Què és l'acer al silici?
L'acer al silici és un aliatge magnètic suau de silici i ferro amb un contingut de carboni molt baix, que normalment té un 1,0 per cent -4,5 per cent de components d'aliatge de silici. El silici és un desoxidant útil per a l'acer perquè reacciona amb l'oxigen per generar SiO2 estable que no es redueix pel carboni, evitant així la distorsió de la xarxa de ferro causada pel dopatge d'àtoms d'oxigen. El silici es solidifica en Fe, augmentant la resistivitat alhora que ajuda a la separació de la impuresa nociva de carboni. Com a resultat, la inclusió de silici millora la resistivitat del ferro i la màxima permeabilitat, disminueix la coercivitat, la pèrdua del nucli (pèrdua de ferro) i l'envelliment magnètic, i requereix un cert grau de flexibilitat per satisfer les necessitats de processament de punxonat i cisalla quan es fabriquen aparells. És necessari tenir una menor quantitat de contaminants perjudicials, així com una forma de placa plana i una qualitat superficial acceptable, per tal de millorar la susceptibilitat magnètica i reduir la pèrdua d'histèresi. Tanmateix, augmentar el percentatge de silici fa que el material sigui dur i trencadís disminueix la conductivitat tèrmica i la duresa redueix la dissipació de calor i dificulta el processament mecànic; per tant, el contingut general de silici de les làmines d'acer no hauria de superar el 4,5 per cent.
Classificacions de l'acer al silici
- Segons la tècnica de fabricació, l'acer al silici es pot classificar com a laminat en calent o en fred; L'acer de silici laminat en calent té una disponibilitat limitada i una pèrdua d'energia important, i s'està eliminant gradualment. Segons l'orientació interna del gra, l'acer de silici laminat en fred es classifica com a acer de silici orientat o acer de silici no orientat.
- L'acer elèctric es classifica en dos tipus segons el seu contingut en silici: làmines de baix grau de silici (grau baix) i làmines d'alt silici (grau alt). La xapa d'acer de silici baix té una certa resistència mecànica i s'anomena comunament "xamina d'acer de silici dinamo". La xapa d'acer d'alt silici és magnèticament bona, però més trencadissa i s'utilitza habitualment en la construcció de nuclis de transformadors i es coneix com a "xamina d'acer de silici de transformador".
| Tipus | Contingut de silici (percentatge) | Gruix nominal (mm) | Aplicacions | ||
| Acer de silici laminat en calent (no orientat) | Acer de baix silici laminat en calent (acer dinamo) | 1.0-2.5 | 0.5 | Motors domèstics i micromotors | |
| Acer d'alt silici laminat en calent (acer transformador) | 3.0-4.5 | 0.35, 0.50 | Transformadors | ||
| Acer elèctric laminat en fred | Acer elèctric no orientat laminat en fred (acer dinamo) | Acer elèctric baix en carboni | Menor o igual a 0.5 | 0.50, 0.65 | Motors domèstics, micromotors, petits transformadors i balasts |
| Acer al silici | >0.5-3.5 | 0.35, 0.50 | Motors, generadors i transformadors grans i mitjanes | ||
| Acer de silici orientat al gra laminat en fred (acer transformador) | Acer de silici orientat al gra general (CGO) | 2.9-3.3 | 0.18, 0.23, 0.27, 0.30, 0.35 | Transformadors i balasts petits, mitjans i grans | |
| Acer de silici orientat al gra d'alta inducció magnètica (HiB) | |||||
| Acer al silici d'ús especial | Tira fina d'acer de silici orientada al gra laminat en fred | 2.9-3.3 | 0.03, 0.05, 0.10 | Transformadors d'impulsos, amplificadors magnètics, transformadors d'alta freqüència i màquines de soldadura | |
| Tira fina d'acer de silici no orientada laminat en fred | 3.0 | 0.15, 0.20 | Motors i generadors d'alta freqüència | ||
| Acer de silici no orientat laminat en fred per a interruptors magnètics | 3.0 | 0.70 | Relés i interruptors magnètics | ||
| Acer d'alt silici laminat en fred | 6.5 | 0.1-0.5 | Motors d'alta freqüència, transformadors i blindatge magnètic | ||
Diferència entre acer de silici orientat al gra i no orientat
La distribució del gra de l'acer de silici orientat al gra està desordenada, té un baix contingut de silici i s'utilitza principalment en la fabricació de motors.
