主工艺总结

1 / 48 主工艺总结 绪论 车身工艺通称为 “ 四大主体工艺 ” 冲压、焊接、涂装和总装 第一章 冲压基础 一、材料的力学性能 材料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大 材料的塑性指标越高，板料所能承受的极限变形量 就越大 材料的刚性指标越高，成形时抗失稳起皱的能力就越大 影响较大的力学性能指标有以下几项： 1.屈服极限 s 2 / 48 2.屈强比 s/b 3.延展率 及断面收缩率 4.硬化指数 (应变刚指数 )n n 可以使变形均匀化 n 起到减少坯料的局部变薄和增大极限变形系数 各向异性系数 5.厚向异性系数 r 6.板平面各向异性系数 r 二、汽车覆盖件常用板材 1.冷轧铝镇静钢板 08AL 具有较好得强度，较高得塑性变形能力 3 / 48 2.加磷铝镇静钢板 强度高 较好的塑性 板厚方向抗变形能力强 烘烤硬化性能 3.加磷铝烘烤硬化 钢板 4.超深冲 IF冷扎钢板 5.镀锌钢板 提高抗腐蚀性能 6.镀熔化铝钢板 提高钢的耐腐蚀性和易涂覆性 第二章 冲裁 一、 .尺寸精度 4 / 48 间隙较小时 落料：制件尺寸大于凹模口尺寸 冲孔：冲孔尺寸会小于凸模尺寸 间隙较大时 落料：之间尺寸会小于凹模口尺寸 冲孔：冲孔尺寸会大于凸模尺寸 冲压件的尺寸公差按 “ 入体 ” 原则标注为单向公差， 落料件上偏差为零，下偏差为负； 冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 凸模制造偏差取负偏 差，即上偏差为 0，下偏差为负； 凹模制造偏差取正偏差，即上偏差为正，下偏差为 0。 5 / 48 降低冲裁力的方法 1 加热冲裁 2 斜刃冲裁 3 阶梯冲裁 冲裁件的工艺性 一、冲裁件的形状和尺寸 1.冲裁件的形状尽可能设计成简单、对称，使排样时废料最少。 2.冲裁件的外形或内孔应避免尖锐的倾角，在各直线或曲线的连接处， 除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构外，宜有适当的圆角，其半径值可查表给出。 3.冲裁件的凸出悬臂和凹槽宽度不宜过小，其合理数值见图。 6 / 48 4.冲孔时，孔径不宜过小。 5.冲裁件 的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小，其许可值见表。 6.在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离。 二、冲裁件精度和表面粗糙度 1. 冲裁件内 外形尺寸精度不高于 IT11级。落料件精度最好低于 IT10级，冲孔件最 好低于 IT9级。 2.表面粗糙度 冲裁件断面的表面粗糙度 第三章 弯曲工艺 7 / 48 一、弯曲变形过程 板料的基本弯曲是 V 形和 U形。 弯曲的分类 1、 自由弯曲：是指当弯曲终了时，凸模与毛坯、凹模三者吻合后凸模不再下行。 2、校正弯曲：是指在自由弯曲的基础上凸模继续下压，对弯曲件起校正作用。 两者的区别是：凸模下止点的位臵不同。校正弯曲得到的工件精度高。 变形区变形过程 1）弹性变形状态：弯曲开始时，相对弯曲半径 r/t 较大，材料发生 弹性变形，变形区的圆角部分切向应力的分布 2）弹塑性状态：凸模下行， r/t 值不断减小，板料表面先达到屈服点，开始产生塑性变形。变形逐步向中心扩展，板料处于弹塑性状态。 3）塑性状态：凸模继续下行， r/t 值继续减小，板料表层及中心的切应力全部超过屈服点进入全塑性弯曲状态。 8 / 48 最小相对弯曲半径及影响因素 常用相对弯曲半径 r/t来表示弯曲的变形程度。 在保证弯曲变形区材料外表面不发生破坏的条件下，弯曲件内表面所能形成的最 小圆角半径称为最小弯曲半径。 最小相对弯曲半径：最小弯曲半径与弯曲材料厚度的比值rmin/t 称作最小相对弯曲半径，是衡量弯曲变形程度的主要标志。 相对弯曲半径极限值 r min / t 愈小，说明板料弯曲的性能愈好。 1.影响最小弯曲半径 rmin/t 的因素 1) 材料的力学性能； 2) 板料的纤维方向； 3) 板料的冲裁断面质量和表面质量； 9 / 48 4) 弯曲角度 ； 5）板料的宽度； 6）板料的厚度。 回弹：当弯曲结束外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失，弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲回弹 2、回弹的表现形式 1.