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1、重庆科技学院功能材料研究制造中心质量体系文件CNKJ01 工作手册A/0 1 重庆科技学院功能材料研究制造中心4.1 铝镍钴永磁场合金作业指导书目录4.1.1 铝镍钴永磁合金技术条件 4.1.2 合金成份 4.1.3 工艺流程图4.1.4 造型工艺作业指导书 4.1.5 熔炼工艺作业指导书4.1.6 磁场热处理工艺作业指导书 4.1.7 磨加工工艺作业指导书4.1.8 检验工艺作业指导书4.1.1铸造铝镍钴永磁合金技术条件 按国标GB4753 84 执行，一些特殊要求的产品（军品）则按合同及有关协议执 行。 4.1.2合金成份 表一： LNGT永磁合金主要化学成份：（% ） 元素 Al Ni
2、Co Ti Cu Nb Fe 含量6.5/7.2 13.5/14.5 33.5/34.5 4.6/5.1 2.8/3.2 0.7/1.0 余 表二： LNG永磁合金主化化学成份：（% ）元素 Al Ni Co Cu Fe 含量 7.6/8.2 13.5/14.5 23.5/24.5 2.8/3.2 余4.1.3工艺流程图烘烤非定向型模配料熔炼浇铸结晶清砂砂毛刺退火粗加工切割粗磨热处理初检精磨复检包装入库重庆科技学院功能材料研究制造中心质量体系文件CNKJ01 工作手册A/0 2 4.1.5 熔炼工序作业指导书 本工艺包括坩埚制作、配料、熔炼、浇注取向、清砂、退火等项目内容。其基 本任务是熔炼铸
3、造得到化学成份合格、柱晶生长良好，无明显外在缺陷的磁钢铸坯。(1) 主要设备、器具和原辅料 表一：主要设备序号名称规格型号用途1 高频炉260 型高频感应炉最大容量 50 公斤熔炼磁钢2 箱式高温炉RJX-50-13 烘模表二：主要工具序号名称规格用途1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 坩埚模芯 契型锤 4、6、8 磅榔头 台秤 天平搅棒 打渣瓢抱钳 地坑式水冷结晶器 保温罩自制 自制 自制 10kg 0.5kg 自制 自制自制 自制 自制制造坩埚用 制造坩埚用 清砂用 配料 配料搅拌金属液 打捞炉渣从高温炉中夹取定向 模型 定向冷却 结晶保温表三：主要金属材料的技术要求序号名称牌号主要
4、化学成（% ）尺寸大小1 工业纯铁DT2 99.4 12 3050150 2 电解钴进口或国产Co-0 99.9 片状或 10 50 100 3 电解镍Ni1 99.9 10 50 100 4 电解铜Cu1 99.95 10 50 50 5 电解铝Al 1 99.7 30 40 100 6 海绵钛Ti 1 99.5 粒状或小块状重庆科技学院功能材料研究制造中心质量体系文件CNKJ01 工作手册A/0 3 7 铌铁FeNb1 70 小块状 8 硫化亚铁分析纯FeS 80 小块状9 结晶硅Si 1 Si 99 粒块状10 硅钙合金Si Ca2 Si+Ca 90 过 0.3mm的细粉 11 电极碳C
5、 99.9 2mm 以下粒状粉(2) 坩埚制造工艺 表四：坩埚用原材料及技术要求序号名称规格1 冶金镁砂Mg 90% 粒度 0.105mm细粉和 0.5 3mm 细粒2 硼酸工业纯粉状 3 水玻璃4 玻璃丝布A配比 a) 炉底、炉身用镁砂粉、粒各半，外加硼酸3% 及适量的水。 b) 炉口用镁砂细粉掺合用水稀释的水玻璃液。 B镁砂的磁选与混合 将称好的颗粒镁砂倒入盆中，选出白、黑异物，然后将镁砂撒在干净的胶板上 用磁钢选出铁磁性物质，再将称量好的细粉倒入、混匀后再次用磁钢吸选，判断已无 铁磁性物后，撒入硼酸混匀并加适量水，反复翻混多次，盖上湿麻袋备用。 C坩埚打结工艺 a) 将感应圈人壁及底部置