La distribució de gra de l'acer de silici no orientat és caòtica amb un baix contingut de silici i s'utilitza principalment en la fabricació de transformadors. El límit típic de concentració de silici és del 3 per cent. L'acer al silici laminat en fred es classifica en dos tipus: acer al silici no orientat i acer al silici orientat al gra:
- La fabricació d'acer de silici no orientat laminat en fred és bastant senzill, amb fraccions de massa de silici que oscil·len entre el 0,5% i el 3,0%. El gruix del producte acabat després de la laminació en fred sol estar entre 0,35 i 0,5 mm. Té un BS més gran que l'acer de silici orientat, així com un gruix uniforme, una precisió dimensional excel·lent, una superfície llisa i plana i un millor factor d'ompliment i característiques magnètiques.
- El percentatge de massa de silici en l'acer de silici orientat al gra laminat en fred és del 3,0 per cent o superior, i la fracció de massa de carboni és del 0.03 per cent -0,05 per cent . Com que les inclusions d'òxid a l'acer són menors, calen inhibidors. L'acer de silici orientat al gra ofereix pèrdues d'acer més baixes, un fort magnetisme direccional i característiques superiors d'alta permeabilitat i pèrdues baixes en la seva direcció de laminació en comparació amb l'acer de silici no orientat laminat en fred. L'acer de silici orientat al gra laminat en fred, també conegut com a "acer de silici de transformador laminat en fred", s'utilitza principalment en la producció de transformadors.
L'acer de silici orientat laminat en fred es divideix a més en dos tipus: acer de silici orientat comú (CGO) i acer de silici orientat per inducció magnètica alta (Hi-B). L'acer de silici orientat laminat en fred d'alta inducció magnètica és una cinta d'acer d'orientació única que s'utilitza principalment en la producció d'instruments electrònics com ara bobines, transformadors i altres components electromagnètics.
Requisits de rendiment de la xapa d'acer al silici
Les principals característiques de qualitat de les làmines d'acer al silici són el valor de pèrdua de ferro, la densitat de flux magnètic, la duresa, la planitud, la uniformitat del gruix, el tipus de recobriment i la capacitat de perforació de la làmina.
- Baixa pèrdua de ferro
La baixa pèrdua de ferro és un indicador important de la qualitat de la xapa d'acer al silici; la pèrdua de ferro de la xapa d'acer al silici està determinada per les diferents classes de xapa d'acer al silici; com més gran sigui el grau, menor serà el valor de pèrdua de ferro.
- Alta densitat de flux magnètic
Una altra característica electromagnètica essencial de la xapa d'acer al silici és la densitat de flux, que reflecteix la facilitat amb què es pot magnetitzar. La densitat de flux magnètic és la quantitat de flux magnètic per unitat d'àrea a una freqüència específica de força del camp magnètic. La densitat de flux d'una xapa d'acer de silici es mesura normalment en Tesla a una freqüència de 50 o 60 Hz amb un camp magnètic aplicat de 5000 A/m, conegut com B50.
La densitat de flux magnètic es veu afectada per l'estructura general de la xapa d'acer al silici, les impureses, les tensions internes i altres factors. L'eficiència energètica dels motors, transformadors i altres equips de motor es veu directament afectada per la densitat de flux magnètic. Com més gran sigui la densitat de flux, més gran serà el flux per unitat d'àrea i, per tant, millor serà l'eficiència energètica; per tant, com més gran sigui la densitat de flux de la xapa d'acer al silici, millor; no obstant això, la majoria de les especificacions simplement exigeixen el valor mínim de densitat de flux.