弯曲半径的改变： rtr0 2.弯曲角度的改变： 后 二、影响回弹的因素 1、材料的力学性能 s/E 2 、相对弯曲半径 r/t 3、工件形状 4、模具间隙 5、弯曲方式 ：自由弯曲回弹大 拉弯 校正弯曲 四、减少回弹的措施 10 / 48 1.从选用材料上采取措施 2. 改进弯曲件的结构设计 3.从模具结构上采取措施 4.采用拉弯工艺 5.其他工艺措施 a)采用热处理工艺 b)加压边力 c)对 U 形弯曲件，可采用较小的间隙，单边间隙可以小于料厚。 防止弯裂的措施 1. 要选用表面质量好无缺陷的材料做弯曲件的毛坯，如果毛坯有缺陷应在弯曲 工艺管道总结 一、工程概况 1、工艺简介： 茂名 30万吨 /年聚丙烯装置，采用的工艺技术是以国产化第二代环管法聚丙烯技术为基础改进的工艺技术，以国产化催化剂体系为主，采用串联双环管反应器生产聚丙烯，均聚物和无视共聚物产品。 装置组成： 100 工段：催化剂和助催化剂配制计量系统，添加剂计量系11 / 48 统 200 工段：预接触、预聚合、环管聚合 300工段：聚合物脱气，丙烯汽涤和贮存，氢气汽提 500工段：聚合物汽蒸，聚合物干燥 600 工段：工艺辅助设施 700工段：丙烯精制 800工段：挤压造粒和添加剂 900工段：颗粒掺混和贮存，产品包装 2、工艺原理流程图 3、工程量 工艺管道装置安装的区域编号是： 8401、 8402、 8403、 8404、 8405，其中 8401又划分为： 8401a、8401b、 8401c、 8401d、 8401e、 8401f、 8401g、 8401h、 8401i、8401j，其工程量见下表 各单元工艺管道分布量如下表： 给排水 给排水主要是地下循环水管道、排水管道，其工程量见下表： 12 / 48 各单元给排水工程量 4、专业特点 本工程中管道公称直径以英寸表示管子皆为美标大外径系列管子，主要材质是 20#、 20 镀锌管、 A333-6 低温碳钢Ocr18Ni9、 B673No8904。 管道安装及验收标准对于 SHA、 SHB、 SHC级别管道的施工及验收应执行石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范；对 于除 SHA、 SHB级别外的管道的施工及验收应执行工业金属管道工程施工及验收规范；现场工业管道的焊接应执行现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范。 二、专业工程难点及重点 1、难点 工艺管道安装工作的难点安装、试压、吹扫，主要集中在 PP聚合区，该区为 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h、 i、 j九个单元，所有低温管道材质为 A-333-6低温碳钢都在该区段，特别是C区环管反应单元， D区气密干燥单元吋 D数量大，分别 15000吋 D、 13000 吋 D，安装周期较短。从 XX 年 12 月 18 日开始管道预制安装，到 06 年 3 月 31 日管道主体基本完成， 3 月13 / 48 31日第一个试压包工厂风开始管道试工厂，从预制安装到管道主体结束，只有 3 个多月的时间，人力、物力投入较大，且低温管道大多数是 100%无损检测，且焊工素质要求高，如此绪多的因素给质量、进度均带来一定的难度。 2、重点 工艺管道重点主要是低温碳钢管的安装，聚合区配管采取的措施是为了保证焊接质量，要加强焊工的投入。夹套管安装，对焊缝内部要光滑，其目的是在生产过程中防止管内浆液阻滞，内管尽量要避免有焊道。 给排水管 重点是新安装管道与老区碰头部分较多，要做好协调工作，旁站工作，回填中的隐蔽工程。 三、监理进度控制的要点，专业情况的分析 1、监理进度控制的要点 作为监理，在监理工作中首要的任务是工 程质量的控制，但作为业主是要把实体尽快建成，早日产生经济效益，所以在14 / 48 工程质量的控制前提下，进度控制也是监理的重要工作。管道进度施工分为四个阶段，即管道预制安装阶段，试压阶段，吹扫阶段，气密 阶段。 2、专业情况分析 1）管道预制安装阶段是从 XX 年 12 月 18 日 XX 年 3 月 31日，该阶段是管道集中预制安装期，只有 3个多月的时间要想把 27Km， 92000 吋 D 管道工程量施工安装完，是决定 6 月28日中交的关键。