硅钢片性能的好坏不仅直接关系到电能的损耗,而且关系到电机和变压器等产品的性能、体积、重量和各种材料的节约。硅钢片剪切工艺应满足下列几种特殊要求:
(1)发电机、电动机和变压器所用的硅钢片上的毛刺,对其电磁特性、电机输出功率和发电机寿命产生影响,叠片时毛刺造成片间搭接短路引起涡流损耗增加,同时降低了叠片填充系数,因此应保证剪切后的产品基本无毛刺;
(2)硅钢片经过剪裁、冲压,将会产生内应力,从而使晶粒变形,导致磁导率下降,比铁损增加,因此应保证消除内应力,确保原有性能;
(3)硅钢片不允许在剪切范围和带材体的表面出现绝缘损伤,片料边缘应无挤伤,否则影响铁心质量;
(4)剪切后的硅钢片应无明显波浪,否则硅钢片发生严重塑性变形,磁畴结构被破坏,损耗明显增加]。
硅钢片下料工作通常采用在机械压力机上利用冲压模具进行。硅钢片冷冲模具主要由凸凹模组成,安装在冲压机上,将硅钢片冲压成电机或变压器定子和转子铁心片。硅钢片冲模在工作时,刃口部分承受着冲击力、剪切力和弯曲力,同时又受到硅钢片的挤压和摩擦。硅钢片表面的特殊涂料更加强了刃口的摩擦和磨损。当模具制造间隙过大,或因磨损导致间隙增加,在冲裁时,硅钢片受到挤压,产生微小的塑性变形,残留在冲片的边沿而形成毛刺。硅钢片冲模的正常失效主要是刃口的磨损,而往往一套模具冲制件数小于其理论值。
而激光切割是一个热作用过程,难易程度由材料热物理性能决定而与机械性能无直接联系。同时,激光切割是一种非接触式的加工方式,是一种无冲击的加工过程,不存在刀具磨损和断裂,没有材料受力变形等问题。采用激光切割硅钢片技术,不但可以简化冲片模具,减少生产工序,降低生产成本,易于实现生产过程自动化,而且还能满足硅钢片剪裁工艺的特殊要求,增加铁心有效导磁面积,减少涡流、漏磁损失,改善产品机、电性能。但是,为成功应用激光切割,需解决一系列的问题:一是相对于中碳钢来说,硅的存在对于激光切割过程来说是有害的,将导致切割速度的降低和在底边上容易形成挂渣现象;二是作为一种替代工艺,为了应用于实际生产,需考虑切割效率和尺寸精度控制。
针对硅钢片剪切工艺的特殊要求,采用CO2激光器对其进行切割试验。试验研究了激光切割过程中熔渣的形成原因和激光切割效率,结论如下:
(1)激光切割过程中的O2是产生熔渣的主要原因。 由于材料中所含SI 元素与O2作用生成密度较低的SIO2和铁硅氧化物,而导致形成一不易流动的表面层, 此为熔渣的主要成分。
(2)采取合适的工艺手段,激光切割效率可以与冲 压加工方法相当;
(3)激光切割过程中精度易于控制。