锰锌铁氧体磁芯变形问题

◎谭翔滨

锰锌铁氧体磁芯变形问题

◎谭翔滨

本文主要针对不同结构的产品，从成型局部密度、尺寸差、耐火材料、烧结工艺等方面控制产品变形，论述过程工艺主要控制点及主要影响因素，对改善产品变形起到理论指导作用。

锰锌铁氧体磁芯产品对比于镍锌产品和高导产品，结构相对较大，所以烧结之后容易存在变形，尺寸一致性差的问题，而对于同类结构的产品，一般也都具有相同的规律，只要能找到根本原因，举一反三，就可以找出各种产品的解决方案。

对于锰锌产品的变形，究其原因主要有以下四个方面：

1.成型局部密度的控制。通过产品的具体结构和烧结之后的具体情况，制定最合理的成型局部密度和密度差标准，是控制变形的主要措施。衍生开来，由于通过顶压等外在方法来调节局部密度一般都有局限性和负面影响，所以，合理的模具设计，包括装料比，收缩放矢，尺寸差等的设计是关键。从某个角度上讲，模具设计是解决变形最基础的环节。

2.尺寸差的控制。由于大多数产品需要采用叠装或者对装的方式装烧，所以中柱与方腿的尺寸差的控制是对变形有一定的影响。叠、对装产品最终的变形情况很大程度上取决于烧后的中柱与方腿的尺寸差，所以毛坯尺寸差要结合成型的中柱与方腿密度差异来设计，找个一个最合理的值，以改善叠，对装的变形问题。

3.耐火材料和工艺卫生的影响。对于扁宽的EE型连体产品尤为重要，主要影响底部变形。耐火材料的平整度，以及三明治板的工艺卫生等对此类产品的底板变形是决定性的。而对于方腿较高，采用单装的EC型产品（如EC40），工艺卫生也是尤为重要。

4.窑炉客观因素的影响。不同产品在窑炉的不同层数不同位置烧结，本身就存在着受热不均，不同位置的产品，同一个产品的不同部位都存在这种情况。由于受热不均，特别对于大产品，更加容易导致变形问题。软磁铁氧体的形成过程就是在高温下离子扩散与接触，并发生固相反应的过程，因此，窑炉温度曲线，进气抽气的量也都有可能对产品的变形产生一定的影响。

根据以上四个方面，对锰锌功率常规的几类产品的变形问题进行分析，归类，找出规律，并得出基本点解决方案。

EC型磁芯

EC型磁芯是指由方形底板，圆形中柱和两个内侧边为弧形的方腿组成的有台阶磁芯，这类磁芯是传统产品中的主要类型。按照其A尺寸大小，可分为3类：

第一类是A尺寸＜15mm的产品。此类产品一般全高和底厚都很小，例如EC12.7和EP12.9。由于产品体积小，方腿较矮，而且一般烧结采用单装的方式，变形情况较少。可以忽略尺寸差（2）和窑炉客观因素（4）的影响，而成型局部密度控制（1）和耐火材料，工艺卫生（3）有一定的影响。

第二类是A尺寸在20～35mm之间的产品。有几个情况。

1.长径比相对较低，即毛坯B尺寸在10mm以下的产品，一般都不存在变形或者变形小，所以对于密度差，尺寸差的要求不高。

2.长径比相对较高，即毛坯B尺寸在11～18mm的产品，此类产品主要采用叠装的方式，对密度差和尺寸差要求较高。如果中柱尺寸和中柱密度低，容易导致叠装上一只内收，下一只外张，反之亦然。改善此类产品的变形，需要从尺寸差，中柱与方腿的局部密度差，结合装烧方式一起考虑，才能够从根本上解决问题。

第三类是A尺寸＞39mm的产品，此类产品一般毛坯B尺寸较高，超过20mm，由于体积较大，考虑到排胶开裂和装烧高度等问题，一般不采用叠/对装，唯一能采用的方式是单装。既然无法通过重力作用来消除由于B尺寸高而容易出现的变形，那么，成型密度差的控制就成了最主要的方法了。只有严格控制成型密度差，特别是底板和方腿的密度差，结合模具，来达到改善单装变形的问题。从几个月来的各种实验结果和数据来看，密度差的控制是主要措施，模具，主要是上模，即底板位置的更改，可配合密度差控制来达到改善的目的。

EFD磁芯

EFD型磁芯是指由底板，不对称的方形中柱，两方形方腿和封口薄片组成。特殊的结构决定了其特殊的控制方式。由于中柱的不对称，导致毛坯的上，下部分密度差异大，容易导致烧后产品的弯曲，只能通过控制密度线来弥补，具体不做分析。在这里主要讨论上下变形的问题。由于存在封口薄片，所以EFD型产品与EC型等没封口的产品的变形情况是完全不同的。

第一类是A尺寸＞30mm的产品，此类产品烧后一般都呈现内收变形，即封口位置的A尺寸小。原因是由于封口薄片的体积小，长径比高，填料困难，所以封口薄片的密度较低，而底板的密度一般较高，所以导致烧后上，下两部分的收缩不一致，往往是上面（封口处）的收缩大，下面（底板）的收缩小，所以呈内收趋势。

为了改善变形，就需要提高中柱和方腿上半部分的密度来弥补封口密度低的缺陷。通过具体产品的生坯尺寸，算出各局部密度之间的关系，然后严格控制，能够有效解决变形问题。

第二类是A尺寸＜20mm的产品，跟大产品不同，不存在封口，所以成型密度同EC型小产品控制。但是由于此类产品的结构特殊，结构存在不对称性，所以烧结之后容易出现变形，变形有两种，垂直变形和单边变形，单边变形占主要部分。垂直变形通过成型密度和密度线的控制一般可有效改善。而单边变形则无关成型，主要发生在烧结，情况较为特殊。

EDB型产品

EDB产品是指由方形底板，圆型中柱和两方形方腿组成的有台阶产品。结构与EC型产品类似，只有方腿形状不同，所以一般情况同EC型产品控制。在实际生产的产品中，EDB产品一般B尺寸相对较低，毛坯B尺寸一般在15mm以下。所以烧结一般采用叠装的装烧方式。变形的问题主要是中柱与方腿尺寸差导致，所以，综合考虑成型密度差控制和毛坯尺寸差的设计，找到合理的结合点。

以上是锰锌铁氧体磁芯三种主要类型的磁芯的变形情况浅析，由于结构，成型压制方式等的差异，导致变形的情况，变形的控制都有所不同。但是变形的情况都离不开最开始提到的四个基本因素。生产中不管遇到何种产品的变形，只要对症下药，找出根源，制定合理有效的措施，均可以改善和解决问题，从而提高产品质量，为企业创造效益。

（作者单位：广东乳源东阳光磁性材料有限公司）