DQZHAN技術(shù)訊：配電變壓器之立體卷鐵心加工過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

導(dǎo)讀：

*近，有網(wǎng)友拋出立體卷鐵心在加工過(guò)程中出現(xiàn)的直徑超大、柱面形成波浪、拼裝的垂直度偏差和退火后性能不合格等一系列問(wèn)題，在“節(jié)能變壓器交流群”引發(fā)深入的探討，此話題不但受到生產(chǎn)一線的主管的重視，同時(shí)也受到了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，這不單單是個(gè)別企業(yè)立體卷鐵心產(chǎn)品加工過(guò)程中質(zhì)量管控出現(xiàn)的問(wèn)題，也是立體卷鐵心行業(yè)存在的普遍現(xiàn)象，尤其是新上項(xiàng)目企業(yè)，對(duì)立體卷鐵心加工 過(guò)程中出現(xiàn)的諸多問(wèn)題還沒(méi)有掌握實(shí)用的解決之道。立體卷鐵心的加工質(zhì)量直接影響到立體卷鐵心變壓器的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是產(chǎn)品一致性，更是對(duì)把控產(chǎn)品質(zhì)量降低報(bào)廢率、提高產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力必須面對(duì)的實(shí)際問(wèn)題，如何改善這些問(wèn)題成為今天探討的重要話題，如何解決實(shí)際問(wèn)題請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀這篇長(zhǎng)文，或許能夠當(dāng)您解決正在面臨的問(wèn)題，當(dāng)然，如果您有什么好的建議或意見(jiàn)可以在文章的留言里進(jìn)行交流。

鐵心直徑超大

硅鋼片的實(shí)際厚度和設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，每一家硅鋼生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量都有一定的參差不齊現(xiàn)象，即使是在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的框架內(nèi)生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品(頭尾料、次級(jí)品除外)，每一卷的同板差也存在差異，關(guān)鍵是看誰(shuí)家的同板差做的*小，國(guó)營(yíng)大型鋼廠的設(shè)備較好，材料厚度偏差相對(duì)較小，民營(yíng)鋼廠的相對(duì)次之這是不爭(zhēng)的事實(shí)，同時(shí)民營(yíng)鋼廠間也有相對(duì)的差異，這就需要變壓器或鐵心企業(yè)在使用各家取向硅鋼在加工過(guò)程中自己根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)辨別材料的質(zhì)量是否符合自己的質(zhì)量要求。

取向硅鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求硅鋼帶厚度用0.01mm精度的千分尺在離鋼帶邊緣不小于15mm的任何地方測(cè)量，寬度<150mm或>150-400mm的厚度為0.23mm、0.27mm、0.30mm的取向硅鋼尺寸允許偏差。

取向硅鋼帶的厚度允許偏差、縱向厚度差、橫向厚度差及寬度允許偏差應(yīng)符合下表的規(guī)定。

取向硅鋼帶的不平度(波浪度)應(yīng)不大于1.5%。

在任意2m測(cè)量長(zhǎng)度上，取向硅鋼帶的鐮刀彎應(yīng)不大于1.0mm。 尺寸和外形應(yīng)在距硅鋼帶頭尾兩端不小于3m的位置處測(cè)量。

硅鋼帶厚度應(yīng)在距邊部不小于15 mm的任意位置處測(cè)量。縱向厚度差是在任意2 m長(zhǎng)度的鋼帶上，沿長(zhǎng)度方向(平行于軋制方向)測(cè)得的厚度*大值與厚度*小值之差。橫向厚度差為沿鋼帶寬度方向(垂直于軋制方向)測(cè)得的厚度*大值與厚度*小值之差。

不平度(波浪度)的測(cè)量硅鋼帶***的高度(h)和波長(zhǎng)(L)，計(jì)算得到鋼帶的不平度(h/L)×100%

硅鋼片的加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺對(duì)立體卷鐵心直徑超大有一定的影響，毛刺的存在勢(shì)必會(huì)影響鐵心質(zhì)量，裝配到變壓器上會(huì)引起變壓器的渦流加劇，會(huì)產(chǎn)生很多的熱量，對(duì)變壓器的質(zhì)量和壽命產(chǎn)生一定的影響。那鐵心在退火過(guò)程中是否能將毛刺燒掉呢?0.23-0.35取向硅鋼加工毛刺允許控制在≤0.02mm，在縱剪和曲線開(kāi)料加工過(guò)程中要嚴(yán)控毛刺的產(chǎn)生，當(dāng)然了，沒(méi)有毛刺也不現(xiàn)實(shí)，故而要經(jīng)常檢測(cè)，經(jīng)常對(duì)刀具進(jìn)行研磨，將毛刺控制在*小，因?yàn)槿绻擒浢淘谕嘶鸬臅r(shí)候可以燒掉，而硬的毛刺是燒不掉的。