6、上玻璃丝布。 b) 先打结坩埚底部，每次约加入1.5 2Kg的镁砂，用契形锤捣紧实，每加一层料前要用划钎划松打结层表面、以确保层间衔结。 c) 放炉芯前，应仔细刮去松散的镁砂，用平锤将炉底捣平、捣实。d) 将园锥台形的炉芯放在平整的炉底中心位置并压紧。用划钎沿炉芯周边，将 炉底镁砂部份划松，加入12Kg镁砂用契形锤进行炉壁打结。e) 打结时务须用力均匀，确保四周紧实一致，为使层间衔接良好，在筑捣新的 一层前务必将前层部份划松，再行加料筑打，这样层层捣实直至炉口。f) 将感应圈上沿炉口部份压平筑紧，并用弧形压圈紧贴炉芯上沿外壁将炉墙上 端面压牢，取出炉芯，用镁砂水玻璃料敷好炉口。 D坩埚烘烤a)
7、 将打结好的坩埚用管式电阴炉予烘12 小时以上。b)加入低碳钢（最好是冲子）于坩埚中，启动高频设备，半波烘烤4 小时后，方可全波送电、熔化、洗炉12 次，直至炉壁光滑完整并烧结良好即可熔炼磁钢。 （3） 配料 配料是按产品工艺卡规定的化学成份范围，根据原材料成份和单炉装入量进行 计算称量的过程，磁钢熔炼分全新料和全返料两种，配料过程如下：重庆科技学院功能材料研究制造中心质量体系文件CNKJ01 工作手册A/0 4 A 金属原材料的外在质量要求，工业纯铁必须滚光使用，Ni、Co、 Cu、Al 必 须干燥、洁净、无异物。B全新料熔炼的投料配比：（重量百分比）Al Ni Co Ti Cu C Nb
8、Si S Si Ca 余LNGT 7.5 14.5 34.5 5.1 3.2 0.03 1.0 0.3 0.25 0.10 Fe LNG 8.5 14.5 24.5 0.3 0.5 3.2 C全返料熔炼的投配比：a) 按返料熔炼次数搭配，返回三次以上的回炉料将降级使用。b) 返回料熔炼只补Al.Ti.S元素，按装入量0.5%Al,0.3%Ti和 0.1%S配料称重 , 熔炼第一炉料呆适当多补加0.2%左右的 Al 。c) 返回料称量前应彻底清除粘砂和异物。D. Al、Ni、Co、Cu 、Ti 、Fe 等金属料用10Kg台称量， Nb （或 Fe Nb) 、Si、FeS、Si Ca、C等材料用0
9、.5Kg 药物天平称量, 用天平称量的料装入试样袋中, 熔炼时 倾入不锈钢铲中加入。E料配好称重后，应按工艺卡要求进行复核，配料人和复核者均应签名备查。 （4） 熔炼和定向结晶 A熔炼准备： a) 将定向型模平放在底板砖上，盖上保温帽砖装入RTX 5013 炉内。 b) 用钢片尺检查结晶器钢板，如果平整或微凹则可用，否则更换新板。 c) 用砂轮砂去结晶器钢板表面锈层，扫净异物，然后用红砖烘烤除去潮气。 e) 将定向结晶过程的操作器具摆放到位。 f) 依照 260 型高频加热设备操作规程作好启动准备。B熔炼操作 a) 先将钴片 Ni 块， 工业纯铁和电解铜等材料同时加入炉内大片料应顺炉壁摆放，电
10、解镍板覆盖在最高层装料力求紧实，以迅速熔化。 b) 启动高频加热设备，以最大功率进行熔化，熔化过程中，时时捅料，以防料悬空“架桥” 。 c) 料全熔后， 将 Si Ca粉倒入不锈钢小铲，撒入液面进行预脱氧，捞去熔渣后，将碳粉均匀地撒在液面，让其充分地进行碳氧反应，反应时间隔30 分秒。 d) 待碳氧反应完毕后，将FeS 放入加料不锈钢小铲中加入炉内，时时捞熔渣， 并顺产欠加入FeNb和结晶硅。 e) 加入结晶硅后，液面出现羽毛花纹，待金属液面仅剩1/3羽毛状纹或全部消 失时， 立即加入钛铝金属，并用经 95010000C烘烤的搅拌棒对钢液进行充分地搅拌，为使成份均匀，上下搅拌次数不少于40 次
11、，搅拌后停电，静置2 分钟加上1Kg 返回 料, 提温 , 最后补加元素,搅拌出钢。 f) 确认搅拌均匀后，停电、抬炉、浇注，渡注温度控制在16500C 左右，在高压12-12.5Kv时，阳极电流3A左右 , 栅极电流0.6A 左右时，正常熔炼时间，应控制在 0.8 公斤 / 分以内。C浇注 a) 在搅拌钢液即将结束，冶炼工认为无其他异常时，下达出钢通知，浇注人员，迅速地用大抱钳将高温型模从13500C的高温炉中取出， 判定型模底部平整无开裂现象后，立即放在定向结晶钢板上，放上压铁。重庆科技学院功能材料研究制造中心质量体系文件CNKJ01 工作手册A/0 5 b) 迅速抬起坩埚，大流快速浇注，
12、与此同时将结晶器冷却水开至最大。10Kg 钢 力求控制在56 秒钟内浇完，夹型、施压、浇注、开水要求配合严密，动作敏捷。 整个过程应在12 分钟。 c) 浇注完后，取去压铁，从高温炉中夹出红砖，放在取向型模盖上，然后将整 个浇注热型模用保温罩罩上静置不动，型在结晶器上，静置时间视产品大小而定，一 般为 2030 分钟。 d) 浇注后用钢钎清理坩埚壁和炉底的熔渣，清净倒掉后立即装料，进入下一炉 进行。（5）清砂 将经过定向结晶的磁钢铸件，从型模中清理出来的过程叫清砂，清砂按下列程序进行。a) 用小钢钎起掉保温帽，把帽口上残余金属取下后，将完好的保温帽叠放好，下备用。b) 敲掉型模四周砂层，露出铸
13、件后，用榔头敲击铸件保温层金属，使结晶取向 的铸件沿保温层金属面自行掉落。 (3) 逐根清理粘砂和残留的保温层金属。 (4) 破坏一根铸件，检查断宏观状态，判断柱晶质量和化学成份。 (5) 填写工艺卡，将合格的铸件送交中检工序。 （6） 退火 为降低磁钢硬度，改善加工性能以利打毛刺和机床切磨加工，LNGT磁钢，需要 在恒定的温度下进行退火处理，使 相大量析出。退火制度如下图：温度0C 11000C1 1.5 小时随炉缓慢升温 炉冷至 2000C出炉时间（小时4.1.6 磁场热处理工序作业指导书 本工序由磁钢预热，高温固溶，磁场冷却、磁场等温，多级时效（回火）处理 构成。通过对磁钢的磁场热处理，
14、获得优良的永磁性能和几何形状满足要求的磁性元 件。 表一：主要设备与工器具序号名称型号规格数量用途1 高温箱式电炉 SX10131 配 KSr1216 型可控 硅温度控制器，炉膛尺寸400200 160， 功率 10KW 额定温度13000C 1 退火重庆科技学院功能材料研究制造中心质量体系文件CNKJ01 工作手册A/0 6 2 高温箱式电炉SX 10131 配 KSr1216 型可控 硅温度控制器，炉膛尺寸400200 160， 功率 10KW 额定温度13000C 1 固溶3 回火炉SX 1210，12KW ，炉膛 500 300 200，额定，温度1000oC，配KSr1216型可控硅
15、温度控制1 回火4 等温电阻炉自制功率3KW ，炉膛尺寸600 140 115 配 DWK 702 精密温度控制器1 磁场 等温6 热处理充磁机自 制 非 标 准 设 备 配200A/250V和 100A/230V 可控硅整流器，极间距为180 中 心场强大于3000Gs 1 提供等温 处理磁场8 鼓风机 MG 3 型，功率 1.1KW ，风压 130mmHg 柱1 固溶风冷9 比较表2 检 查 处 理 产品性能10 热处理工具自制的不锈钢铲及夹钳等取送产品4.1.6.1 LNGT磁钢的热处理工艺 磁钢的热处理工艺包括铸件毛坯退火，初磨产品的热处理，其中产品热处理由 中温预热，高温固溶，磁场冷却，低温预热，磁场等温，多级失效六个阶段，处理程 序如下： (1) 铸坯退火，将铸坏装入26KW高温炉中，随炉开温至11000C ，保温 1 2 小时，炉冷。(2) 产品热处理a) 中温预热：将粗磨加工的产品整齐排列，装入不锈钢盒中在高温箱形炉中 加热到 8509000C保温 30 分钟以上。b) 高温固溶：将预热透的产品用长把不锈钢铲送至12400C左右（校核温度） 高温炉中，保温1020 分钟，为保证产品合金形成单一的固溶体和防止产品氧化， 过烧变形除要特别注意掌握好温度和保温时间外，还应控制产品的装入数量和在炉中装入焦炭制造还原性气氛。c) 磁场风淬或磁场空冷：将固
