电工钢分切加工中表面绝缘涂层损伤研究

发布时间：2020-10-20 13:16

　　 电工钢板材基体与两侧的绝缘涂层构成了三层结构的复合材料,在分切加工过程中,电工钢表面硬脆的绝缘涂层在切口边缘损伤破碎形成粉尘,不仅破坏硅钢片切口边缘绝缘层的完整性、影响电工钢片绝缘性能和电磁性能,同时也对生产环境造成污染。深入研究电工钢分切加工过程中表面绝缘涂层的损伤,对电工钢生产加工工艺具有重大意义。本文基于对电工钢进行横剪和圆盘剪两种分切加工实验,结合三点弯曲试验以及拉伸试验结果,通过DEFORM-2D有限元仿真手段等,研究了不同厚度、不同取向的电工钢在剪切加工过程中表面绝缘涂层破损形貌特征、破损宽度与加工工艺参数之间的规律、破损剥落失效行为、破损机理以及处理控制粉尘污染的方法。通过对0.23mm取向硅钢板材进行斜刃横剪分切加工实验,发现加工后的电工钢表面绝缘破损区域分为裂纹区、剥落区以及压碎区。剪切加工过程中硅钢表面绝缘层材料形成碎屑,其主要是由于剥落区绝缘涂层剥离,成分以T2涂层和C2涂层为主,大小从微米到百余微米。随着刀具侧隙与板厚之比增大,剥落区宽度保持稳定但裂纹区宽度增加,压碎区宽度基本保持恒定。当剪切速度在0.1~0.3m/s区间破损宽度最小可以达到100微米,随剪切速度增大或减小损伤区宽度均会增大。通过DEFORM-2D有限元仿真与分切加工实验,发现剪切加工过程中,涂层的破损与基体材料的受力变形密切相关,靠近刀具刃口10μm~20μm区域内的材料先受到拉伸变形,随着刀具的切入逐渐转变为压缩变形,而远离刀具刃口的材受到拉伸变形。表面涂层的剥落首先在刀具刃口附近和距离刀具刃口50μm左右处产生,随后随着刀具的切入开始逐渐向两侧扩展。通过对电工钢板材进行三点弯曲试验和拉伸试验,发现当板材受到压应力时,涂层内裂纹沿着与板面成一定角度的方向扩展,产生与板面平行的新裂纹并且涂层与基体结合界面产生大裂缝,当这些裂纹汇合时涂层剥落;当受到拉应力时,涂层内部微小裂纹沿着垂直板面方向延伸到涂层与基体结合界面,然后沿着界面扩展直到与其他裂纹接触后,涂层剥落。当拉伸应变达到11%时,电工钢表面开始出现了局部涂层的剥落;当拉伸应变达到12%时,电工钢表面出现大面积涂层剥落。通过对不同厚度的电工钢板材进行圆盘剪纵剪分切加工试验,发现较薄的取向硅钢剪切加工后表面绝缘涂层破损严重,在塌角侧出现了裂纹和小面积剥落,毛刺侧出现大面积剥落。较厚的无取向硅钢表面绝缘涂层破损较小,塌角侧在局部区域出现裂纹和剥落,毛刺侧距离切口50μm左右出现破损。0.30mm取向硅钢塌角侧表面绝缘涂层和毛刺侧表面绝缘涂层破损宽度随着上下圆盘刀径向间隙先减小后增大。而随着侧向间隙的增大,塌角侧表面绝缘涂层破损宽度逐渐增加,毛刺侧表面绝缘涂层破损逐渐减小。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG174.4
【部分图文】：

镀层与基底的力学性能及厚度不等结构性失效，而且还会出现界面失效。同样地，电工钢是在硅钢双刃分切加工过程中会产生表面面镀层损伤研究现状车行业的迅速发展使得镀锌钢板材来越高。国内外钢铁企业不断对板，如减振、低噪音的复合钢板腐蚀性能的镀锌板[20-22]。然而镀锌镀层破损现象[23]，如图 1-1、1-2用率减少。

图 1-2 汽车前门外表面损伤ig1-2 Surface damage of the front door冲压成型表面镀层损伤研究有很伤以划痕和熨平纹两种形式为主和划痕两种形式为主[24]。镀锌板冲[25-27]：（1）镀层粉化（2）镀层剥加工表面镀层损伤研究现状装备领域应用十分广泛，特别是作上沉积金属镍，然后经过特殊优蚀性能。如图 1-3 所示镀镍板材多

图 1-2 汽车前门外表面损伤Fig1-2 Surface damage of the front door学者对于镀锌板冲压成型表面镀层损伤研究有很多，研究表明：压成型表面镀层损伤以划痕和熨平纹两种形式为主，而合金化热镀表面镀层以龟裂和划痕两种形式为主[24]。镀锌板冲压加工成形表面大致分为以下四类[25-27]：（1）镀层粉化（2）镀层剥落（3）镀层开。镀层金属板材加工表面镀层损伤研究现状金属薄板在制造装备领域应用十分广泛，特别是作为新型电池外壳法是在低碳钢基体上沉积金属镍，然后经过特殊优化处理，得到具能、延展性、抗腐蚀性能。如图 1-3 所示镀镍板材多层镍复合层结构
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本文编号：2848727