結(jié)論：鐵心直徑差大與材料厚度有一定的直接關(guān)系。

解決方法：選取材料厚度均勻同板差小的硅鋼帶，有效控制加工毛刺(選擇適合材料硬度和韌性的刀具)。

鐵心柱面形成波浪

立體卷鐵心在加工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)柱面形成波浪，這里應(yīng)該區(qū)分兩種情況。 **種情況是退火前形成的波浪，這里可能是材料因素和設(shè)備因素較大，材料的平整度和前面講到的厚度公差也會(huì)產(chǎn)生，還有一種就是材料本身就有卷邊現(xiàn)象，尤其是大卷的兩側(cè)邊料。縱剪或曲線開(kāi)料時(shí)收卷力度過(guò)大造成卷料變形。卷繞鐵心張力不夠致使內(nèi)框太松形成波浪。

**種情況是退火后形成的波浪，這里可能產(chǎn)生的因素是模具芯塊遇高溫變形導(dǎo)致鐵心松動(dòng)形成波浪。還有就是上面說(shuō)到的退火過(guò)程中軟毛刺被燒后形成的空隙而部分硬的毛刺仍然存在導(dǎo)致柱面形成波浪。退火過(guò)程中升溫和降溫時(shí)速率的控制，出爐溫度過(guò)高，出爐時(shí)的環(huán)境溫度和濕度對(duì)鐵心也有一定的影響。

結(jié)論：鐵心柱面形成波浪與材料有直接關(guān)系、與內(nèi)框太松有直接關(guān)系，與加工工藝、加工治具有直接關(guān)系、與退火過(guò)程升溫降溫時(shí)速率有直接關(guān)系。

解決辦法：選取質(zhì)量較好的取向硅鋼，加工過(guò)程中嚴(yán)格把控人為因素對(duì)卷繞鐵心的質(zhì)量影響，選擇耐高溫模具芯塊。

拼裝的垂直度偏差

立體卷鐵心是由三個(gè)幾何尺寸相同的卷繞式鐵心單框拼合成的三角形立體布置的鐵心，用立體卷鐵心制造的立體卷鐵心變壓器是一種節(jié)能型電力變壓器，它創(chuàng)造性地改革了傳統(tǒng)電力變壓器的疊片式磁路結(jié)構(gòu)和三相布局，使產(chǎn)品性能更為優(yōu)化，如三相磁路完全對(duì)稱，節(jié)電效果顯著、噪音大大降低、散熱及過(guò)載能力更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊體積小等。

單框拼裝的立體鐵心往往會(huì)產(chǎn)生垂直度偏差，這又是如何形成的呢?采用梯形硅鋼帶料卷繞而成的單框鐵心，再將三個(gè)對(duì)稱的單框鐵心拼裝而成等邊三角形結(jié)構(gòu)，完成立體卷鐵心制作，然而，在拼裝過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到拼接的面不吻合，形成垂直度的偏差。

1鐵心設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)偏差實(shí)際卷繞得不到預(yù)期的角度拼接無(wú)法吻合。

2、這是因卷鐵心在加工過(guò)程中模具芯塊的磨損對(duì)鐵心的垂直度產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致單框鐵心用于拼裝的垂直面不垂直。

3、三個(gè)單框尺寸誤差過(guò)大。

4、模具芯塊材質(zhì)耐高溫性能差變形過(guò)大。

結(jié)論：設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，設(shè)備與模具相結(jié)合，人機(jī)結(jié)合。

解決方法：形成正確的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，提高設(shè)備加工精度，更換耐高溫模具材質(zhì)。

退火后性能不合格

卷鐵心變壓器以其空載電流低、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)廣大用戶的青睞。在卷鐵心變壓器的生產(chǎn)過(guò)程中，鐵心的退火是非常重要的。實(shí)踐證明，退火工藝直接影響整批鐵心性能的優(yōu)劣。若退火不當(dāng)，可能會(huì)造成部分性能不合格或整批鐵心的報(bào)廢，給生產(chǎn)廠家造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