由于时间紧，工作量大，为了抢进度，保证安装阶段任务完成，监理项目部会同 SEI排出详细统筹计划，采取的措施： 要加大管工、焊工人力资源的投入。要求施工单位要制定进度的月计划 、周计划，每日、每周都要进行工作量的统计，并与所制定的统筹计划进行比较，找出偏离进度计划的原因，然后制定对策。 要对投入人力资源情况进行现场实地检查，是否能满足工程进度的要求，并在每周监理例会上对进度情况进行分析，要求对进度滞后的问题要采取措施。通过各单位的努力， 3 月 31日管道主体基本结束，有部份管道具备了试压条件，进入了管道试压阶段。 15 / 48 2）管道试压阶段 3 月 31 日 5 月 26 日管道试压阶段，该阶段是检查管道安装质量的极重要的阶段，是最终检验管道焊接安装质量关键步骤，监理在管道安装不久就要求施工单位要提前编制试压方案，管道系统试压包，共有试压包 166 个。从 3 月 31 日开始了第一个试压包工厂风开始试压，因为该阶段管道主体基本完成，一些的尾项还没有进行完善。监理的目的就是要以试压促收尾，完善管道系统具备试压条件。在这期间，每天监理组织召开管道试压协调会，明确第二天的工作目标，安排的试压工作，试 压包完成的情况上墙，并对已完成的试压包进行消项，让施工单位要有一个明确目标，必须做到当天任务当天完，完不成任务不下班，责任明确，促进了管道试压工作，也确保了管道试压工作按期完成。 3）管道吹扫阶段 5 月 16 日 6 月 13 日为管道吹扫阶段。该阶段业主负责组织，施工单位配合实施工作，吹扫工 作从 5 月 16 日开始，编制的吹扫方案是按单元编制，每个单元中又有若干个小系统。吹扫工作难度较大，为了加快吹扫进度，施工单位与业主加班加点工作，每天由监理组织业主、施工单位、 SEI 协16 / 48 调吹扫进度，为保证进度，要求施工单位加大对人力、物力投入，积极配合，由五公司调度人员专门负责，由于这些措施保证了吹扫的进度，基本按预定的目标实现。 4）系统的气密 气密的目的是检验管道吹扫拆下的法兰，临时盲板拆下更换垫片、设备的人孔、法兰的连接处进行泄漏性检查，也是保证在物料进入装置，确保法兰连接处决不能泄漏，保证投料生产的成功重要的保证。 工艺气密是以业主的为主，施工单位配合，监理的工作主要是组织协调气密过程中发现的法兰泄漏，督促 SEI 对泄漏处进行整改，保证气密工作顺利进行，满足投料试车条件。在气密工作期间，我们每天都坚持组织业主、 SEI、施工单位开气密专题会，解决气密中出现的一些问题，并要求及时解决，在车间积极工作，施工单位配合，监理协调，于 6 月 26日完成了工艺气密的工作。为投料试车间奠定了基础，也为顺利中交划上圆满的句号。 四、监理质量控制 17 / 48 1、监理对质量的控制，是监理日常最主要的工作之一，也是监理工作的生命线，从一开始对管道的监理工作，事先必须有一套监理计划，在监理工作中，为了指导监理工作，编写了工艺管道监理实施细则、工艺管道焊接监理细则、无损检测监理细则、给排水管道监理细则作为监理工作的依据，在监理中明确了管道施工中的主要控制点，监理工作流程，及规范要求的内容，施工方法和措施。 2、质量控制要点 作为工艺管道工程的监理，主要控制是材料的控制，人员的控制，管道安装过程质量控制，焊接质量控制，检验试验的质量控制，交工文件的质量控制，工作质量的控制。 3、采取的措施 1）人员的控制 管道安装过程中，在人员控制中，特别是对电焊工，对进入PP装置的合格电焊工必须经过考试，首先审查焊工的资质，资质审查合格后要进行现场施焊考核，考试合格方可进入 PP施工现场工作，在 PP 装置共计行 108 名焊工进行考试，拿到考试合格证共计 43 名不合格焊工不允许对压力管道进行施焊。 18 / 48 2）材料控制 材料是保证管道工程质量的基础，工艺管道安装所形成的实体主要是由管材、管件、法兰、阀门及构件所组成，这些材料的质量的好坏是我们监理要重点控制的。 首先是要审查材料的质量证明文件中的品种、规格与质量证明文件的一致性。质量 磁保持继电器半自动线工艺总结 郭伟杰 中国振华集团群英无线电器材厂 219项目组 贵阳 550018 摘要：介绍了 JMF-219C 电能表用磁保持继电器在项目开发阶段的工艺开发过程，包括路线规划、流程设计、设备选型和布局设计，对小批量试产阶段的工艺参数和遇到的主要问题及对策进行总结。 