一种高强度软磁合金棒材的制备方法与流程

本发明涉及软磁合金棒材加工，具体为一种高强度软磁合金棒材的制备方法。

背景技术：

1、高强度软磁合金棒材一类具有高磁导率、低矫顽力和低损耗的特殊金属材料，它结合了优异的磁性能和机械强度，广泛应用于需要高导磁率和承受较大机械应力的设备和场合，具体如电磁感应、变压器、电动机、以及电磁屏蔽等领域，这类合金主要由铁镍合金、铁硅合金、铁钴合金等组成，它们在弱磁场下容易磁化，并在去除外加磁场后能够迅速退磁，表现出软磁性，目前的软磁合金棒材的制备主要包括原材料选择、熔炼、锻造、去应力热处理、钻削开孔及磁性热处理等步骤，其中棒材内部开孔是最关键的步骤。

2、钻削开孔完的高强度软磁合金棒材具有精密的内孔和良好的磁性能，因此在许多工业和高科技领域有广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：钻削后的软磁合金棒材在用作电机和发电机中的磁性核心部件，特别是在高效能和高频工作的电机中时，内孔设计可用来容纳轴或其他固定元件，确保磁路的稳定性和导磁性能；而在被用作变压器的铁芯材料时，钻削后的棒材尤其适用于环形铁芯的生产，内孔可用来安装导线或其他组件；用在传感器上时由于传感器需要精密的磁场控制，棒材的内孔允许将其他电子元件嵌入其中，使其成为敏感度极高的感应部件。

3、现有工艺中，通常一次性钻完整个孔径，由于单次钻削量过大容易导致钻孔部位局部应力集中，特别是在软磁合金材料较为脆弱或表面存在微裂纹的情况下，容易诱发开裂现象，降低孔的结构完整性和强度，导致孔的内壁粗糙，孔壁光滑度差，致使最终钻孔的尺寸精度较低，无法满足高精度应用需求，影响最终棒材质量。

4、而且现有的软磁合金棒材在进行轴向钻孔后，如果需要再进行径向钻孔时，通常需要额外的操作步骤，使得整个钻孔流程更加复杂，不同方向的钻孔需要不同的加工设备以及对棒材的重新定位和夹持，增加了操作步骤。

5、另外，在对棒材进行轴向钻孔时，随着钻头深入，钻削区域逐渐变得封闭，冷却液无法及时有效的进入钻头与棒材接触的深孔部分，冷却效果会迅速降低，导致该部分的温度迅速升高，产生积热，积热导致棒材在钻削过程中产生局部软化，或者产生相变，影响加工性，进而致使孔内壁可能出现粗糙不平、毛刺增多甚至表面烧伤等问题，影响孔的形状和尺寸精度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高强度软磁合金棒材的制备方法，解决了现有工艺中，由于单次钻削量过大，容易导致软磁合金材料局部应力集中，特别在材料脆弱或存在微裂纹时，容易引发开裂，导致孔内壁粗糙，尺寸精度较低无法满足高精度需求，同时，径向钻孔需要额外的操作步骤，增加了复杂性和设备需求，另外，随着钻头深入，冷却液难以有效进入深孔，积热导致局部软化，进而造成孔内壁粗糙、毛刺增多，甚至烧伤，影响孔的精度和质量的技术问题。

2、本发明提供的一种高强度软磁合金棒材的制备方法，具体高强度软磁合金棒材的制备方法步骤如下：

3、s1、原材料选择：首先需要根据所需合金的具体成分来选择合适的金属原料。

4、s2、熔炼：将选定的金属原料按照一定比例混合后，在真空感应炉中进行熔炼，接着选择合适的模具并通过控制冷却速率将熔化的合金材质冷却形成合金锭。

5、s3、锻造：根据实际需求，将合金锭锻造成不同直径的棒材。

6、s4、去应力热处理：对锻造后的棒材进行去应力处理、固溶处理、退火处理，改善其力学性能。

7、s5、钻削开孔：通过多级渐扩式钻孔机构对棒材进行内开孔钻削加工，接着对其表面再进行除锈、抛光处理。

8、s6、磁性热处理：对加工后的棒材进行磁性能热处理，保证磁性能。

9、s7、质量检验：最后对成品进行化学成分分析、机械性能测试和磁性能测试，确保符合标准。

10、上述s1-s7步骤中的高强度软磁合金棒材的制备方法步骤需要由加工台、弧形放置板、顶夹机构、推移机构、多级渐扩式钻孔机构、随动式降温机构和径向钻孔机构配合完成。

11、所述加工台上端面通过支柱左右对称固定连接有弧形放置板，加工台上端面左右对称安装有两个用于对棒材自动快速夹持定位的顶夹机构，所述顶夹机构与加工台之间共同安装有推移机构，所述推移机构上安装有用于对棒材进行渐进式内开孔以提高加工后棒材内孔精度以及孔壁光滑度的多级渐扩式钻孔机构，所述推移机构用于分别推动两个顶夹机构相互靠近移动以对棒材进行定位夹住以及推动两个多级渐扩式钻孔机构以对棒材进行内开孔钻削，所述多级渐扩式钻孔机构包括转动设置于推移机构上的轴杆、固定连接在轴杆靠近弧形放置板一端上的锥状钻头、若干个周向等距固定连接在锥状钻头上用于对棒材进行一级钻孔的钻刀片、滑动连接在轴杆外部的轴套、共同设置于轴套与轴杆之间用于对棒材进行二级扩孔钻削的扩钻组件，所述多级渐扩式钻孔机构与推移机构之间共同设置有用于对钻孔过程中多级渐扩式钻孔机构与棒材接触处及时降温的随动式降温机构，两个所述推移机构与加工台之间共同设置有用于对棒材径向钻孔的径向钻孔机构。

12、在一种可能的实现方式中，所述扩钻组件包括若干个周向等距开设在轴套上且与钻刀片对应的条形通槽，每个所述条形通槽中均通过转柱铰接有外扩刀片，所述轴杆与外扩刀片之间共同安装有用于驱使外扩刀片运动向外扩张以便对棒材内孔进行扩孔的驱扩件。

13、在一种可能的实现方式中，所述驱扩件包括若干个周向等距开设在轴杆上的安装槽，所述外扩刀片上开设有滑槽，所述安装槽槽壁上固定连接有滑动设置于滑槽中的滑柱。

14、在一种可能的实现方式中，所述顶夹机构包括两个通过连接板前后对称固定连接在加工台上端面的滑杆以及通过凸耳共同滑动连接在两个滑杆外部的滑框，所述滑框远离弧形放置板的一侧通过弹簧伸缩柱滑动连接有横移框，所述滑框上下相对侧均通过连接杆铰接有折形杆，所述折形杆靠近弧形放置板的一端铰接有弧形夹板，两个所述弧形夹板互相靠近的弧形表壁均固定连接有抵触块，所述折形杆上开设有腰形槽，滑框上下相对侧均通过连接条固定连接有滑动设置于腰形槽中的拨柱。

15、在一种可能的实现方式中，所述推移机构包括两个上下对称固定连接在横移框远离滑框一侧上的矩形框，所述矩形框中滑动连接有滑块，滑块与矩形框之间共同固定连接有复位弹簧，两个所述滑块之间共同固定连接有推板，所述轴杆转动连接在推板上，所述加工台上端面固定连接有固定板，固定板与推板之间共同固定连接有一号电动伸缩杆。

16、在一种可能的实现方式中，所述随动式降温机构包括沿轴杆轴向共同开设在轴杆与锥状钻头中的横向孔槽，所述锥状钻头与轴杆上分别周向等距开设有若干个与横向孔槽连通的流出槽，所述横向孔槽中通过横杆固定连接有螺旋拨片，所述推板靠近轴套的一侧固定连接有转动套设在轴杆外部的储液盒，轴杆位于储液盒内腔段周向等距开设有若干个与储液盒和横向孔槽连通的连通槽。

17、在一种可能的实现方式中，两个所述矩形框相对侧均固定连接有弹簧伸缩顶杆，所述弹簧伸缩顶杆靠近轴套的一端固定连接有抵触在轴套外部的弧形板。

18、在一种可能的实现方式中，所述径向钻孔机构包括通过支杆固定连接在加工台上端面的安装板，所述安装板前端面通过滑动槽左右对称滑动连接有滑动块，滑动块前端面固定连接有安装块，安装块上滑动连接有钻杆，安装块上端面固定连接有回位弹簧，回位弹簧上端与钻杆之间共同转动连接有连接环，安装板前端面通过连接块固定连接有二号电动伸缩杆，二号电动伸缩杆下端固定连接有压板，压板与安装块之间共同设置有用于对安装块锁止停住的锁停组件，所述推移机构与安装块之间共同设置有用于拉动安装块同步移动的同移组件。

19、在一种可能的实现方式中，所述锁停组件包括通过弹簧伸缩杆滑动连接在压板下端面上的条形板、若干个等距固定连接在条形板下端面上的定位凸块以及若干个等距开设在安装块上端面用于与定位凸块配合的定位凹槽。

20、在一种可能的实现方式中，所述同移组件包括固定连接在滑块上端面的l形杆、固定连接在l形杆靠近安装板一端上且滑动套设在安装块外部的拉框以及共同固定连接在安装块与拉框之间的限位弹簧。

21、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

22、本发明中，通过多级渐扩式钻孔机构分别对棒材一级钻孔和二级扩孔钻削的逐级扩孔的方式，避免了单次钻削量过大导致的局部应力集中现象，降低了材料脆裂或微裂纹扩展的风险，逐步扩大的钻孔方式减少了加工应力，显著降低了孔内壁粗糙度，提升了孔壁光滑度，减少了毛刺和表面缺陷的产生，确保了每次加工的精度，有助于更好地控制孔的最终尺寸，满足高精度应用需求，从而提高钻孔的精度以及钻孔后棒材的质量。

23、本发明中，通过径向钻孔机构与多级渐扩式钻孔机构的配合，能够在对棒材轴向二次扩孔钻削的同时根据需求对棒材进行径向钻孔加工，无需额外夹持、调整或重新定位棒材，即可一次性完成轴向和径向钻孔，大幅缩短了整体加工时间，并且由于在相同的定位条件下进行径向和轴向钻孔，减少了重新夹持可能带来的定位误差，确保了孔位精度。

24、本发明中，通过随动式降温机构中的横向孔槽、螺旋拨片和流出槽相互组合，使得钻削冷却液能够随着钻刀片和外扩刀片钻削移动而同步流动，进而使钻削冷却液能够实时精准输送至钻削部位，确保温度在整个钻削过程中得到有效控制，避免积热的产生，有效的降温防止了局部软化，减少了孔内壁出现粗糙、毛刺或烧伤的风险，保持了孔壁质量，同时还避免了因积热引起的材料变形，确保了孔的形状和尺寸精度满足要求，提升钻孔精度。

25、本发明中，通过顶夹机构与多级渐扩式钻孔机构的组合，能够依次自动对棒材进行夹持定位和钻削加工，即可将自动夹持定位操作将夹持与钻削操作相结合，减少了独立分离操作环节，简化了加工流程，从而缩短了整体钻削加工周期。