- Alta duresa
Una de les qualitats de les làmines d'acer al silici és la seva duresa. Quan les punxonadores automàtiques actuals s'utilitzen per a la perforació de fulls, els requisits de duresa són encara més rigorosos, ja que una duresa massa baixa no és favorable a l'operació d'alimentació de la punxonadora automàtica i tendeix a produir rebaves excessivament llargues, cosa que dificulta el muntatge. La duresa de la xapa d'acer al silici ha de ser superior a un valor de duresa particular per assolir aquests estàndards. La duresa de la xapa d'acer de silici 50AI300, per exemple, no sol ser inferior a la qualificació de duresa HR30T de 47. A mesura que la qualitat de la làmina d'acer de silici creix, també ho fa la seva duresa. Com més gran sigui la qualitat de la xapa d'acer de silici, més contingut de silici s'acostuma a afegir, i més dur és l'acer a causa de l'efecte de reforç de la solució sòlida de l'aliatge.
- Gruix de superfície llisa, plana i uniforme
La planitud i l'homogeneïtat del gruix són criteris de qualitat importants per a les làmines d'acer al silici. L'excel·lent planitud facilita la perforació i el muntatge de la làmina. Les tecnologies de laminació i recuit estan íntimament relacionades amb la planitud. L'avenç de la tecnologia i els processos de laminació i recuit beneficia la planitud; per exemple, l'ús del recuit continu és superior al recuit per lots. També és fonamental que el gruix de la làmina d'acer al silici sigui coherent. El gruix del nucli després del muntatge es veurà afectat si la diferència de gruix entre el centre i la vora de la xapa d'acer és massa gran o si la fluctuació del gruix de la xapa d'acer és massa gran al llarg de la seva longitud. Com que els diferents gruixos del nucli provoquen grans variacions en la conductivitat magnètica, que afecten directament les característiques del motor i el transformador, com menor sigui la variació del gruix de la xapa d'acer al silici, millor. La uniformitat del gruix de la xapa d'acer està fortament relacionada amb la tecnologia i els processos de laminació en calent i en fred, de manera que la fluctuació del gruix de la làmina es pot reduir millorant la tecnologia de laminació.
- Revestiment
El recobriment és un component de qualitat crític per a les làmines d'acer al silici. La superfície de la làmina d'acer de silici està recoberta químicament i s'aplica una pel·lícula fina per oferir aïllament, protecció contra l'òxid i lubricació. L'aïllament disminueix la pèrdua de corrent de Foucault entre els nuclis de la xapa d'acer de silici; la prevenció de l'òxid evita que la làmina s'oxidi durant la producció i l'emmagatzematge; i la lubricació millora la punxabilitat i la vida útil de la matriu.
- Bona punxabilitat
Una de les qualitats més essencials de les làmines d'acer al silici és la punxabilitat. La punxabilitat allarga la vida útil de la matriu i redueix les rebaves al punxó. La punxabilitat de la xapa d'acer al silici està estretament relacionada amb el tipus de recobriment i duresa. Els tipus de recobriment més nous milloren principalment la punxabilitat de les làmines d'acer al silici. A més, la duresa de la xapa d'acer és massa baixa, provocant grans rebaves i dificultant la perforació; no obstant això, la duresa és massa alta, reduint la vida útil de la matriu; per tant, la duresa de la xapa d'acer al silici s'ha de gestionar en un rang òptim.
Procés de producció de xapa d'acer al silici
- Decapat
Per evitar problemes a la superfície dels articles laminats en fred acabats, elimineu els òxids de les tires d'acer laminats en calent mitjançant un equip de descalcificació amb un dipòsit d'àcid clorhídric.
- Estampació amb segell en fred
La relació de reducció es tria al 40% -90% per garantir el gruix i el material per a aplicacions variades, i es proporcionen equips de control avançats per a la realització del control automàtic del gruix i el control automàtic de la forma.
- Recuit
És un mètode utilitzat en l'estampació en fred per suavitzar el material de tires d'acer resistent. Fem acer de procés profund i acer d'alta tensió escalfant i refredant ràpidament el metall, i fem servir processos de recuit de caixa (coberta) i recuit continu.
- Revestiment per aïllament
Utilitzant equips de recobriment continu, les plaques d'acer de silici es transformen en nuclis amb una solució de recobriment aïllant ruixada per sota de les plaques per millorar les seves qualitats de processament i eliminar les pèrdues de corrent de Foucault corresponents al gruix de les plaques.
Enllaç relacionat:
