Водяная резка листов кремнистой стали: Основные принципы | MachineMFG

Водяная резка листов кремнистой стали: Основные принципы

0
(0)

Традиционный метод производства листов из кремнистой стали, которые используются в двигателях и электроприборах, предполагает установку форм на механических прессах.

Штамп для холодной штамповки листов кремниевой стали в основном состоит из мужского и женского штампов, которые устанавливаются на прессе для штамповки листов кремниевой стали в статор и ротор двигателя или трансформаторную железную стружку.

механические прессы

Во время работы штампа для листовой кремниевой стали кромка подвергается ударным, сдвиговым и изгибающим нагрузкам. Кроме того, кромка сжимается и трется листом кремниевой стали. Специальное покрытие на поверхности листа кремниевой стали усиливает трение и износ кромки, что является основной причиной нормального выхода штампа из строя.

В результате штампы сильно изнашиваются, и их часто приходится затачивать, прежде чем они достигнут идеального срока службы. Количество штампованных деталей в наборе штампов часто меньше теоретического значения.

Например, рассмотрим процесс зачистки кремниевого стального листа определенного двигателя. Для этого требуется семь типы штампов на завершение работ, общая стоимость которых составила 190 000 юаней. Твердость штамп для тиснения для листа ротора составляет 60-62Hrc и устанавливается на штамповочном станке с усилием 60 тонн. Обычно штамп может пробивать более 200 000 деталей.

Однако после использования штампа менее 9 000 раз кромка щелевого отверстия разрушается. Шлифовка штампа (обычно после 50 000-60 000 раз) и повторное использование его на машине не решают проблему. Вместо этого разрушение продолжается, а на внешней кромке штампа появляются трещины.

При непрерывной штамповке трещины быстро увеличиваются, и штамп выходит из строя, становясь непригодным для использования менее чем через 20 000 применений. Каждый раз, когда производятся два двигателя, требуется заточка трех типов пресс-форм, что обходится в 400-800 юаней каждый раз, делая стоимость производства продукта относительно высокой.

Особенно при пробном производстве нового продукта затраты на изготовление пресс-формы значительно выше, а производственный цикл длителен, что удваивает стоимость разработки нового продукта.

Производство и требования к листовой кремнистой стали

Листовая кремнистая сталь - важнейший компонент двигателей и электроприборов. От его характеристик напрямую зависят потери электрической энергии, а также эффективность, размер и вес таких изделий, как трансформаторы.

Поэтому лист кремнистой стали должен, как правило, отвечать следующим требованиям:

  • Он должен иметь гладкую поверхность, отличную форму, высокую точность размеров и минимальные отклонения по толщине в пределах одной пластины.
  • Он должен обладать благоприятными электромагнитными свойствами и зернисто-ориентированной структурой, отвечающей требованиям применения.

Процесс заготовки кремниевого стального листа должен не только обладать типичными характеристиками ножницы для резки металла но и удовлетворять следующим специальным требованиям.

Высота бурта

Высота заусенца на листе кремниевой стали, используемом для заготовки, не должна превышать 0,05 мм. Влияние заусенцев на работу всех механических частей станка привлекает все больше внимания.

Заусенцы существенно влияют на электромагнитные характеристики генераторов, двигателей и трансформаторов, в которых используются листы кремнистой стали.

Штамповка используется для формирования листов кремнистой стали, используемых в генераторах, двигателях и трансформаторах. Часто зазор при изготовлении штампа слишком велик или увеличивается из-за износа.

В процессе заготовки лист кремниевой стали подвергается экструзии, что приводит к небольшой пластической деформации. Эта деформация остается на кромке листа, что приводит к образованию заусенцев.

В роторе, статоре и сердечнике трансформатора генераторов используется большое количество заготовок из кремниевой стали, имеющих заусенцы.

Заусенец на листе кремниевой стали снижает коэффициент укладки. Для установки того же количества листов необходимо увеличить объем двигателя.

