O método tradicional de produção de chapas de aço silício, que são utilizadas em motores e aparelhos eléctricos, envolve a instalação de moldes em prensas mecânicas. O molde de estampagem a frio da chapa de aço silício é composto principalmente por moldes macho e fêmea, que são instalados na prensa para perfurar a chapa de aço silício no motor [...]
O método tradicional de produção de chapas de aço silício, utilizadas em motores e aparelhos eléctricos, consiste na instalação de moldes em prensas mecânicas.
A matriz de estampagem a frio da chapa de aço silício é composta principalmente por matrizes macho e fêmea, que são instaladas na prensa para perfurar a chapa de aço silício no estator e rotor do motor ou no chip de ferro do transformador.
Durante o funcionamento de uma matriz de chapa de aço silício, a aresta está sujeita a forças de impacto, de corte e de flexão. Para além disso, a aresta é também comprimida e friccionada pela chapa de aço silício. Um revestimento especial na superfície da chapa de aço silício aumenta a fricção e o desgaste do bordo, que é a principal razão para a falha normal do molde.
Como resultado, o desgaste da matriz é severo, e muitas vezes precisa de ser afiada antes de atingir a sua vida útil ideal. O número de peças perfuradas num conjunto de matrizes é frequentemente inferior ao seu valor teórico.
Por exemplo, considere o processo de branqueamento da chapa de aço silício de um determinado motor. São necessários sete tipos de matrizes para completar, com um custo total de 190.000 yuan. A dureza de uma matriz de estampagem para uma folha de rotor é de 60 a 62Hrc e é instalada numa máquina-ferramenta de estampagem de 60t. Normalmente, a matriz pode perfurar mais de 200.000 peças.
No entanto, o bordo do orifício da ranhura da matriz colapsa depois de ser utilizada menos de 9.000 vezes. Retificar a matriz (normalmente após 50.000 a 60.000 vezes) e voltar a colocá-la na máquina não resolve o problema. Em vez disso, o colapso persiste e aparecem fissuras no bordo exterior do molde.
Durante a estampagem contínua, as fissuras expandem-se rapidamente e o molde falha, tornando-se inutilizável após menos de 20.000 utilizações. Cada vez que são produzidos dois motores, é necessário afiar três tipos de moldes, o que custa entre 400 e 800 yuan de cada vez, tornando o custo de fabrico do produto relativamente elevado.
Especialmente durante a produção experimental de novos produtos, os custos de fabrico de moldes são consideravelmente elevados e o ciclo de produção é longo, duplicando o custo de desenvolvimento de novos produtos.
A chapa de aço silício é um componente crucial de motores e aparelhos eléctricos. O seu desempenho afecta diretamente a perda de energia eléctrica e a eficiência, o tamanho e o peso de produtos como os transformadores.
Por conseguinte, as chapas de aço ao silício devem geralmente satisfazer os seguintes requisitos:
O processo de corte da chapa de aço ao silício não só deve ter as características típicas de corte de metais mas também satisfazem os seguintes requisitos especiais.
A altura da rebarba na chapa de aço silício utilizada para o corte não deve exceder 0,05 mm. O impacto das rebarbas no desempenho das peças mecânicas de toda a máquina está a receber mais atenção.
As características electromagnéticas dos geradores, motores e transformadores que utilizam chapas de aço silício são significativamente afectadas pelas rebarbas.
O corte em matriz é utilizado para formar as chapas de aço silício utilizadas em geradores, motores e transformadores. Muitas vezes, a folga de fabrico da matriz é demasiado grande ou aumenta devido ao desgaste.
Durante o processo de corte, a chapa de aço silício é extrudida, provocando uma ligeira deformação plástica. Esta deformação permanece no bordo da chapa, resultando na formação de rebarbas.
O rotor, o estator e o núcleo do transformador dos geradores utilizam um grande número de chapas de aço silício com rebarbas.
As rebarbas na chapa de aço silício reduzem o fator de empilhamento. Para instalar o mesmo número de chapas, é necessário aumentar o volume do motor.