关键词：磁保持继电器，工艺，半自动线 0、 前言 19 / 48 随着电能表的发展，磁保持继电器已经成为电能表不可缺少的重要部件，为配合电能表安装使用，要求其具有体积小、负载能力强、输入与输出隔离度高、功耗小、温升低等特点，并且已形成接线方式的多样化和个性化。目前，国内电能表磁保持继电器生产线的自动化程度不高，主要以手动装配为主，特别是免不了靠人工调校和检验，这就决定了生产效率和一致性难于提高。随着电子式电能表技术的飞速发展和市场日益扩大，用户对磁保持继电器提出了愈来愈苛刻 的要求，故提高电能表磁保持继电器生产线的自动化程度显得十分必要。在此技术背景下，项目提出以下工艺创新点： 1) 高速半自动生产线，人员配置不超过 40人，节拍秒 /只 ,单班产量 8000 10000只； 2) 不允许人工调校，参数检测分选由设备自动完成，避免人工失误； 3) 与国内设备供应 商一同开发的触点间隙影像系统、触点压力测试系统和数据储存分析软 件达到国外自动测试设备工作水平； 4) 整线设备加工能力达到或超出国内同行水平； 20 / 48 5) 兼容多种规格产品， 15分钟快速换型。 6) 按汽车行业的产品设计开发流程 APQP来进行项目管理，包括工艺开发； 1、 工艺开发的输入与输出 输入： 1) 年最大需求 300 万只 /班； 2) 资金预算 180 万元； 3) 人员配置 40 名； 4) 厂房图； 5) 产品设计资料： BOM、 DFMEA、设计图纸、测试规范以及DV试验报告； 6) 其它。 输出： 1) 工艺流程图、 SC/CC清单； 2) PFMEACONTROL PLAN； 3) MTM、节拍、瓶颈工序； 4) 设备清单、外形尺寸、技术规范、验收标准； 5) 工艺布局图、电 /气需求图； 6) 维护保养与备件易损件21 / 48 清单； 7) SOPSIPSNP 等等。 2、 路线规划 借鉴国外先进的工艺理念，结合 219产品的结构特点及项目条件，对 219工艺路线 作以下总体规划：生产线总体设计成U 型布局，半自动，多工位平衡瓶颈工序，采用成熟的工艺方法如铆压、绕线、点焊、点胶、影像系统检测等，允许最大库存量 40分钟，节拍秒 /只，单班年最大产能 300 万只，过程质量管控手段为过程检验和 ppk 分析，人员配置 37 作业员、 1 名质量巡检员、 1 名设备维护技师和 1 名物料员，配备高压离子静电吹灰除尘和工业吸尘器及管道，不允许返工，终检 100%自动，数据自动储存并显示变化曲线， SPC，最大报废率小于 2%等。具体如如图 1 所示： 图 1. 生产线工艺规划 3、 流程设计 为达到免人工调校和人工检测的目标， JMF-219C电表磁保持继电器的装配工艺流程和布局设计 上不考虑人工调校和返工工序，各工序按标准作业方法用 MTM动作分析法得出各工22 / 48 序的操作循环时间，再根据设计节拍来匹配各工序的工站数和人员数，使整条线的生产节拍达到平衡。 JMF-219C 电表磁保持继电器的装配工艺流程图如图 2 所示： 图 2. Process Flow Chart 4、 设备 简单的工序、不易实现自动装配的部件由多工位的通用设备配合专用工装夹具完成， 如电动冲床、气动装置、点焊机、充磁机等设备。关键工序、易实现自动化装配的部件由单工位的半自动设备完成，比如插针机、绕线机、粘锡机、点胶机、烘干隧道炉、铆铁心机、中频并线机等，参数检验为考虑节拍及避免人工失误由两台设备完成机械、电气参数的检测。 对设备供应商的选择，主要根据：一是之前开发过类似设备；二是熟悉磁保持继电器行业；三是有长期合作过；四是性价比要高。 功能特点 23 / 48 1) 自动设备使用 PLC进行加工动作控制； 2) 电动 /气动冲床用螺栓连接固定在工作台上，双按钮启动。自动设备用三色灯显示运行 状态，并且有安全门保护； 3) 设备自动统计生产过程信息，包括工作节拍，生产总数，合格品数等，辅助生产管理； 4) 使用传感器对产品部件放置位置、产品加工结果进行检测和控制，并在连续发现不良或 设备故障时停机报警并显示故障代码； 5) 检验 工序由设备自动完成并自动分类排除不良产品，避免人为疏忽；合格品输出前激光 打标日期吗避免不良 /合格品的混料； 6) 参数测量仪器提供第三方的校准证书。 