Кроме того, заусенцы влияют на выходную мощность двигателя. Было показано, что выходная мощность генератора может увеличиться на 0,1% до 0,2% при использовании листов кремниевой стали с заусенцами по сравнению с генераторами, в которых не используются листы кремниевой стали с заусенцами.

Влияние на срок службы генератора

Наличие заусенцев на листах кремниевой стали создает значительные зазоры между ламинатами, что может привести к возникновению вихревых токов, увеличению магнитных потерь, повышению температуры, шуму и даже короткому замыканию, приводящему к выходу двигателя из строя.

Средний срок службы двигателей с зачисткой листов из кремнистой стали на 5% больше, чем у двигателей без зачистки.

Обработанные листы кремнистой стали могут укладываться в штабель вручную или автоматически, при этом зазор на стыке должен быть минимальным. Для этого требуется оборудование, обеспечивающее высокую точность, включая точность запасных частей, при достижении максимальной производственной мощности. Это гарантирует практически полное отсутствие заусенцев на изделиях после резки (высота заусенца после продольной резки листа кремнистой стали не должна превышать 0,05 мм).

В противном случае при ламинировании заусенцы могут вызвать короткое замыкание между слоями, увеличить потери на вихревые токи и снизить коэффициент заполнения ламината.

В соответствующих китайских стандартах четко указано, что высота заусенцев на листах из кремнистой стали не должна превышать 0,05 мм. Однако многие заводы по производству двигателей не приняли эффективных мер по удалению заусенцев. Они по-прежнему устанавливают и используют листы с заусенцами высотой 0,07~0,1 мм, что серьезно влияет на качество.

Кроме того, пленка изоляционного лака на поверхности листа кремниевой стали не должна быть заметно поцарапана во время удаления заусенцев.

Влияние стресса

После резки, штамповки и штабелирования листы кремнистой стали подвергаются внутреннее напряжение что деформирует зерна, снижает проницаемость и увеличивает удельные потери железа.

Чтобы избежать или минимизировать эти эффекты, холоднокатаные листы из ориентированной кремнистой стали обычно обрабатываются азотом. отжиг при температуре около 800°C после обработки сдвигом. Такая обработка устраняет напряжение, возникающее в процессе обработки, и обеспечивает сохранение первоначальных свойств.

Хотя испытания показали, что удельная потеря железа холоднокатаного листа из ориентированной кремнистой стали после отжиг снижается примерно на 30%, многие производители предпочитают не использовать этот процесс из-за связанного с ним увеличения стоимости.

Серповидная гибка стального листа

Учитывая особые требования к характеристикам листов из кремнистой стали, очень важно поддерживать высокие стандарты их производства.

Эти стандарты должны превосходить даже критерии Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) по боковому изгибу для обычного срезанного металла, которые устанавливают предел не более 6 мм/3 м в длину. Таким образом, схема процесса ножниц для листов из кремнистой стали должна отвечать еще более строгим требованиям.

Край листа лотоса

Лист кремниевой стали, прошедший обрезку, должен быть без видимых волн, которые обычно называют кромкой листа лотоса.

При наличии волн отношение высоты волны к ее длине не должно превышать 2,5%.

Если это условие не будет соблюдено, лист кремнистой стали подвергнется сильной пластической деформации, что приведет к повреждению доменной структуры и значительному увеличению потерь.

Изоляция

Повреждения изоляции не допускаются в пределах диапазона среза или на поверхности полосы. Кроме того, край листа не должен иметь повреждений от экструзии, поскольку несоблюдение этих критериев может негативно сказаться на качестве железного сердечника.

Применение технологии водорезки

Водная резка листа кремнистой стали

Ультравысокое давление резка водыТакже известный как водяной нож или водяная струя, представляет собой процесс, который генерирует высокоэнергетический поток воды путем нагнетания давления обычной воды через несколько ступеней. Затем этот поток воды направляется через тонкое сопло и режет материалы со скоростью почти километр в секунду.