Além disso, a rebarba afecta a potência de saída do motor. Foi demonstrado que a potência de saída do gerador pode aumentar de 0,1% a 0,2% utilizando chapas de aço silício rebarbadas em comparação com geradores que não utilizam chapas de aço silício rebarbadas.
A presença de rebarbas nas chapas de aço silício cria espaços significativos entre as laminações, o que pode levar à produção de correntes de Foucault, aumento da perda magnética, temperaturas mais elevadas, ruído e até mesmo curto-circuitos, resultando em falhas do motor.
Os motores com chapas de aço silício rebarbadas têm uma vida útil média superior a 5% em comparação com os motores sem rebarbação.
As chapas de aço silício processadas podem ser empilhadas manual ou automaticamente, e a folga na junta deve ser minimizada. Isto requer equipamento para manter uma elevada precisão, incluindo a precisão das peças sobresselentes, quando se atinge a capacidade máxima de produção. Isto assegura que os produtos estão praticamente isentos de rebarbas após o corte (a altura da rebarba após o corte longitudinal da chapa de aço silício não deve exceder 0,05 mm).
Caso contrário, durante a laminação, as rebarbas podem causar curto-circuitos entre as laminações, aumentar a perda de corrente de Foucault e reduzir o coeficiente de enchimento da laminação.
As normas relevantes da China indicam claramente que a altura da rebarba das chapas de aço silício não deve exceder 0,05 mm. No entanto, muitas fábricas de motores não implementaram medidas de rebarbação eficazes. Continuam a instalar e a utilizar chapas com rebarbas de 0,07 a 0,1 mm, o que afecta seriamente a qualidade.
Além disso, a película de tinta isolante na superfície da chapa de aço silício não deve ser visivelmente riscada durante a rebarbação.
Após o corte, estampagem e empilhamento, as chapas de aço silício são submetidas a tensão interna que deforma os grãos, reduz a permeabilidade e aumenta a perda específica de ferro.
Para evitar ou minimizar estes efeitos, as chapas de aço ao silício orientado laminadas a frio são normalmente tratadas com nitrogénio recozimento a uma temperatura de aproximadamente 800°C após o processamento de cisalhamento. Este tratamento elimina as tensões geradas durante o processamento e garante a manutenção das propriedades originais.
Embora os ensaios tenham demonstrado que a perda específica de ferro das chapas de aço ao silício orientado laminadas a frio após recozimento é reduzido em cerca de 30%, muitos fabricantes optam por não adotar este processo devido ao aumento de custos associado.
Dadas as exigências de desempenho especializadas das chapas de aço silício, é crucial manter padrões elevados para a sua produção.
Estas normas devem ultrapassar até mesmo os critérios de flexão lateral da American Society for Testing and Materials (ASTM) para metal de corte geral, que estabelece um limite de não mais de 6 mm/3M de comprimento. Consequentemente, a disposição do processo de corte para chapas de aço silício tem de cumprir requisitos ainda mais rigorosos.
A chapa de aço ao silício que foi cortada deve estar isenta de qualquer ondulação visível, normalmente designada por bordo em folha de lótus.
No caso das ondas, a relação entre a altura da onda e o comprimento de onda não deve exceder 2,5%.
Se esta condição não for cumprida, a chapa de aço silício sofrerá uma deformação plástica grave, o que resultará em danos na estrutura do domínio e num aumento significativo das perdas.
Não são permitidos danos no isolamento dentro da gama de corte ou na superfície da tira. Além disso, o bordo da chapa deve estar isento de quaisquer danos de extrusão, uma vez que o não cumprimento destes critérios pode afetar negativamente a qualidade do núcleo de ferro.
Ultra-alta pressão corte de águaO jato de água, também conhecido como faca de água ou jato de água, é um processo que gera um fluxo de água de alta energia através da pressurização de água normal em várias fases. Este fluxo de água é então dirigido através de um bocal fino para cortar materiais a uma velocidade de quase um quilómetro por segundo.
