Im Vergleich zum herkömmlichen Pulvermetallurgieverfahren weist das Formen von NdFeB zwei Hauptmerkmale auf: Magnetfeldorientierung und Oxidationsschutz. Der Formprozess bestimmt die Geometrie, Größe und Ausrichtung des Magneten und ist ein Schlüsselelement bei der Herstellung von gesintertem NdFeB. Das Formen wird im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt: Trockenpressen und Nasspressen.
1. Nassformen
Das Nassformverfahren wird häufig in der Funktionskeramik und anderen Bereichen eingesetzt. Im Jahr 2001 verwendete Hitachi Mineralöl als Lösungsmittel und fügte das Tensid Methyloleat hinzu, um einen Hochleistungsmagneten mit Br=1,46 T (14,6 kG) und 1,20 MA/m (15,1 kOe) herzustellen. Der Schmiereffekt organischer Reagenzien kann die Fließfähigkeit und Ausrichtung des Pulvers verbessern und so einen Pressling mit hoher Gleichmäßigkeit herstellen. Allerdings ist der Nassformprozess komplex und äußerst ineffizient. Die große Menge an Lösungsmittel, die während des Sinterprozesses freigesetzt wird, beschädigt das Vakuumsystem und verbleibender Kohlenstoff beeinträchtigt auch die Leistung des Magneten, sodass die Nassformmethode nach und nach aufgegeben wird.
2. Trockenformen
Nach jahrelanger Praxis und Verbesserung durch Magnetwerkstoffanwender hat sich das Trockenformen zur bevorzugten Methode für die Massenproduktion in großem Maßstab entwickelt. Das Magnetpulver wird durch ein Magnetfeld in einem Formhohlraum einer bestimmten Form ausgerichtet und der Eindringkörper wird geschlossen, um den Druck zu vervollständigen. Mit zunehmender Dichte des Grünkörpers wird jedoch zwangsläufig die Orientierung zerstört. Das Trockenformen kann entsprechend der entsprechenden Beziehung zwischen der Magnetfeldrichtung und der Pressrichtung in Parallelpressen und Vertikalpressen unterteilt werden. Das vertikale Pressverfahren wird häufiger eingesetzt, da es die Pulverausrichtung weniger beeinträchtigt. In China wird häufig ein zweistufiges Pressverfahren verwendet, das heißt, die Dichte des Grünlings wird auf 3,8-4,1 g/cm3 gepresst und anschließend wird eine gleiche Druckreduzierung (ca. 180 MPa) angewendet, um den Grünling zu erhöhen kompakte Dichte (ca. 4,5 g/cm3), ohne das vorhandene Orientierungsniveau zu zerstören. Auf diese Weise können verschiedene Arten von Formen wie automatische Formen und kombinierte Formen mit hoher Produktionseffizienz und stabiler Leistung ausprobiert werden. Die Methoden des Vertikalpressens, isostatischen Pressens, Nachmahlens und Schneidens weisen jedoch die folgenden Mängel auf:
(1) Aufgrund der Begrenzung des Verformungsbetrags des Rohlings und der Oxidschicht ist die Verarbeitungstoleranz des Rohlings groß und die Ausbeute niedrig;
(2) Das Sekundärpressverfahren erfordert eine Vakuumversiegelung nach dem Grünkörper, was einen langen Prozesszyklus und einen geringen Automatisierungsgrad aufweist;
(3) Der Ausrichtungsgrad wird während des Formschließ- und Pressvorgangs immer noch beeinträchtigt.
Die Hauptrichtungen für Verbesserungen sind derzeit: Erstens die Abschaffung des isostatischen Pressens und die Verwirklichung einer automatisierten Produktion vom Formen bis zum Sintern; zweitens, druckloses Formen und andere Methoden zu verwenden, um den Orientierungsgrad weiter zu verbessern; Darüber hinaus hat das Produkt für fliesenförmige, ringförmige, dünne Bleche und verschiedene komplexe Formen ein endkonturnahes Formverfahren und ein verarbeitungsfreies Formverfahren entwickelt, um direkt Produkte herzustellen, die der Form entsprechen oder dieser nahe kommen das Endprodukt.
1. Einmaliger Formvorgang
Durch die Erhöhung des Drucks der Formpresse wird die Dichte des Grünkörpers auf über 4,2 g/cm3 erhöht, wodurch das isostatische Pressen entfällt. Nach dem Pressen durch die vollautomatische Formpresse wird es von einem Roboter automatisch in die Sinterbox gestapelt und durch einen versiegelten, durch Schutzgas geschützten Kanal transportiert. Der Zugang zum kontinuierlichen Sinterofen erfolgt über den Absperrschieber, was eine automatisierte Produktion ermöglicht und die Arbeitskosten senkt. Der gesamte Prozess wird in einer sauerstoffarmen Umgebung durchgeführt, was der Stabilität des Prozesses und der Leistung zuträglich ist.
2. Druckloses Formen
Um eine Beschädigung des Orientierungsgrads während des Formprozesses zu vermeiden, wird die Orientierung im lockeren Zustand oder im Mikrodruckzustand durchgeführt und die Form zum Vakuum- oder Hochdrucksintern verwendet. Dieses Verfahren stellt hohe Anforderungen an das Formmaterial, die magnetische Permeabilität und die Rauheit der inneren Hohlraumwand. Da der Pulverspalt jedoch zu groß ist, ist es schwierig, ihn allein durch Kapillarwirkung während des Sinterprozesses zu verdichten, und es kann leicht schrumpfen und sich verformen.
3. Isostatisches Druckimpuls-Magnetfeldformen von Gummifilmen
Die mit Magnetpulver gefüllte Gummiform wird in die Metallform gelegt. Durch die Ausrichtung des gepulsten Magnetfelds komprimiert der Metalleindringkörper den Gummifilm und das Magnetpulver. Aufgrund der Verengung des Hohlraums der Metallform dehnt sich die Gummiform zum inneren Hohlraum hin aus und übt ihren isostatischen Druck auf das Pulver aus. Da es bei der Probe zu keiner Relativbewegung zwischen der Innenwand des Formhohlraums und dem Pulver kommt, bleibt die Ausrichtung gut erhalten. Aufgrund der unterschiedlichen Härte und des Elastizitätsmoduls zwischen der Gummifolie und der Stahlform neigt der Pressling jedoch zu einer ungleichmäßigen Verformung.
4. Near-Net-Molding-Verfahren (Einzelstückpressen)
Die Magnetfeldausrichtung der Parallelpresse ist dieDa die Pressrichtung mit der Pressrichtung übereinstimmt, ist der Grad der Beschädigung der Ausrichtung viel höher als bei der Vertikalpresse. Darüber hinaus ist aufgrund der begrenzten Größe der Orientierungsstange die Produktpressfläche kleiner. Aufgrund der Vorschub- und Ausrichtungsvorteile können mit dem Parallelpressverfahren jedoch zylindrische, kreisförmige, speziell geformte und einteilige Produkte in einem Arbeitsgang geformt und gepresst werden. Es verfügt über eine hohe Pressgenauigkeit und eine gute Konsistenz der magnetischen Eigenschaften, was die Verarbeitungszugabe verringert und die Materialausnutzungsrate verbessert. Allerdings stellt das Einzelstückpressverfahren höhere Anforderungen an die Pulverfließfähigkeit, die Presse (Genauigkeit der Servosteuerung, Größe und Gleichmäßigkeit des Magnetfelds, automatische Pulververteilung usw.), die Form und den Sinterprozess.