Эта техника резки называется резкой водой под сверхвысоким давлением. Ее происхождение можно проследить до Шотландии, где она и была обнаружена. В течение 100 лет экспериментальные исследования привели к созданию промышленной системы резки водой под высоким давлением.

Резка водой под высоким давлением не запатентована. Однако в 1968 году профессор Колумбийского университета в США добавил к воде под высоким давлением абразив, что ускорило процесс резки за счет шлифования материалов абразивом и струей воды под высоким давлением.

Сегодня США, Германия, Россия и Италия достигли прорыва в технологии водяной резки под сверхвысоким давлением, максимальное давление резки составляет 550 МПа. Этот метод широко используется для режущие материалы такие как камень, металл, стекло, керамика, цементные изделия, бумага, продукты питания, пластмассы, ткани, полиуретан, дерево, кожа, резина, боеприпасы и многое другое.

Существует три основных способа использования водяной резки:

Во-первых, резка негорючих материалов, таких как мрамор, керамическая плитка, стекло, цементные изделия и другие материалы, которые не могут быть обработаны термической резкой.

Во-вторых, резка горючих материалов, таких как стальные листы, пластик, ткань, полиуретан, дерево, кожа, резина и т. д. В прошлом термическая резка также позволяла обрабатывать эти материалы, но часто приводила к образованию очагов горения и заусенцев. Водяная резка, напротив, не создает таких проблем, а физико-механические свойства разрезанных материалов остаются неизменными, что является значительным преимуществом водяной резки.

В-третьих, резка легковоспламеняющихся и взрывоопасных материалов, таких как боеприпасы, а также резка в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах не может быть заменена другими методами обработки.

По качеству воды гидрорезка под сверхвысоким давлением может быть двух видов: резка чистой водой и резка абразивом.

Испытание на резку водой

Испытание на резку в воде для листов из кремнистой стали проводится с использованием водяного ножа Altorf в качестве основного оборудования.

Высоковольтный генератор (APW38037Z-09A) оборудования оснащен полным комплектом оригинальных импортных нагнетателей от AccuStream Inc.

Система управления использует ПЛК вместо реле для обеспечения связи и гибкого управления с компьютером.

Режущая платформа (APW-2030BA) имеет портальную конструкцию, что делает ее более устойчивой и точной по сравнению с консольной конструкцией.

Оборудование оснащено промышленной компьютерной платформой со специальным программным обеспечением для резки воды на базе Windows и поддерживается подлинной системой Windows XP.

Скорость линейной части процесса резки составляет 800 мм/мин, а скорость круговой дуги - 300 мм/мин. Толщина листа кремниевой стали, используемого в испытании, составляет 0,5 мм.

После испытания изделие извлекается из резервуара с водой на платформе для резки, высушивается и проверяется его размер. При вырезании круглых отверстий изделие выходило за пределы допуска только на входе ножа. Эта проблема была вызвана, главным образом, слишком быстрым вводом ножа при программировании, в результате чего отверстие казалось эллиптическим. При повторном тестировании это явление исчезло, а заусенец составил менее 0,05 мм. Изделие можно было укладывать без шлифовки, а остальная часть изделия соответствовала требованиям чертежа.

Заключение

Результаты испытаний процесса резки в воде листов кремнистой стали показывают, что оптимальное качество продукции может быть достигнуто при использовании соответствующих параметров процесса резки, тщательном контроле качества воды и размера частиц песка, а также контроле скорости и направления дуги на входе.

Водяная резка обладает рядом преимуществ, таких как высокая скорость, отличное качество, экономия средств и простота модификации изделий. Кроме того, она особенно полезна при пробном производстве новых изделий, поскольку не требует использования пресс-форм. Это значительно сокращает цикл подготовки производства и минимизирует первоначальные инвестиции в новые продукты. Результаты таких испытаний были весьма удовлетворительными.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх