向平行方向上的面積，深度加大，在相同時間要填滿料的難度增大，所以會降低該部分的密度。該方法有一定的作用，但是也是有局限性，對一些產(chǎn)品該方法是沒有作用的，同時該方法會破壞填料的正常分布，導致局部位置密度分布不均勻，出現(xiàn)燒后有的位置尺寸異常超差等情況，不推薦該方法；

（截面積/填料深度）A/H比 不同A/H比的部位其填料難易程度不同，進而局部密度也有差異。截面積越小，填料深度越大的毛坯或部位其填料越困難，密度就會越低。最典型的是UFI系列，或高扁型的產(chǎn)品，豎向推坯由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的原因，導致填料困難，因此體現(xiàn)在生產(chǎn)上就是料重易變，經(jīng)常需要調(diào)整，通過降低頻次可一定程度上改善；同一個毛坯的不同位置也有不同，如對于單發(fā)機而言，毛坯中柱截面積較大，容易填料，因此一般密度相對較高，方腿則次之，而底板從填料方面考慮應該密度較高，但是由于壓制原理中的摩擦力原因?qū)е碌装迕芏纫欢ǔ潭壬辖档?；粉料參?shù)的影響：不同粉料松裝比，顆粒分布，流動性對壓制過程中的顆粒分布有著重要的影響，起著根本性的作用。

以上對磁芯在成型過程中的密度控制進行了理論分析，對影響密度分布的因素進行了淺析。在生產(chǎn)過程中，需充分考慮理論和實際的結(jié)合應用，一份標準的下發(fā)，一定是經(jīng)過嚴謹?shù)挠嬎惴治?，嚴密的思考?quán)衡得到的，只有這樣才能更好的指導生產(chǎn)，保證質(zhì)量，提高效率。

（作者單位：廣東乳源東陽光磁性材料有限公司）