Esta técnica de corte é designada por corte com água a ultra-alta pressão. A sua origem remonta à Escócia, onde foi descoberta. Durante 100 anos, a investigação experimental levou ao desenvolvimento de um sistema industrial de corte com água a alta pressão.
O corte com água a alta pressão não está patenteado. No entanto, em 1968, um professor da Universidade de Columbia, nos Estados Unidos, introduziu abrasivos na água a alta pressão, o que acelerou o processo de corte, moendo os materiais com o abrasivo e o jato de água a alta pressão.
Atualmente, os Estados Unidos, a Alemanha, a Rússia e a Itália alcançaram avanços na tecnologia de corte com água a ultra-alta pressão, com uma pressão máxima de corte de 550MPa. Este método é amplamente utilizado para materiais de corte tais como pedra, metal, vidro, cerâmica, produtos de cimento, papel, alimentos, plásticos, tecidos, poliuretano, madeira, couro, borracha, munições e muito mais.
Existem três utilizações principais do corte de água:
Em primeiro lugar, o corte de materiais incombustíveis, como mármore, azulejos de cerâmica, vidro, produtos de cimento e outros materiais que não podem ser processados por corte térmico.
Em segundo lugar, o corte de materiais combustíveis como chapas de aço, plástico, tecido, poliuretano, madeira, couro, borracha, etc. No passado, o corte térmico também podia processar estes materiais, mas resultava frequentemente em áreas de combustão e rebarbas. O corte com água, por outro lado, não produz tais problemas, e as propriedades físicas e mecânicas dos materiais cortados permanecem inalteradas, o que é uma vantagem significativa do corte com água.
Em terceiro lugar, o corte de materiais inflamáveis e explosivos, como munições, e o corte em ambientes inflamáveis e explosivos não podem ser substituídos por outros métodos de processamento.
Em termos de qualidade da água, o corte com água a ultra-alta pressão está disponível em duas formas: corte com água pura e corte com abrasivos.
O ensaio de corte com água para chapas de aço silício é efectuado utilizando a faca de água Altorf como equipamento principal.
O gerador de alta tensão (APW38037Z-09A) do equipamento está equipado com um conjunto completo de sobrealimentadores importados originalmente da AccuStream Inc.
O sistema de controlo utiliza PLC em vez de relé para conseguir comunicação e controlo flexível com o computador.
A plataforma de corte (APW-2030BA) tem uma estrutura de pórtico, o que a torna mais estável e precisa em comparação com uma estrutura cantilever.
O equipamento está equipado com uma plataforma de PC industrial com software especial de corte de água baseado em Windows e suportado por um sistema Windows XP genuíno.
A parte linear do processo de corte tem uma velocidade de 800 mm/min, enquanto a parte do arco circular tem uma velocidade de 300 mm/min. A espessura da chapa de aço silício utilizada no ensaio é de 0,5 mm.
Após o teste, o produto é retirado do tanque de água da plataforma de corte, seco e o seu tamanho é verificado. O produto apresentava um problema de falta de tolerância apenas na entrada da faca durante o corte de furos redondos. Este problema foi causado principalmente pela entrada demasiado rápida da faca durante a programação, fazendo com que o furo parecesse elíptico. Durante o novo teste, este fenómeno desapareceu e a rebarba era inferior a 0,05 mm. O produto podia ser empilhado sem ser rectificado, e o resto do produto cumpria os requisitos do desenho.
Os resultados dos testes do processo de corte com água para chapas de aço silício indicam que é possível obter uma qualidade óptima do produto utilizando parâmetros de processo de corte adequados, monitorizando de perto a qualidade da água e o tamanho das partículas de areia, e controlando a velocidade de entrada e a direção do arco.
O corte por água oferece várias vantagens, tais como alta velocidade, excelente qualidade, economia de custos e fácil modificação do produto. Além disso, revela-se especialmente útil durante a produção experimental de novos produtos, uma vez que não há necessidade de moldes. Isto reduz significativamente o ciclo de preparação da produção e minimiza o investimento inicial necessário para novos produtos. Os resultados de tais ensaios têm sido altamente satisfatórios.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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