设备性能 表 1 是现阶段生产线各设备的性能状况，其中设备节拍反映的是设备本身的单循环周期时间，单位为秒 /周期，其不包24 / 48 含人员的上下料及定位时间；设备加工能力是从被加工产品特性的一致性来反映设备的稳定性，其与设备的加工精度以及产品特性范围有关，一般要求 ppk； MSA 称为测量系统分析，其反映的是整个测量系统，包括测量仪器或设备的重复性和再现性是否达到要求。 PPK的计算模板参见 X-R 控制图表格， MSA 的计算模板参见 MSA测量系统分析。 表 1. 设备性能表 1) 选定分析的测 量系统，包括以下 5 个参数的测量系统： 触点间隙、 触点压力、 线圈电阻、 吸合电压、 释放电压。 2) 针对每项测量系统，各选定 10只代表参数变化的产品； 3) 由买方和卖方各提供 1 名操作人员； 4) 每位操作人员各针对一个产品重复测量 2 3次，并记录在 MSA模板表格内； 5) 计算出 R&R结果，包括 AV(人员的变异 )、 EV(仪器的变异 )、PV(产品的变异 )、 TV(总变异 )、 R&R%(重复性和再现性所占的比例 )； 6) 判定标准： 25 / 48 ? R&R% 10%，可接受测量系统； ? 10% R&R% 30%，可有条件验收测量系统； 有条件验收条款：卖方给出仪器变异的可能原因及改善对策，买方可以接受验收。 ? R&R% 30%，不可以接受； 设备使用情况 表 2 所列的是生产线设备的维修改造记录，详见设备档案卡。 表 2. 设备维修改造记录 烧结钕铁硼永磁材料的制造工艺原理 烧结钕铁硼系永磁材料是用粉末冶金方法制造的。其工艺流程如下： 原材料准备 冶炼 铸锭 破碎与制粉 磁场取26 / 48 向与压型 烧结 回火 机加工与表面处理 检测。下面按工艺流程的顺序简介其工艺原理。 1.原料选择 烧结钕铁硼系永磁材料的磁性能主要由 Nd2Fe14B 基体相来决定。因为其磁极化强度 Js 和各向异性场 HA 主要取决于Nd2Fe14B 相的化学成分，虽然剩磁 Br、矫顽力 Hci 和磁能积 m 是组织敏感参量，但 Br 的极限值是 Js， Hci 的极限值是 HA， m 的极限值是 JS2 /4，所以合金成分设计和原材料选择是至关重要的。 在 214B 化合物中， R 代表 Nd 以外的其他稀土元素，除为了其他目的而有意添加 Pr、 Dy、 Tb 外，其他 R 元素是金属 Nd原材料带进去的； M是 Fe以外 的其他金属元素或非金属元素，他们是纯铁或 B-Fe合金原材料带进去的。金属 Nd中的其他稀土金属元素如 Ce、 La、 Gd、 Sm、 Er 等对 NdFeB 永磁体的磁性能均是有害的，它们在金属 Nd 中得含量应尽可能低；Fe以外的其他金属或非金属元素如 Si、 Mn、 Cr、 Ni、 V、 Al、W、 Mo、 Cu、 C、 N、 P 和 O 等都是降低其 Js、 Tc 或 HA 的，因此原材料纯铁中得其他元素的含量也应尽可能低。合理选择原材料是保证实现所设计的合金成分的关键。对于生产高27 / 48 性能 m320 400KTm -3）的 NdFeB 系永磁体来说，选用Ce/R 2熔炼 1.合金熔炼技术 熔炼是指炉料在高温炉内发生一定的物理、化学变化，产生粗金属或金属富集物和炉渣的冶金过程。精炼是粗金属或合金去除杂质的过程。对于高熔点金属，精炼还具有致密化作用。 稀土永磁合金的熔炼是指将配好的稀土金属、铁、钴、铝、铜、锆、硼铁合金等按配方的比例和重量置入中频感应炉中，抽真空，充入氩气等保护气体，然后大功率送点，使炉料迅速熔化，减少易挥发金属的大量挥发，尽量保证合金的设计成分。根据配方成分决定是否采用精炼工艺和精炼时间。 就稀土铁基永磁合金 (） -Fe-(M)-B 系，由相图可知稀土含量越靠近四方相，液相线与包晶反应线距离越小，合金的铸 锭凝固时越容易形成 -Fe，造成富 Nd相得分布不均匀。要适量控制富硼相和富钕相的量，保证实现液相烧结，才能达到用户对磁性能的要求。制造鳞片铸锭技术解决了这一问题。 28 / 48 2.影响速凝炉鳞片厚度和显微组织的因素 中间包内合金液的温度，喷嘴的形状和尺寸； 锟轮材质和热导等因素； 锟轮的转速； 真空机组的质量，即抽气速率； 3.快速凝 固鳞片的显微组织优劣判断 鳞片中不出现 -Fe； 富 Nd 相不沿晶界均匀分布，不出现固块状富 Nd 相，该相应沿 Nd2Fe14B 相得片状晶界均匀分布； 不存在非晶区或超细等轴晶粒； 从厚带铁锟面到自由面全部都是柱状晶，且要求得到穿透式的细小的柱状晶，其片状晶厚度约 4 5m ； 29 / 48 片与片之间不存在粘连现象； 3制粉 制粉分为粗、中、细三种工艺，制粉要求粒度为 3 4m 。稀土金属易氧化，例如生成 Sm2O3、 Nd2O3 等，这些氧化物微细粉在温度较高的空气中便会自然，磁力相互作用，粉末成为二次粉末颗粒，即若干粉末颗粒在粉末之间的范德华力、 London 力和磁力相互作用力下团聚在一起的小颗粒集团，因此稀土永磁合金的上述粉 末在空气中流动性差，给下一工序 磁场中取向成型造成一定的影响。 对粉末颗粒的要求： 平均粒度用平均粒度仪测量，粉末颗粒的尺寸 3 4m ，而且尺寸分布要窄，粒度分布用粒度分布仪测量，粉末颗粒的尺寸 3 4m 占 80% 90%，小于 1m 的粉末，在生产中小于 %。大于 4m 要尽量少，粉末颗 粒尺寸频率分布是正态分布。 对氧含量的要求： 30 / 48 -2 制粉中真空度 10Pa，有氮气保护。用气流磨制粉时，在气流粉碎的测氧仪测出粉末在 气流磨中含氧量小于 60PPm。 对粉末形状的要求： 粉末颗粒呈球形或近似球形，粉末颗粒的晶体缺陷要尽可能的少。 4成型工艺技术 粉末磁场取向是制造高性能烧结 Nd-Fe-B永磁体的又一关键工艺技术之一。烧结 Nd-Fe-B系永磁体的磁性能主要来源于具有四方结构的 Nd2Fe14B基体相，它是单轴各向异性晶体，c 轴为易磁化轴， a 轴为难磁化轴。对于单晶体来说，当沿其易磁化轴磁化时，有最大的剩磁 Br=0Ms 。如果烧结永磁体的各个粉末颗粒的 c轴是混乱取向的，则得到的是各向同性磁体， Br=0Ms/2=Js/2 ，这是最低的。如果使每一个粉末颗粒的易磁化方向 (c 轴 )沿相同方向取向，制成各向异性磁体，则沿粉末颗粒 c轴 取向的方向有最大的剩磁。在制粉阶段得到的 3 4m 的粉末颗粒，一般来说它们是单晶体，31 / 48 但不是单畴体，所以粉末颗粒在磁场中的取向分两个阶段完成。第一阶段是各个粉末颗粒变成单畴体。第二阶段是磁畴内的磁矩转动过程。 粉末在磁场下成型的过程和压坯质量分析 粉末特性 粉末粒度：较粗的粉末和较细的相比，粗粉流动性好。粉末越细，其松装密度就越低。粉末之间内摩擦力就增加，压坯密度的均匀分布差。粗粉颗粒间的接触点比细粉末颗粒间的接触点较少，接触面积较小，所以粗颗粒粉末的压缩性比细粉好，而成型性差。 粉末颗粒形状：形状复杂的粉末和近于球形粉末相比，前者流动性差，后者粉末的流动性好，压 坯的密度分布均匀。 粉末的松装密度：制造磁性能较高的磁体，需要较高密度的压坯，要求粉末有较大的松装密度。 粉末的纯度：一般而言单种粒度的粉末致密化能力要比多种粒度的粉末高，杂质多，氧 32 / 48 化物形态多得粉末，压制不易进行。相反所需要压制的粉末纯度越高，压制工作容易进行。 粉末的硬度：较软的金属粉末比较硬的金属粉末有利于压制毛坯。前者在压制时变形大、粉末间接触面积增大，故压坯块的密度容易提高。 压件的形状及尺寸 压件的形状、尺寸会影响压件密度和密度分布的均匀性。压力在外摩擦方面的损失也要随尺寸的增大而增大。增大压件的尺寸就需要提高单位压制压力。 压制条件 振动压制可以使粉末的堆积状况得到改善。在压制时压制压力下停留有助于压坯密度的增加。 加压方式 压制过程中由于有压力损失，压坯密度出现不均匀现象，采33 / 48 用双向压制改善密度分布均匀问题是行之有效的办法。如果采用等静压制则是改善密度均匀的最有效方式。 加压速度 速度要适当，因为压制过程中得速度会影响粉末颗粒间的摩擦状态和加工硬化程度，一般而言，加压速度不宜高速，速度过高毛坯中空气逸出困难。粉末接触点受到外力冲击，温度升高，导致粉末的塑性增加。 压制过程中力的分析 压制过程中力的分析比较复杂，但可以抓住主要部分。即压制压力起决定性作用这一主要因素。如果用 P 总表示压制时所受的压力总和，则 P总 =P1+P2。 P1为净压力，净压力由克服粉末之间的内摩擦，使粉末产生位移、变形而组成。 P2 为压力损失，即用来克服 粉末颗粒与模壁之间外摩擦的力。 压坯的各部位所受的力都不一致；对压坯起到不同作用的力有正应力、摩擦力、侧压力、弹性内应力、脱模压力等。 34 / 48 成形剂 成形剂又称黏结剂、润滑剂， 在压制工艺中使用成形剂可以促进粉末颗粒变形，改善压制过程，降低单位压制压力，还可以提高压坯强度、减少粉末中粉尘的飞扬，可提高压坯的密度及压坯分布的均匀性，从而减少废品，提高成品率。成形剂的选择原则是具有良好的分散性；良好的润滑性；适当的黏性；易于和粉末料混合均匀；在预烧时能全部排除；成本低来源广泛。 松装密度 当松装密度大时，模具的高度及模冲的长度应当缩短，这样有利于提高压坯质量。当松装密度小时，压制中间物料接触面积增大，模具的高度和模冲的长度只有增大才能有利于压坯质量。 5.烧结工艺技术 烧结目的与实质 35 / 48 烧结是经过合金熔炼之后，按要求制成粉末，在一定的压力和特定磁场之下将压制的毛坯装入真空烧结炉内进行高温烧结。其目的是在高温下实现原子的迁移，使粉末颗粒之间发生黏结，使合金性能发生量和质的变化，粉末之间黏结强度增加达到要求的合金性能。烧结过程的扩散、流动、重新结晶、蠕变、回复等物化作用几乎是同时进行的。 烧结温度的设定 烧结温度要低于基本组元的熔点。一般设定在绝对熔点的75% 80%，稀土铁基永磁材料则高温烧结温度的设定应是：1405*80%=112416Fe77B7 基本组元的熔点是 1405 ， 或 1405*75%=1053 ，即在 1053 1124 之间去寻找更合适的烧结温度。根据经验有两点特 别重要，一个是温度选低些，保温时间相对要长些，温度选上线则保温时间短些。另一点特别要注意合金化了的毛坯块基本组元熔点也相应发生变化，例如加金属铌和用铌铁合金要区别对待。 高温烧结保温时间的设定 36 / 48 高温烧结设定保温时间要考虑烧结料的合金成分、粒度、压制压力、纯度、气氛等诸多因素。烧结工艺的设定不仅是通过烧结工艺得到合格的产品，而且要在烧结中降低成本，通过实验找出优化条件，减少能源浪费，降低成本。要用最短的时间找到优化条件，就要深入研究烧结过程的热力学。 烧结原动力 毛坯孔隙表面自由能的降低是烧结过程的原动力。 稀土永磁烧结后其总体积比烧结前缩小了，即烧结过程中孔隙大小发生了变化，使粉末总表面积减小。烧结过程是一个物理化学作用诸多因素动态交叉的复杂过程。下式是烧结原 O2 动力的热力学表达式： Cv/= -CV/ O 式中 CV 无应力区域的平衡空位浓度； 表面张力； 原子体积； 37 / 48 波尔兹曼常数； 热力学温度； 烧结颈的曲率半径； Cv 过剩空位浓度； Cv/ 过剩空位浓度梯度。 从烧结热力学角度看，仅用延长烧结时间是达不到消除残留少部分的闭孔隙目的。 烧结中的物质迁移 在烧结的最终阶段，通常有物质的体积迁移，这种体积迁移包括塑性流动、晶界扩散、黏性流动、体积扩散。物质在颗粒表面的流动引起烧结的物质表面迁移。上述变化取决于烧结阶段、温度、粉末粒度和材料成分。 物质的表面迁移和体积迁移是烧结过程中存在的两种类型38 / 48 的物质迁移机构。由物质在颗粒表面的流动而引起的物质迁移称 为烧结物质的表面迁移，如表面扩散和蒸发 -凝集等。烧结时物质的体积迁移可以引起烧结体基本尺寸的变化。物质的体积迁移过程多数活动在烧结的最终阶段。体积扩散、晶界扩散、黏性流动和塑性流动均属物质的体积迁移机构范围。从材料、粉末粒度、烧结阶段、烧结温度以及其他一些工艺参数看出烧结机构的重要意义。 固相烧结的过程 将磁场中成型的毛坯料放入真空烧结炉内，开始抽真空，到一定真空度后升温，在升温过程中除去存在于压制的毛坯料孔隙中的气体，在 600 950 之间出现真空度下降，当大量的气体排出后，真空度回升，在这一阶段粉末颗粒之间接触面积增大。氧化物还原是这阶段发生的主要物理化学过程。这一阶段颗粒的原始接触点向接触面转化，这种接触点面转变成晶粒结合。在接近保温阶段的温度时，通过形核、长大等原子迁移过程形成烧结颈，但颗粒内的晶粒基本不变。烧结体的磁性能，如剩余磁感应强度、矫顽力、密度等随着颗粒结合面的增大 而显著增加。颗粒的回复及再结晶，促使吸附气体和水分挥发，压坯内成型剂分解和排出。 39 / 48 经过磁化在磁场中成型的毛坯中，粉末颗粒间存在的点接触能导致烧结颈的长大。其表达式为： n=Bt/R m 式中 R 粉末颗粒半径； X 烧结颈半径； B 材料的集合参数和几何常数； t 等温烧结时间； n 烧结机构特征的指数项； m 由粉末颗粒大小决定的指数项。 两个颗粒黏结起来在表面应力作用下与接触颈部发生黏性流动，烧结时间和烧结颈半径存在函数关系。从式 x2/R=Bt可以看出等温烧结时间 t和烧结颈半径 x的 2次方成比 例关系，即烧结颈半径 x 越大，所需烧结时间越长。此黏性流动机构实际上只适用于非晶体物质。在蒸发 -凝聚机构，物质由接触点以外的表面蒸发，于接触点处凝聚而发生迁移。在这一机构中，烧结时间和烧结颈半径 x的 3次方成正比关系。