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

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)品加工過程中質(zhì)量管控出現(xiàn)的問題，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 過程中出現(xiàn)的諸多問題還沒有掌握實(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)爭力必須面對(duì)的實(shí)際問題，如何改善這些問題成為今天探討的重要話題，如何解決實(shí)際問題請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀這篇長文，或許能夠當(dāng)您解決正在面臨的問題，當(dāng)然，如果您有什么好的建議或意見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)鍵是看誰家的同板差做的*小，國營大型鋼廠的設(shè)備較好，材料厚度偏差相對(duì)較小，民營鋼廠的相對(duì)次之這是不爭的事實(shí)，同時(shí)民營鋼廠間也有相對(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程中自己根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來辨別材料的質(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長度的鋼帶上，沿長度方向(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(L)，計(jì)算得到鋼帶的不平度(h/L)×100%

硅鋼片的加工過程中產(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，在縱剪和曲線開料加工過程中要嚴(yán)控毛刺的產(chǎn)生，當(dāng)然了，沒有毛刺也不現(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。縱剪或曲線開料時(shí)收卷力度過大造成卷料變形。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。還有就是上面說到的退火過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。退火過程中升溫和降溫時(shí)速率的控制，出爐溫度過高，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)期的角度拼接無法吻合。

2、這是因卷鐵心在加工過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)單框尺寸誤差過大。

4、模具芯塊材質(zhì)耐高溫性能差變形過大。

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)，越來越受到國內(nèi)廣大用戶的青睞。在卷鐵心變壓器的生產(chǎn)過程中，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)鐵心加工過程中一道重要的環(huán)節(jié)，取向硅鋼片的縱、曲線開料、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)的問題一一對(duì)照，對(duì)現(xiàn)有退火設(shè)備是否有問題進(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，所以縱剪和曲線開料加工出來的品質(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，再進(jìn)入去應(yīng)力退火環(huán)節(jié)的過程對(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。