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无取向硅钢冲裁椭圆度机理与变形区性能研究

发布时间:2020-09-08 08:19
   无取向硅钢作为一种高磁感、低铁损的软磁材料,广泛应用于电机,压缩机定转子铁芯。目前定转子铁芯一般在级进模上进行冲裁得到所需的形状,而冲裁过程中不可避免的会对冲片边缘磁性能和冲片的尺寸精度造成影响。因此本文通过实验室冲裁实验、ABAQUS有限元模拟、企业跟踪实验,结合电子背散射(EBSD)技术和Fe_3O_4纳米磁流体等表征手段从宏观和微观两个方面分析各种冲裁缺陷的形成机理和影响范围,并探寻合适的优化方案。(1)冲裁过程会造成冲片边缘200μm范围内晶粒取向变化,磁晶各向异性能较大的111、212、112的取向比例明显增加,冲片边缘磁性能明显减弱,磁畴结构以磁性能较差的点状畴和针状畴为主。从冲裁边缘到中间250μm区域冲片显微硬度显著降低,即加工硬化影响区为250μm。(2)退火处理能够明显降低冲裁对冲片磁性能的影响,冲片边缘容易磁化的001和113晶粒取向明显增加。另外750℃退火处理时,冲片晶粒尺寸均匀性好,晶粒取向回复明显,磁畴结构也表现为磁性能优异的180°畴和90°畴,即750℃为50WW470无取向硅钢最佳的退火温度。(3)宏观上,冲裁过程会造成冲片椭圆度。结合实验分析和有限元模拟发现椭圆度的形成是由压边面积、弹性模量各向异性和残余应力分布不均匀的共同影响导致,并且影响程度为残余应力弹性模量各向异性压边条件。另外,冲片的形状也会影响冲片外圆的椭圆度。(4)通过企业跟踪实验,结合实验室分析测试平台,分析了实际生产中模具常规失效机理。对比分析无取向硅钢冲裁常用模具材料粉末冶金和硬质合金的磨损失效和崩刃失效的机理以及相互之间的差异。
【学位单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TG142.1
【部分图文】:

示意图,无取向硅钢,生产流程,板料


中以 0.5mm 和 0.35mm 最为常见,使用范围最广。但是是更薄,板料厚度越薄,相应的铁损值越低。钢的常规牌号命名规则为:公称板厚数值的 100 倍+生产+铁损保证值的 100 倍。其中铁损保证值为无取向硅钢板料的磁感应峰值大小为 1.5T 时单位质量的能量损耗,单位生产的 50WW470 为例,50 表示板料厚度为 0.5mm,第一生产,第二个 W 表示为无取向硅钢,470 表示铁损保证值损值越小,表示其牌号越高,相应的损耗也就越少。其中号,主要用于大中型水力、火力甚至核能发电机铁芯。硅钢生产流程向硅钢的常规生产流程为:矿石原料→铁水脱硫处理→→热连轧→(常化)→酸洗→冷连轧→退火处理→涂绝程示意图如图 1-1 所示。

磁化曲线,晶向,磁化曲线,晶体


华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文n、Al、S 以及夹杂物等会削弱合金的磁感应强度,因此无控制合金的成分,减少 Mn、S 和夹杂物的含量。另一方构,其磁性能沿不同晶向上不同。Fe-Si 晶体在三个主要2 所示。其中<001>方向最容易磁化,<111>方向最难磁化,,因此在保证无取向硅钢各个方向上磁性能各向同性的基向的含量,减少<111>的比重,提高产品的磁感应强度。

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切削等)最终组装成电机铁芯,具体加工流程如图会明显影响无取向硅钢电机铁芯冲片的磁性能和机械性冲片边缘局部金属会发生塑性变形并导致加工硬化效果缘残余应力增加[11],同时冲裁边缘的晶粒发生严重扭转原始板料中易磁化取向演变为较难磁化的取向,从而导度下降。宏观上,冲裁过程产生的毛刺会降低铁芯叠片会导致叠片之间产生局部涡流,明显增加铁芯的铁损。和板料性能差异会导致冲片不同方向上的回弹不一致,椭圆度会电机气隙有明显影响,当电机气隙过大时会造严重,而气隙过小时转子高速转动时可能会碰触到定子冲裁对冲片椭圆度影响,企业实际冲裁一般要求冲片的控制在±0.02mm 以内。

【参考文献】

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本文编号:2813935

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