DQZHAN技術訊：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
導讀：
*近，有網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一線的主管的重視，同時也受到了企業(yè)領導的高度重視，這不單單是個別企業(yè)立體卷鐵心產品加工過程中質量管控出現(xiàn)的問題，也是立體卷鐵心行業(yè)存在的普遍現(xiàn)象，尤其是新上項目企業(yè)，對立體卷鐵心加工 過程中出現(xiàn)的諸多問題還沒有掌握實用的解決之道。立體卷鐵心的加工質量直接影響到立體卷鐵心變壓器的產品質量，尤其是產品一致性，更是對把控產品質量降低報廢率、提高產品在行業(yè)內的競爭力必須面對的實際問題，如何改善這些問題成為今天探討的重要話題，如何解決實際問題請詳細閱讀這篇長文，或許能夠當您解決正在面臨的問題，當然，如果您有什么好的建議或意見可以在文章的留言里進行交流。
鐵心直徑超大
硅鋼片的實際厚度和設計圖紙的標準不一樣，每一家硅鋼生產企業(yè)的產品質量都有一定的參差不齊現(xiàn)象，即使是在國家標準的框架內生產出的合格產品(頭尾料、次級品除外)，每一卷的同板差也存在差異，關鍵是看誰家的同板差做的*小，國營大型鋼廠的設備較好，材料厚度偏差相對較小，民營鋼廠的相對次之這是不爭的事實，同時民營鋼廠間也有相對的差異，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經驗來辨別材料的質量是否符合自己的質量要求。
取向硅鋼國家標準要求硅鋼帶厚度用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符合下表的規(guī)定。
取向硅鋼帶的不平度(波浪度)應不大于1.5%。
在任意2m測量長度上，取向硅鋼帶的鐮刀彎應不大于1.0mm。 尺寸和外形應在距硅鋼帶頭尾兩端不小于3m的位置處測量。
硅鋼帶厚度應在距邊部不小于15 mm的任意位置處測量?？v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)測得的厚度*大值與厚度*小值之差。
不平度(波浪度)的測量硅鋼帶***的高度(h)和波長(L)，計算得到鋼帶的不平度(h/L)×100%
硅鋼片的加工過程中產生的毛刺對立體卷鐵心直徑超大有一定的影響，毛刺的存在勢必會影響鐵心質量，裝配到變壓器上會引起變壓器的渦流加劇，會產生很多的熱量，對變壓器的質量和壽命產生一定的影響。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控毛刺的產生，當然了，沒有毛刺也不現(xiàn)實，故而要經常檢測，經常對刀具進行研磨，將毛刺控制在*小，因為如果是軟毛刺在退火的時候可以燒掉，而硬的毛刺是燒不掉的。
結論：鐵心直徑差大與材料厚度有一定的直接關系。
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出現(xiàn)柱面形成波浪，這里應該區(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備因素較大，材料的平整度和前面講到的厚度公差也會產生，還有一種就是材料本身就有卷邊現(xiàn)象，尤其是大卷的兩側邊料。縱剪或曲線開料時收卷力度過大造成卷料變形。卷繞鐵心張力不夠致使內框太松形成波浪。
**種情況是退火后形成的波浪，這里可能產生的因素是模具芯塊遇高溫變形導致鐵心松動形成波浪。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致柱面形成波浪。退火過程中升溫和降溫時速率的控制，出爐溫度過高，出爐時的環(huán)境溫度和濕度對鐵心也有一定的影響。
結論：鐵心柱面形成波浪與材料有直接關系、與內框太松有直接關系，與加工工藝、加工治具有直接關系、與退火過程升溫降溫時速率有直接關系。
解決辦法：選取質量較好的取向硅鋼，加工過程中嚴格把控人為因素對卷繞鐵心的質量影響，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構和三相布局，使產品性能更為優(yōu)化，如三相磁路完全對稱，節(jié)電效果顯著、噪音大大降低、散熱及過載能力更強、結構緊湊體積小等。
單框拼裝的立體鐵心往往會產生垂直度偏差，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，再將三個對稱的單框鐵心拼裝而成等邊三角形結構，完成立體卷鐵心制作，然而，在拼裝過程中經常會遇到拼接的面不吻合，形成垂直度的偏差。
1鐵心設計數(shù)據偏差實際卷繞得不到預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鐵心的垂直度產生很大的影響，導致單框鐵心用于拼裝的垂直面不垂直。
3、三個單框尺寸誤差過大。
4、模具芯塊材質耐高溫性能差變形過大。
結論：設計與實際相結合，設備與模具相結合，人機結合。
解決方法：形成正確的圖紙設計，提高設備加工精度，更換耐高溫模具材質。
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，越來越受到國內廣大用戶的青睞。在卷鐵心變壓器的生產過程中，鐵心的退火是非常重要的。實踐證明，退火工藝直接影響整批鐵心性能的優(yōu)劣。若退火不當，可能會造成部分性能不合格或整批鐵心的報廢，給生產廠家造成很大的經濟損失。
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，這是一款針對卷繞鐵心設計的具備加熱系統(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)組成的專用退火設備。因具有結構簡單、使用方便、**可靠、價格低廉的特點，應用較為廣泛。
對立體卷鐵心進行熱處理去應力退火是整個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、吊裝等會使其導磁性能惡化，立體卷鐵心經高溫(800℃以上)真空退火處理，不僅消除了鐵心的機械應力，而且細化了硅鋼片的磁疇，提高了硅鋼片二次再結晶能力，使硅鋼片的性能大大優(yōu)于其出廠時的性能。
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，因為使用不銹鋼材質低碳的硬度不夠，而高碳的對鐵心有損害，故而模具芯塊選擇A3(Q235)低碳鋼*為經濟實惠。
嚴格按照退火爐供應商提供的退火工藝進行生產(這里涉及到退火爐的型號容量所以不能一概而論)，退火過程中的升溫、恒溫、降溫速率對鐵心退火是否成功起到關鍵的作用，出爐溫度和空氣濕度對產品都會產生一定的影響，鐵心產品退火質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。
結論：選擇對的材料，選擇好的退火設備，量身定做的退火工藝，選對適用的框架和芯塊材質才能制造出合格的鐵心產品。 解決辦法：針對自身出現(xiàn)的問題一一對照，對現(xiàn)有退火設備是否有問題進行分析，強化工藝流程管理，對使用的爐具框架和芯塊材質進行甄別，材質不對必須更換，否則生產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，無法復制，每一臺鐵心都參雜著材料本身(包括材料性能、縱剪質量、曲線開料質量，這跟收料松緊度也有關聯(lián))、人為因素(卷繞松緊度、波浪、垂直度)設備因素(縱剪線、曲線開料機、卷繞機、退火爐等)退火因素(溫度控制、工藝流程、出爐時間、環(huán)境溫度濕度)。?同一批次材料、同一工種、同一臺機器在同一人的操作下產品性能會更接近些，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，對開料的刀具有不同的要求，企業(yè)不可能針對每一種材質更換刀具，所以縱剪和曲線開料加工出來的品質差異很大，故而進入卷繞鐵心環(huán)節(jié)出現(xiàn)的加工質量差異也隨之而來，再進入去應力退火環(huán)節(jié)的過程對退火爐的質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。