40 / 48 在金属及合金的烧结过程中，扩散及空位起着很重要的作用，在烧结的体积扩散机构中，以烧结颈为扩散空位之“ 源 ” ，实际位错、凹面、小孔隙表面、凸面、平面、晶面也是空位错的 “ 源 ” 。接触颈部的空位浓度要高于平衡浓度，必然要向四处扩散，这也是烧结时使接触面长大的原因之一。烧结如果以体积扩散机构进行，烧结时间和烧 结颈半径的 5次方成正比关系。 在低温烧结时，表面扩散占优势，因为烧结过程中颗粒的相互黏结，首先是在颗粒表面上进行的。表面扩散机构烧结时间 t 和接触颈半径 x 的 7 次方成比例关系。 中间阶段烧结的基本过程 中间阶段是指烧结颈长大阶段，这阶段开始出现再结晶，颗粒表面氧化物被还原。烧结颈扩大的动力是原子向颗粒黏结面的大量迁移，其结果是颗粒间距离缩小，形成连续的空隙网络，晶粒长大，迫使晶界移动，晶界在移动过程中越过孔隙，造成孔隙大量消失，密度和强度提高，材料性能提高。 中间阶段烧结过程中用晶粒长大来表征，即为了使材料在烧结中得到高的烧结密度，必须在烧结过程中控制晶粒长大。41 / 48 晶粒 长大的速率取决于晶界移动和晶界上所受的力。晶界上所受的力由晶界能、晶粒大小和曲率半径等来决定。 中间阶段烧结时的致密化速率取决于晶粒大小、烧结温度、烧结时间、密度，起作用最大的时烧结温度。 最终阶段烧结的基本过程 在这一阶段整个烧结体处于缓慢收缩阶段，多数孔隙被完全分离，闭孔隙数量大为增加，孔隙不断缩小且形状趋于球形。粉末体烧结过程中得一个重要特点是粉末体具有过高的自由能，这和粉末多孔体的剩余表面能有关。在升温、保温的过程中晶格歪扭的消除，收缩，表面的减少，使这种自由能逐步降低，达到由不稳定态转化为能量稳定态。 6.烧结工艺的制定与烧结工艺 用粉末冶金法制备稀土永磁材料时烧结工艺的制定根据用户材料性能的要求，确定工艺条件及各项参数。烧结工艺参数包括：烧结温度、保温时间、加热和冷却速度、时效温度和保温时间。烧结气氛并控制气氛成分和如何到达所需的气氛，采用真空烧结还是采用 H2、 N2 等气氛下烧结，如何防42 / 48 止烧结过程中氧化，最大限度低减少合金中的氧含量，保证合金质量。 预烧结 稀土永磁合金采用粉末冶金法烧结在 800 左右放出气体，必须将放出的气体排出去，保证真空度，因为烧结过程中，随着温度升高，经过压制成型的毛坯收缩，收缩系数 515，放出的气体使真空度下降，当排出气体后，真空度上升。 高温烧结温度设定 经过预烧后，将烧结温度升到 1000 以上，高温烧结温度的设定根据组元的熔点，粉 工艺组 2016 年上半年工作总结报告 第一部分 2016年上半年度工作总结 2016年上半年，在公司领导的正确领导和各分厂、部门的鼎力支持下，工艺技术管理持续走精细创新经营之路，坚持技43 / 48 术创新、管理创新，强化工艺控制指标管理、重抓节能减排管理，圆满完成 2016半年工艺管理目标。 一、工艺技术管理 、 2016年上半年公司级指标完成情况： 表 1 2016年上半年公司级指标完成情况表 2016 年质量工作计划要求公司级指标完成率为 100%，但根据上表得知：上半年公司级指标完成率均小于 90%，未完成相应指标要求。从各月公司级控制指标月度分析表分析，不合格项主要表现在以下几个方面： 、 *分公司公司级控制指标不合格项主要表现在： 、电收尘进口温度； 、熟料 f-CaO含量； 、一级筒出口压力； 、一级筒出口温度； 、熟料 3天强度等方面 。经分析前段时间生产符合不稳定，设备长时间处于检修状态或运行效果未达到设计要求导致公司 级控制指标多次出现异常情况。部门组织相关技术人员及时对生产异常情况进行原因查找，利用大修机会对部分设备进44 / 48 行检修或者更换和对部分工艺参数进行修订，从现阶段的系统运行情况及工艺参数观察，部分公司级控制指标出 现异常次数频率有所降低。 、 *厂公司级控制指标不合格项主要表现在： 、蒸馏塔废盐水总肼含量； 、氨二级吸收塔温度； 、分离塔塔釜温度； 、合成塔塔釜温度。由于 *厂前段时间处于试生产阶段，且工艺参数参照本部管理部的 *厂工艺提出，很多工艺参数不能满足我公司生产要求，经过对部分参数调整，部分参数能达到调整后的参数控制范围。 其余各部门出现不同程度的不合格项，经过对生产异常情况的原因查找，并提出整改措施，公司级控制指标出现异常情况频率大幅度降低。 部门级控制指标抽查情况：生产管理部工艺组对各生产部门重点指标进行抽查，从抽查情况来看：主要是 *分公司的重点控制指标出现异常情况频率较高， *厂在部