第二章铁芯制造工艺第一节裁剪一、剪切剪切就是指用剪床与剪刀加工工件的工作。

按照剪刀的安装方法,分为平口剪与斜口剪两种。

平口剪的上下剪刃平行,一般用于剪切窄而厚的材料。

斜口剪的上刀刃相对下刀刃有一个斜角。

用于剪切宽而薄的板料。

由于斜口剪上剪刃只有一点与板材接触,随着上刀刃下降,逐渐将板材剪成两部分;而平口剪剪刀全部与板材接触,在全宽范围内一下剪成两部分,因而斜口剪比平口剪省力,所以现在几乎全部采用斜口剪。

由于斜口剪上剪刃与下剪刃有斜角φ,因而在侧向产生一个推力,所以角第一不宜过大,一般在10°~15°;第二在剪切时,在剪刃开口的一边加一挡料板,其用途有两点;一就是档料与抵消推力,二就是用作剪切定位,如图1-1a所示。

图1-1 斜口剪切示意图a）斜口剪切示意图b)剪刃形状及有关角度图1-1b所示为剪刃形状的有关角度,其中δ角称为剪刃角,它就是直接影响刀刃的强度、锐利程度、剪切力大小与剪切质量好坏的重要因素。

剪切硅钢片时,根据剪刀材质的不同,可在75°～85°之间选择。

为了减少剪刃上部与材料之间的摩擦,在上下剪刃靠近材料一侧,磨出一个1、5°~3°的后角α。

为了减少剪刃与剪切后的材料见的摩擦起见,在垂直材料的方向上,对上下刀刃各磨出一个1°～1、5°的前角γ。

刃角δ为β角与前角γ之差。

由于卷料硅钢片的问世,原有的一般剪床已无法加工,因而产生了用圆盘滚刀来进行剪切,这就就是滚剪。

滚剪刀具理论上后角α=0°,前角γ=0°。

实际在刃磨时,后角α=0°,前角γ=1°,上下刃重合度为板厚的50%～70%,间隙为板厚的2、5%～5%。

剪切可按剪切刃与冷轧钢带的轧制方向的相对位置来分。

在硅钢带剪切中,一般可分为纵剪、90°横剪与45°剪三种。

纵剪,就就是采用上述的圆盘滚剪刀,在纵滚生产线上。

沿冷轧硅钢带的轧制方向,倒成所需的各种宽度的条料。

横剪,就就是在普通剪床上或在横切生产线上,采用斜口剪相对冷轧钢带的轧制方向垂直或呈某一角度,将上述滚剪的条料剪成变压器铁芯所需的各种尺寸的片形。

二、冲制冲制就是指在冲床上利用模具进行冲载,冲孔,冲槽等工作,其过程与原理与剪切相似,只不过就是用凸凹摸代替了上下剪刃而已。

冲模也有平口与斜口两种,如图1-2所示,图a为平口冲模;图b为斜口冲模,斜度φ约为1°～6°,一般取φ=4°。

冲制时,凸凹模之间也有一个间隙与重合度问题,它们同样就是影响冲制力、冲制质量与模具使用寿命的重要因素。

一般间隙取板厚的7%～10%。

对于0、35mm厚的硅钢板,单向间隙一般取0、015～0、02mm。

至于上下刀具重合度,理论上与剪切一样,只要板厚的50%～70%即可。

但就是实际上由于冲制就是还要考虑落料排出及凹模刃磨寿命等原因,重合度往往大于片厚好几陪。

冲制模具由于加工的性质不同,可分为;落料模、冲孔模、剪切模与修边模等。

其结构可分为敞开式与导柱式两种。

在变压器铁芯片冲制过程中,由于零件尺寸大,只能用敞开式;但就是对于较小零件,冲制精度要求高,毛刺要求特别小时,由于冲床精度难以保证上述要求,应采用有导向的导柱式冲模。

第二节硅钢片的压毛、涂漆与烘干一、硅钢片压毛1、压毛目的由于铁芯片毛刺直接影响变压器性能,因此规定毛刺高度大于0、03mm的铁芯片,在涂漆之前必须压毛。

2、压毛工艺方法压毛就是采用双锟压毛机进行。

将双锟压毛机的下压锟位置固定。

上压锟采用压缩弹簧加压,其压力大小由弹簧压紧装置上的顶丝调节。

上下锟必须平行且沿压锟表面均匀接触。

试车时,可先用塞尺检查上下锟于接触就是否均匀,然后用毛刺高度超过0、03mm的硅钢片试压,并对毛刺高度进行测定。

如果毛刺高度经压毛后小于0、02mm,片子又无瓢曲、过碾等现象,则视为试车完毕。

然后试压一部分片子,经检验合格后即可投入生产,生产过程中应按规定进行检验。

3、压毛抽检方法抽取有孔且毛刺较大的片子三片,用千分尺测量刃口处厚度,每片测五点。

每点均不得超过近旁边厚0、02mm。

如果孔处毛刺大,可以从孔处切开测量孔处毛刺,二、硅钢片涂漆1、涂漆目的铁芯片涂漆,就是在铁芯片表面涂盖一层坚实的,具有一定绝缘电阻的,耐热耐抽的薄漆膜。

铁芯片涂漆不仅可以减少铁芯涡流与边缘泄漏电流引起的附加损耗,而且可使铁芯片表面与空气中的氧气及腐蚀粒子隔绝,可避免金属表面氧化或腐蚀而影响铁芯的电磁性能。

2、涂漆的工艺方法铁芯片涂漆有喷涂法与滚涂法两种。

前者通常用于喷涂硅钢片刃口,以防生锈;后者用于整张片子的表面涂漆(包括刃口涂漆)。

三、硅钢片涂漆后的烘干1、烘干目的硅钢片上所涂的漆需要在一定温度下进行烘干,才能固化成坚硬、牢固、绝缘强度大与表面光滑平整的漆膜。

然后转入下道工序供铁芯叠装。

2、烘干工艺烘干一般分为前、中、后三区加热,这样可以使漆膜中气体排出与充分固化,从而获得内表一样坚固的漆膜。

对于1611漆来说前区加热温度一般为150°～250°中区加热温度一般为350°～550°后区加热温度一般为200°～350°上述温度就是由烘干炉上的三个热电偶与毫伏表或电位差计进行监视与控制。

对于不同的漆种与不同的进料速度,其温度高低及分布方法可适当改变。

可用白手套在热状态下擦拭漆膜,如漆膜上不出现印痕,不粘手,则视为干透。

也可通过观察漆膜颜色来判断,例如1611漆一次涂漆为棕色或深棕色二次涂漆为褐色或深褐色三次涂漆为更深的褐色根据上诉方法判断后,操作工人可适当降低或提高某区温度,或进行全线调整速度与温度,边试边调,直至调到满意为止。

第三节铁芯片的叠片形式与叠片图一、铁芯的叠片形式1.对接与搭接铁芯的叠片形式就是按心柱与铁轭的接缝就是否在一个平面内而分类,各个接合处的接缝在同一垂直平面内的称为对接;接缝在两个或多个垂直平面内的称为搭接。

由图5-1可见,对接式的心柱片与铁轭片间可能短路,需要垫绝缘垫,且在机械上没有联系,夹紧结构的可靠性要求高。

搭接式的心柱与铁轭的铁芯片的一部分交替地搭接在一起,使接缝交替遮盖从而避免了对接式的缺点。

2.搭接的接缝结构铁芯在厚度方向就是由铁芯片叠积而成。

接缝形式决定了铁芯的电磁性能、材料利用率与加工的难易程度。

当接缝与硅钢片的轧制方向平行或垂直时称为直接缝。

否则称为斜接缝。

3.阶梯接缝为了减少接缝处铁损过分集中而造成局部过热,国外已在铁芯上采用阶梯接缝,又称为步进接缝即把各层之间的叠片接缝向纵向或横向错开,避免铁芯某一个剖面上接缝集中。

4.每层叠片的数量铁芯叠装时,每层叠片的数量一般为1~3片。

数量越多,接缝处气隙的截面越大,接缝处引起的磁通密度畸变也越大,如图5-2所示。

由于磁通密度畸变,使接缝处部分硅钢片磁通密度增大引起铁芯损耗增加,从图5-3可以瞧出每层的数量对铁损的影响。

从理论上讲,采用一张片一叠最好,对于小容量的铁芯有可能做到。

但对于大容量的铁芯,考虑到插装上轭铁的工艺要求有可能插装不到位,反而使空载电流与损耗增加,故一般采用两张片一叠。

混合叠片就是近年来在国外对中等容量配电变压器铁芯采用一种新方法。

即对铁芯总厚度约1/3的中心部分(主级)一张片一叠,接下来的1/3就是两张片一叠,最靠外的1/3采用三张片一叠,总的叠装工作量并不增加多少,但可取得显著降低铁损与空载电流的效果,表5-3就是模型试验的结果。

磁通密度B/T 每层叠不同片数的铁损/W －每层叠不同片数的I。

A－1片2片混合％1片2片混合％1、40 83、0 86、0 84、02、32、3 2、55 2、82 2、62 7、1 1、50 100、5 104、5 102、0 2、53、604、00 3、65 8、5 1、60 123、5 129、0 125、5 2、7 5、19 5、61 5、15 7、2 1、67 143、4 150、0 145、6 2、96、707、35 6、86 6、7 1、70 153、5 160、9 156、1 3、0 7、858、60 8、07 6、2实践证明,铁芯中心的磁通密度分布并不就是均匀的中心部分的磁通密度低于额定值,中间与边缘的磁通密度要高于额定值,越靠外侧磁通密度越高。

降低铁损的方法之一就就是使铁芯各部分的磁通密度分布均匀。

采用=变更每叠片数的方法,可调节磁路的磁阻,从而调节磁通密度的分布。

中间部分磁通密度偏低,采用一张一叠后磁阻降低,使磁通密度增加:外侧磁通密度偏高,采用三张片一叠磁阻增加,使磁通密度减小。

如前所述,如果全部采用一张片一叠节约效果当然会大,这样却增加了铁芯叠装的工作量。

二、铁心叠片图反映铁芯中每层叠片的分布与排列方式的图称为铁心叠片图。

在叠片图中,规定了叠片的接缝结构、叠片的形状、尺寸与数量。

下面就是几种常见的铁芯叠片图:单相二柱式铁心叠片图如图5-4所示。

三相三柱式铁心叠片图如图5-5~图5-8所示。

三相五柱式铁心叠片图如图5-9所示。

对于小型铁芯,为了增加机械强度采用不断轭铁芯片;为了剪切方便,可采用标准斜接缝的(出尖角)结构为了减少废料,可采用5/7接缝形式(属半直半斜接缝结构)。

大型铁芯,均采用断轭的全斜接缝的结构形式,如图5-7~图5-9所示。

第四节铁芯片的预叠一铁芯选片铁芯选片,就是按铁芯柱及铁轭柱截面形状,将各级铁片按顺序准备好,以供叠装使用,对于中小型变压器,可将铁心柱或铁轭的各级叠片,按截面形状在料板上叠成一个“圆柱”,分别供铁心柱或铁轭叠装时使用。

对于大型变压器,由于一个完整的“圆柱”叠片重量太大,超出料板的承受能力,不便于吊运, 因此常叠片成两个半“圆柱”分别放在两个料板上,如图5-23所示,为了保证吊运时的稳定性,料板(图b)最下一、二级叠片因宽度较小,可以并列平放,以增加底层料的面积。

叠装时先用图a料板中的片,待叠装完后再用图b板中的片, 对于容量更大的变压器,有时可以将以个“圆柱”叠片分成三部分,即第一板放置按圆柱总厚度的上部的1/3,第二板中间的1/3(即最宽的主级),第三板放置下部的1/3。

叠装时,从第一板开始,依次取料。

选片工作,主要靠人工操作,对于硅钢片的搬运可借助于电磁铁及简单的吊运设施,操作时应轻拿轻放,避免摔打碰撞,否则会使叠片受到不应有的应力影响,从而使铁损增加,为保证叠装时取料方便,各级叠片应堆放整齐。

二厚度保证预叠就是铁芯加工过程中承上启下的一个工序,就是铁芯片加工与叠装的中间环节,通过预叠保证铁芯叠装时每级厚度与总厚度。

纵剪工作就是按材料长度来控制的,横剪工作就是按剪切的片数来控制的,叠片时要保证图样所要求的每级厚度与总厚度,所以预叠的另一项工作就就是把铁芯片的片数与叠装的厚度联系起来。