технология эма-12 у весна(1) / технология эма-12 у весна-1 / штамповка / сталь электротехническая

Различают сталь с ребровой текстурой, когда кристаллы ориентированы вдоль проката ребром куба, и сталь с кубической текстурой — при ориентации кристаллов стороной куба. Сталь с кубической текстурой имеет одинаково вы­сокие магнитные свойства как вдоль, так и поперек прокатки, но эта сталь еще не выпускается в промышленном масштабе. Электротехническая сталь с ребро­вой текстурой обладает ярко выраженной анизотропией. Подобная текстура обеспечивает наименьшее сопротивление магнитному потоку лишь вдоль направ­ления прокатки и повышенное сопротивление — поперек или под каким-нибудь другим углом к направлению прокатки. Поэтому при использовании этой стали для изготовления магнитопроводов следят за тем, чтобы направление магнит­ного потока на всем его пути следования совпадало с направлением прокатки.

Марки электротехнической стали, ее характеристики и размеры обусловле­ны ГОСТ 21427.0-75—21427.3-75.

Металлургические предприятия изготавливают тонколистовую электротехни­ческую сталь следующих марок: 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1313, 1411, 1412, 1413, 1511, 1512, 1513, 1514, 1521, 1561, 1562, 1571, 1572, 2011 2012, 2013, 2111, 2112, 2311, 2312, 2411, 2412, 3411, 3412, 3413, 3414 3415, 3416, 3404, 3405, 3406.

Первая цифра в обозначении определяет принадлежность стали к классу:

1. класс — горячекатаная изотропная;

2. класс — холоднокатаная изотропная;

3. класс — холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой.

Вторая цифра означает содержание кремния (от 0,4 до 4,8 %). Третья цифра определяет группу по основной нормированной характеристике. Вместе первые три цифры обозначают тип стали. Четвертая цифра — порядковый номер типа стали. Химический состав стали не нормируется.

Согласно стандарту электротехническая сталь может быть нормального проката и проката повышенной точности. При толщине 0,5 мм горячекатаная сталь нормального проката имеет допуск по толщине ±0,05 мм, холодноката­ная ±0,04 мм. Электротехнические стали проката повышенной точности име­ют допуски соответственно ±0,04 и ±0,03 мм. Листы выполняются с максималь­ными размерами 1000x2000 мм. В листах ширина всегда кратна длине.

Электротехническая сталь первого класса предназначена для изготовления сердечников магнитопроводов электрических машин. Она выпускается только в

листах. Толщина листов согласно стандарту 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 0,65; 1,0 мм. Листы поставляются в термически обработанном состоянии. При изготовлении магнитопроводов дополнительная термическая обраб'отка не требуется.

Электротехническая сталь второго класса предназначена для изготовления ■сердечника магнитопроводов электрических машин, аппаратов и приборов. Она выпускается в листах, рулонах шириной от 500 до 10СО мм. Поставляется в термически обработанном и термически не обработанном состояниях. Листы могут быть без покрытия или иметь электроизоляционное нагревостойкое или ненагревостойкое покрытие. При использовании стали с покрытием дополни­тельная изоляция листов при сборке сердечников не требуется. Нагревостойкое покрытие должно сохранять свои свойства при низкотемпературной обработке листов и при заливке в сердечник ротора алюминиевой короткозамкнутой обмот­ки. Толщина покрытия на одной стороне листа —не более 5 мкм. В стандарте оговаривается коэффициент заполнения сердечника для стали с покрытием и без него, коэффициент заполнения сердечника сталью показывает, какой объем сердечника занят электротехнической сталью. Остальной объем приходится на изоляционное покрытие листов^)Чем выше коэффициент заполнения сердечника сталью, тем лучше используется объем сердечника. Для стали толщиной 0,35 мм с покрытием и без него коэффициент заполнения равен 0,96 и 0,97 соответственно.

Электротехническая сталь третьего класса предназначена для изготовления сердечников магнитопроводов электрических машин, трансформаторов и при­боров. Она также выпускается в листах, рулонах, ленте резаной. Толщина стали в листах: 0,35; 0,5 мм; в рулонах и ленте 0,28; 0,30; 0,35 и 0,5 мм. Ши­рина рулонов 750; 860 и 10С0 мм. Сталь поставляется в термически обработан­ном состоянии. Сталь толщиной 0,28; 0,30 и 0,35 мм изготавливают с нагрево--стойким электроизоляционным покрытием, а толщиной 0,50 мм — без электро­изоляционного покрытия или с покрытием, не ухудшающим штампуемость. Толщина покрытия на одной стороне листа не более 5 мкм. Коэффициент за­полнения сердечника сталью с покрытием и без него равен соответственно 0,96—0,97 при толщине стали 0,35 мм и 0,97—0,98 при толщине стали 0,5 мм. Лучшие марки холоднокатаной анизотропной стали имеют высокие магнитные свойства. Так, удельные потери стали марок 3414—3416 толщиной 0,35 и 0,28 мм •составляют 1,03—0,95 Вт/кг {Рis/so) при магнитной индукции 1,88 Тл (напря­женность магнитного поля 2500 А/кг). Сталь поставляется в пачках и рулонах массой не более 5 т.

Одним из технологических свойств стали является штампуемость. Штампуе­мость зависит от химического состава стали, механических характеристик и по­крытия. Стандартом штампуемость не оговаривается. Лучшей штампуемостью обладают горячекатаные стали, а наихудшей — холоднокатаные анизотропные. Некоторые изоляционные покрытия оказывают «смазочное» действие при штам­повке и улучшают штампуемость.

В процессе механической обработки электротехнической стали значительно снижаются ее важнейшие электромагнитные свойства, увеличиваются потери на гистерезис. При резке и штамповке образуются заусенцы и происходит наклеп поверхности реза. Заусенцы при сборке сердечников замыкают листы между собой и уменьшают коэффициент заполнения сердечника. Поэтому после штам­повки заусенцы, при наличии, удаляют либо закаткой, либо срезают вращаю­щимися резцами или абразивами. В наклепанном слое металла увеличиваются потери на перемагничивание и сопротивление магнитному потоку. Глубина наклепанного слоя составляет до 1 мм. Особенно сильное влияние наклепа сказывается в машинах, имеющих тонкие зубцы. Ухудшение магнитных свойств, •связанное с технологическими операциями, может быть частично или почти пол­ностью устранено повторным отжигом. Отжиг может производиться в слабо­окислительной среде, в нейтральной среде (азот), в вакууме. С операцией отжи­га совмещают операцию нанесения изоляционной оксидной пленки для изоля­ции листов друг от друга. Изоляция листов необходима для уменьшения потерь в сердечниках от вихревых токов при прохождении по сердечнику переменного магнитного потока. В тех случаях, когда оксидация не производится, изоляцию листов осуществляют нанесением лаковой пленки толщиной 15—20 мкм (при однократном покрытии). Толщина оксидной пленки составляет 3—5 мкм, а ее электроизоляционные свойства не уступают лаковой пленке. В машинах малой мощности, в которых потери в стали составляют 10—15 % общих потерь, удельные потери играют относительно меньшую роль. Потери из-за несовершен­ства изоляции также незначительны. Поэтому для машин малой' мощности желательно выбирать такой режим термообработки, который позволяет получить максимальную индукцию при заданной напряженности поля и минимальную толщину оксидной пленки, обеспечивающей максимальный коэффициент запол­нения, сердечника сталью. В машинах большой мощности режимы термообработ­ки устанавливают такими, которые позволяют уменьшить удельные потери, так как их составляющая в общих потерях значительна.

Для изготовления сердечников магнитопроводов электродвигателей серии 4А с высотой оси вращения до 180 мм (наружный диаметр листов статора 313 мм) используется сталь марки 201®. Применение стали марки 2013 обус­ловлено ее высокими магнитными характеристиками и низкими потерями на вихревые токи. После штамповки листы подвергаются рекристаллизационному отжигу и оксидации.

При изготовлении сердечников электродвигателей серии 4А с высотой оси вращения 200—250 мм (наружный диаметр листов статора 349—437 мм) ис-' пользуется сталь марки 2112, которая имеет электроизоляционное покрытие и не требует отжига. Применение стали с большими потерями и худшими свойствами вызвано тем, что при отжиге листов большого диаметра происходит их короб­ление.

Сталь марки 2011 находит применение в крановых асинхронных электро­двигателях, которые работают в кратковременных режимах, а высокие магнит­ные параметры стали позволяют изготавливать двигатели со значительной перегрузочной способностью.

Сегменты крупных электрических машин штампуются из холоднокатаной ста­ли марок 3411, 3412, 3413. Направление проката у холоднокатаных сталей учи­тывается при проектировании машин и указывается в чертеже.

В электродвигателях постоянного тока серии 2П при изготовлении сердеч­ника якоря применяется сталь марки 2211. Для снятия наклепа после штампов­ки сталь отжигается, а изолирование производится нанесением лаковой пленки.

Листы полюсов машин постоянного тока и синхронных машин штампуются из электротехнической или низкоуглеродистой конструкционной листовой стали толщиной 1—2 мм.

Магнитопроводы силовых трансформаторов всех серий изготавливаются только из холоднокатаной стали марок 3412—3416 с последующим восстанови­тельным отжигом. Применение рулонной электротехнической стали с изоляцион­ным покрытием позволило автоматизировать изготовление пластины магнито­проводов на автоматических линиях продольного и поперечного реза, а также отказаться в ряде случаев от дополнительного изолирования пластин.