退火爐的選擇非常重要，卷鐵心退火爐*好選擇臥式真空氣冷退火爐，這是一款針對(duì)卷繞鐵心設(shè)計(jì)的具備加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)組成的專用退火設(shè)備。因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、**可靠、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛。

對(duì)立體卷鐵心進(jìn)行熱處理去應(yīng)力退火是整個(gè)鐵心加工過(guò)程中一道重要的環(huán)節(jié)，取向硅鋼片的縱、曲線開(kāi)料、卷繞、吊裝等會(huì)使其導(dǎo)磁性能惡化，立體卷鐵心經(jīng)高溫(800℃以上)真空退火處理，不僅消除了鐵心的機(jī)械應(yīng)力，而且細(xì)化了硅鋼片的磁疇，提高了硅鋼片二次再結(jié)晶能力，使硅鋼片的性能大大優(yōu)于其出廠時(shí)的性能。

硅鋼片屬于低碳鋼，鐵心滲碳容易變脆，所以用于鐵心退火的框架一般采用低碳的0Cr13～2Crl3不銹鋼，而鐵心模具芯塊也是至關(guān)重要的，前面多次提到模具芯塊需要耐高溫、防變形，這里更要求低碳、抗氧化，還要考慮企業(yè)投入的成本，因?yàn)槭褂貌讳P鋼材質(zhì)低碳的硬度不夠，而高碳的對(duì)鐵心有損害，故而模具芯塊選擇A3(Q235)低碳鋼*為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

嚴(yán)格按照退火爐供應(yīng)商提供的退火工藝進(jìn)行生產(chǎn)(這里涉及到退火爐的型號(hào)容量所以不能一概而論)，退火過(guò)程中的升溫、恒溫、降溫速率對(duì)鐵心退火是否成功起到關(guān)鍵的作用，出爐溫度和空氣濕度對(duì)產(chǎn)品都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，鐵心產(chǎn)品退火質(zhì)量取決于一套完整的加工工藝，這里不再贅述。退火后的鐵心需要輕拿輕放，不宜有外力對(duì)其造成損害，盡量避免在變壓器裝配過(guò)程中鐵心損耗增加。

結(jié)論：選擇對(duì)的材料，選擇好的退火設(shè)備，量身定做的退火工藝，選對(duì)適用的框架和芯塊材質(zhì)才能制造出合格的鐵心產(chǎn)品。 解決辦法：針對(duì)自身出現(xiàn)的問(wèn)題一一對(duì)照，對(duì)現(xiàn)有退火設(shè)備是否有問(wèn)題進(jìn)行分析，強(qiáng)化工藝流程管理，對(duì)使用的爐具框架和芯塊材質(zhì)進(jìn)行甄別，材質(zhì)不對(duì)必須更換，否則生產(chǎn)再多的鐵心合格率也不一定高。

綜上所述，卷繞鐵心不是拷貝，不是3D打印，無(wú)法復(fù)制，每一臺(tái)鐵心都參雜著材料本身(包括材料性能、縱剪質(zhì)量、曲線開(kāi)料質(zhì)量，這跟收料松緊度也有關(guān)聯(lián))、人為因素(卷繞松緊度、波浪、垂直度)設(shè)備因素(縱剪線、曲線開(kāi)料機(jī)、卷繞機(jī)、退火爐等)退火因素(溫度控制、工藝流程、出爐時(shí)間、環(huán)境溫度濕度)。?同一批次材料、同一工種、同一臺(tái)機(jī)器在同一人的操作下產(chǎn)品性能會(huì)更接近些，但也有差異。

各家鋼廠取向硅鋼材料配方不同，硅鋼的硬度和韌性也不同，對(duì)開(kāi)料的刀具有不同的要求，企業(yè)不可能針對(duì)每一種材質(zhì)更換刀具，所以縱剪和曲線開(kāi)料加工出來(lái)的品質(zhì)差異很大，故而進(jìn)入卷繞鐵心環(huán)節(jié)出現(xiàn)的加工質(zhì)量差異也隨之而來(lái)，再進(jìn)入去應(yīng)力退火環(huán)節(jié)的過(guò)程對(duì)退火爐的質(zhì)量和工藝水平也提出不同的要求，一好百好，一損俱損，疊加因素不容忽視。