2J04磁滞合金是一种很好的磁滞特性，它被广泛地用于电动机中的转子、电机、陀螺仪等飞行装置。磁滞电动机具有寿命长、精度高的特点，因此在磁滞电动机中具有自起的特点。2J04转子磁钢片的磁滞特性决定了电动机的启动力矩和启动时间，这对电动机的启动可靠性和抗过载力起着关键的作用。
2J04转子磁钢片的磁滞特性决定了电动机的启动力矩和启动时间，这对电动机的启动可靠性和抗过载力起着关键的作用。
1转子磁钢片原有工艺分析
由于转子磁钢片使用2J04磁滞合金，没有得到最佳的工艺参数，因此仅遵循QJA-中的2J04磁滞合金的热处理参数，使其热处理后材料的磁性劣势较差，难以满足较高的要求。表1是在QJA-中2J04磁滞合金的热处理参数和磁滞特性。
从表1可以看出，某型号任务中2J04磁滞合金的磁性能设计指标为：当最大磁场强度Hm=A/m时，Bm≥1.6T；Br≥1.37T；Hc≥A/m，高于国军标中的指标。
表2为国军标及某型号任务设计提出的2J04磁滞合金的磁性能指标。在生产过程中，转子磁钢片的磁滞性能指标中主要是矫顽力Hc，尚未达到任务所要求的2J04磁滞合金的设计指标，一般只能达到不小于A/m。
表3为采用QJA-中的通用热处理方法得到的数据。磁滞性能检测使用NIM-s软磁材料直流磁性能精密测量装置，数值为3次测量的均值，误差为±2%。
22J04转子磁钢片生产工艺的改进
2J04转子磁钢片是淬火冷轧成材，其塑性优于剪切和切削，可进行机械加工，但是在热处理后进行机械加工时，会使磁性下降，通常检测到少量的磨削加工。通过对2J04转子磁钢片的磁滞特性问题的分析，发现其磁性滞后特性的工程过程有热处理和磨割加工，其主要瓶颈为热处理。图1中所示，详细地介绍了2J04转子磁钢片的具体生产工艺。
改进2J04转子磁钢片的生产工艺，提高了2J04转子磁钢片的磁滞性能，使其满足设计指标，从而提高2J04转子磁钢片的生产工艺技术成熟度。
2.12J04转子磁钢片热处理工艺的改进
2J04磁滞合金经冷轧和淬火处理后，其晶界出现了大量的密度位错，这种位错会导致磁畴的损伤，从而对磁化过程中产生一定的影响，从而使磁畴从无序向有序转化的阻力，从而减少了整个磁滞合金的磁性。所以，必须通过回火热来消除这些残留位错。同时，2J04磁滞合金的磁特性对于回火温度很敏感，而回火温度作为热处理过程的主要因素是保温时间和冷却模式。
在材料磁化时，由于磁场方向的拉应力，可以加速磁化，从而降低磁化所需的能量。2J04磁滞合金是一种FeCoV合金，这种合金的性能非常敏感，在弹性拉伸力作用下，随着拉伸方向的磁性能而增大。在最后的拉伸力作用下，其磁特性可以得到较好的改善。根据分析，在回火热过程中，通过增加一定的拉伸应力可以改善合金的磁特性，并与磁场处理一样，
通过前期的初步试验，发现磁钢片做热处理时，采用芯轴工装，使2J04磁钢片在低应力状态下回火可以提高磁钢片的磁性能。图2为2J04转子磁钢片热处理专用工装。
2.1.1热处理温度对转子磁钢片磁滞性能的影响
从分析结果可以看出，在热处理工艺中，磁钢片的磁滞特性主要有：回火热处理的温度和拉伸应力、保温时间、冷却模式等。本研究先选择热处理温度对磁延迟的影响，选择回火热处理温度，然后根据试验设备的保温时间、冷却方法对磁延迟的影响，采用热处理工装(参见图2)。磁滞合金的磁特性对于回火温度很敏感，在实验中使用阶段的升温方法，对温度进行严格的控制，以确保温度的一致性；采用加热方法，首先要缓慢地预热至℃，入炉前保温，最终放入热处理炉，随炉加热以5℃/min缓慢加热到预定温度，以防止温度冲击；在热处理工艺试验中，试样采用2J04磁滞合金的成分如表4所示。
表4中，回火热处理温度参考2J04常用回火温度，选择℃、℃、℃、℃、℃、℃和℃；降温方式为空冷；由于使用工装，为保证磁钢片在热处理时热透，选定保温时间为1.5h，比散片要长；选用NIM-s软磁材料进行直流磁性能精密测量装置，取3次测量均值。
表5为不同温度下2J04转子磁钢片的回火热处理试验结果。从表5可以看出，使用热处理工装后，转子磁钢片的磁滞性能大幅度提高。除℃时矫顽力Hc略低于设计要求指标，℃及℃时最大磁感应强度Bm低于指标，其余指标均高于设计要求。
图3~图6分别为最大磁感应强度Bm、剩余磁感应强度Br、矫顽力Hc和磁能积Br×Hc与热处理温度的关系。
从图3~图6中可以看出，随着温度的升高，最大磁感应强度Bm及剩余磁感应强度Br都明显降低；而矫顽力Hc随着温度升高，在℃以下呈上升趋势，℃以后轻微波动，变化不大；磁能积在℃达到顶峰随着温度的升高迅速下降。综合来看，最佳温度点应为℃，各项指标均高于设计指标。远高于散片热处理数据。
2.1.2冷却方式对转子磁钢片磁滞性能的影响
选定最佳回火热处理温度后，再次进行试验，研究不同冷却方式对磁滞性能的影响。试验过程中采用阶段升温法，热处理工装，回火热处理温度为℃，保温时间为1.5h和2h，冷却方式分别选择空冷、水冷、液氮进行。
表6为采用不同冷却方式下2J04转子磁钢片的回火热处理试验结果。从表6中可以看出，3种冷却方式对2J04转子磁钢片的磁性能几乎没有影响，但从操作难易程度上看空冷是最简单的，选定最佳冷却方式为空冷。
2.1.3保温时间对转子磁钢片磁滞性能的影响
选定冷却方式后，进行第3组试验，研究不同保温时间对磁滞性能的影响。试验过程中采用阶段升温法，采用的热处理工装，回火热处理温度为℃；冷却方式选择空冷，保温时间分别为0.5h、1h、1.5h和2h进行；磁性性能检测于航天科工防御技术研究试验中心。选用NIM-s软磁材料进行直流磁性能精密测量装置，对3次数值测量取均值。
表7为不同保温时间下2J04转子磁钢片的回火热处理试验结果。从表7中可以看出保温时间从0.5h到1.5h之间对2J04转子磁钢片的磁性能影响很小，但保温时间达到2h转子磁钢片的磁性能会明显下降，尤其是剩余磁感应强度Br从1.54降至1.45。这是由于热处理时间太长，导致材料中晶粒尺寸的变大，影响磁畴的分布，从而影响剩余磁感应强度Br。考虑到试验件的磁钢片数量较少，在批量生产时磁钢片数量较多，为保证其热处理的热透性，同时兼顾效率，最佳保温时间为1h。
2.1.4小结
2J04转子磁钢片的磁性能优异取决于磁能积的大小，因此热处理的目的在于使材料的磁能积达到最大值。通过数次热处理工艺试验，采用膨胀芯轴工装，分别研究了热处理温度、冷却方式、保温时间等热处理参数对转子磁钢片磁滞性能的影响，选定热处理参数，优化了热处理工艺。优化后的热处理工艺为：使用膨胀芯轴工装；热处理过程中采用阶段升温法，防止温度冲击；热处理温度选择为℃；保温时间为1h；冷却方式为空冷。优化后的热处理工艺，大幅度提高了2J04转子磁钢片的磁滞性能，使热处理后转子磁钢片的磁滞性能满足了型号的设计指标。
2.22J04转子磁钢片磨削加工工艺的优化
2J04转子磁钢片在回火热处理后，磁性能显著提高，但材质变硬、变脆，不允许振动敲打。机械加工由于会产生塑性挤压形变，影响磁畴分布[7]。同时，在机加过程中产生较大的机械应力，因此会显著影响转子磁钢片的磁性能。磨削加工时要保证转子磁钢片冷却性好，否则可能因表面温度高而产生回火，使得材料性能大大改变。经验表明，不加冷却经过强烈磨削后，会使转子磁钢叠片组件的磁滞性能下降30%。研究方案为：首先按照转子磁钢片热处理工艺进行热处理，然后进行胶结叠片，选用不同磨削进刀量分别加工转子磁钢叠片组件，同时在磨削加工的过程中使用冷却液，对加工前后的转子磁钢叠片组件进行磁性能检测。选择的进刀量参数分别为0.、0.、0.01、0.02、0.05mm/r。
表8为不同磨削进刀量分别加工磁钢叠片组件的磁性能统计。图7~图10分别为磨削加工进刀量对最大剩余磁感应强度Bm、剩余磁感应强度Br、矫顽力Hc和磁能积的影响
从图7~图10中可以看出，磨削加工进刀量较小，分别为0.、0.和0.01mm/r时，对于磁性能的影响较小，当磨削进刀量达到0.02mm/r，磁性能开始明显下降，尤其是剩余磁感应强度Br和矫顽力Hc，分别由1.55T和A/m降至1.45T和A/m，其磁能积也由J/m3降至J/m3。可以得出如下结论：磨削加工时，应选择较小的进刀量，进刀量越小，对于磁性能的损失越小，但考虑到加工效率，推荐选择磨削加工进刀量为0.mm/r。
32J04转子磁钢片工艺改进后的工艺分析
针对2J04转子磁钢片的磁滞性能低的问题，对2J04转子磁钢片的生产工艺尤其是热处理和磨削加工进行了优化改进。采用改进后的工艺，对2J04转子叠片进行热处理，严格控制回火温度（±5℃），2J04转子磁钢片的磁滞性能均达到了设计指标，合格率达到%，从而验证了本方法的稳定性和继承性；同时，通过大量工艺试验及磁滞性能检测，验证了工艺的完整性，其磁性能指标可以检测。
4结束语
本文通过大量工艺试验，对2J04转子磁钢片工艺进行研究，提高了其磁性能。对于提高电机启动可靠性及抗过载能力，提高整表稳定性，保证研制工作顺利进行有重要影响。同时对磁滞合金的共性问题探索出可借鉴的典型工艺方法供同类产品研制参考、运用。
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszjzl/8176.html
