【摘 要】
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热压/热变形钕铁硼永磁环广泛应用于新能源汽车永磁电机、车载音响以及汽车传感器等领域,但是目前针对热压/热变形钕铁硼永磁环成形过程的仿真研究相对较少,影响了高性能热压/热变形钕铁硼永磁环的生产效率与应用前景。本文通过DEFORM-3D软件实现了钕铁硼磁体镦粗变形过程的数值模拟,随后分析了常见因素对钕铁硼磁体镦粗变形中成形件性能的影响。同时研究了成形工艺参数以及模具结构特征对热变形钕铁硼永磁环成形件等
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热压/热变形钕铁硼永磁环广泛应用于新能源汽车永磁电机、车载音响以及汽车传感器等领域,但是目前针对热压/热变形钕铁硼永磁环成形过程的仿真研究相对较少,影响了高性能热压/热变形钕铁硼永磁环的生产效率与应用前景。本文通过DEFORM-3D软件实现了钕铁硼磁体镦粗变形过程的数值模拟,随后分析了常见因素对钕铁硼磁体镦粗变形中成形件性能的影响。同时研究了成形工艺参数以及模具结构特征对热变形钕铁硼永磁环成形件等效应力、等效应变以及材料流变速度的影响;最后基于微观晶粒模拟,讨论了钕铁硼磁体热变形过程中平均晶粒尺寸的变化,研究了钕铁硼磁体微观平均晶粒尺寸以及晶粒分布情况与宏观等效应变之间的关系。得到主要结论如下:（1）随着摩擦系数、变形量、坯料高径比的增大,钕铁硼磁体最大等效应变随之增大,最大等效应力呈现先增大后减小的趋势;当摩擦系数为0.25时磁体成形过程中应力分布均匀性相对较好,磁体应力分布的均匀性随着变形量的增加而提升;变形速度对磁体成形件的等效应变影响相对较小,而随着变形速度的增加钕铁硼磁体的整体应力幅值逐渐递增,但是不同变形速度对钕铁硼磁体的应力分布影响相对较小。（2）摩擦系数和变形速度主要影响钕铁硼永磁环的等效应力和流变速度,而对等效应变影响较小,变形速度的增加使得永磁环的等效应力和材料流变速度均增加;模具结构方面,一定范围内,冲头倒角半径增加,钕铁硼永磁环的应变分布越均匀,平均应变数值越低,其变形速度随着倒角半径的增大而减小,而等效应力随着冲头倒角半径的增大而增大;在无冲头倒角的情况下,单独增加凹模倒角使得钕铁硼永磁环在结构和应变分布上均匀性降低,同时增大应力集中区域的范围,材料的流变速度也会随着凹模倒角半径的增大而增大,最大值均出现在倒角处;模具间隙主要影响钕铁硼永磁环的等效应变,而对应力场和速度场影响较小,随着模具间隙的增大,永磁环的等效应变减少,应变分布更加均匀;控压板部件对热变形钕铁硼永磁环的应力场、应变场以及速度场均有影响,增加控压板后永磁环的等效应变增加,而等效应力以及材料流变速度下降。（3）晶粒细化程度是影响钕铁硼永磁体等效应变的主要因素。微观晶粒模拟结果显示,晶粒细化程度越大则磁体平均晶粒尺寸越小,相应钕铁硼永磁体的等效应变越大;当平均晶粒尺寸相差不大时（即晶粒细化程度相当）,晶粒分布的越均匀,钕铁硼永磁体的等效应变就越小。
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