電機(jī)制造工藝對鐵損的影響探究

胡雙全

（佳木斯電機(jī)股份有限公司屏蔽車間，黑龍江 佳木斯 154002）

1 緒論

近些年，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，但由于電機(jī)制造行業(yè)生產(chǎn)工藝落后、設(shè)備老化等原因?qū)е铝舜罅胯F損問題。在這些鐵損產(chǎn)品中有相當(dāng)一部分是磨損后產(chǎn)生，而造成這一現(xiàn)象主要是因為企業(yè)管理方面存在一定程度上的缺陷。因此如何合理地進(jìn)行鐵損傷檢測和控制就成為提高企業(yè)競爭力所必須解決的重要課題之一，這也為防止我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)“三廢”污染提供參考依據(jù)。鐵損是一個重要的經(jīng)濟(jì)管理問題，鐵損指的是鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)活動中，因為各種原因而造成鋼材燒結(jié)或因其他不良因素導(dǎo)致的損失。由于鐵損所帶來后果嚴(yán)重影響著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活。隨著社會和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，電機(jī)制造工藝已經(jīng)成為一項新技術(shù)，其主要目的在于減少磨損，提高工作效率[1]。

1.1 電機(jī)制造工藝對鐵損影響的研究背景

電機(jī)制造工藝的研究背景主要是針對鐵損問題，而在對其進(jìn)行處理時，要考慮到各種因素，所以說對于鐵損的控制和管理上就顯得尤為重要。鐵損在電機(jī)制造過程中是最嚴(yán)重的問題，它會影響生產(chǎn)活動正常運(yùn)行和造成設(shè)備設(shè)施絕緣損壞，甚至導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。隨著社會經(jīng)濟(jì)水平不斷提高以及工業(yè)技術(shù)的發(fā)展變化。我國電力能源結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大變化，目前，我們國家主要是以火力發(fā)電為主。而在生產(chǎn)過程中由于存在大量易燃材料以及其他有害物質(zhì)，導(dǎo)致電機(jī)制造工藝對鐵損影響較大。因此，對于電網(wǎng)來說必須要嚴(yán)格控制電價、提高供電質(zhì)量和改善環(huán)境污染等問題來減少電廠設(shè)備運(yùn)行時帶來的負(fù)面影響；同時需要加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)管理水平和電力企業(yè)的自身利益，確保我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)得以實現(xiàn)。我國鋼鐵企業(yè)數(shù)量越來越多、規(guī)模也日益擴(kuò)大，而大量鋼材消耗量卻居高不下且其質(zhì)量不高，因此如何有效降低鋼損就成了一個亟待解決的話題。鐵損問題主要是由于磨損不良引起的，所以對于鐵損防治應(yīng)從源頭抓起。并且電力系統(tǒng)中所涉及的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也越來越多，而電網(wǎng)建設(shè)又是一項投資較大且工程量大、投入資金高以及技術(shù)要求高的工程。因此如何有效地提高電網(wǎng)企業(yè)在市場上的競爭力就成了一個重要問題。

1.2 電機(jī)制造工藝概述

電機(jī)制造工藝是指利用高壓靜電場、磁場等動力來控制金屬熱塑性形變的一種加工方法[2]。在這個過程中，由于材料本身具有一定程度上的脆硬，所以會出現(xiàn)較大程度的軟化現(xiàn)象。這種軟化機(jī)理主要表現(xiàn)為：（1）施加壓力使晶體發(fā)生變形；（2）晶粒細(xì)分化和長大使得其形成細(xì)小顆粒狀或小片狀結(jié)構(gòu)；（3）晶體在高壓下快速凝固而成為大塊體等一系列微觀組織及宏觀組織產(chǎn)物。電機(jī)制造工藝的作用原理是利用電能，通過各種不同形式的發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生磁場力、機(jī)械動力和電流從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子。在電場中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時就會帶動磁場對電機(jī)做功而推力使之旋轉(zhuǎn)起來并實現(xiàn)振動功能，同時也可以用電磁能來控制勵磁系統(tǒng)工作狀態(tài)，達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與改變扭矩輸出量目的等一系列作用稱為電機(jī)制造工藝。電機(jī)制造工藝是在鐵損產(chǎn)生的條件下，通過合理設(shè)計和制造出各種不同類型、規(guī)格大小以及性能要求都很高的產(chǎn)品。它是一種先進(jìn)的工藝方法。一是機(jī)械加工：主要包括鍛壓金屬零件用切削或銑削加工；沖孔加工時先進(jìn)行冷軋時沖孔工序等；精車細(xì)磨件使用精密鑄造機(jī)床生產(chǎn)專用模具，精車細(xì)磨機(jī)床生產(chǎn)專用模具等；二是焊接：主要包括機(jī)械加工、沖壓、沖模、鍛造和切削加工；三是熱處理：通過對材料進(jìn)行冷變形來提高鋼的強(qiáng)度及抗疲勞性、降低應(yīng)力集中率以及改善組織結(jié)構(gòu)[3]；四是鐵損檢測與控制：根據(jù)測量出不同部位的鐵損數(shù)據(jù)并分析其變化趨勢來確定是否存在檢驗合格產(chǎn)品。

2 電機(jī)制造工藝對鐵損的影響

在鐵損產(chǎn)生的初期階段，由于鐵損對環(huán)境造成了很大影響，所以我們要嚴(yán)格控制其大小。首先需要將灰塵去除。對于一些灰塵顆粒較大而細(xì)粒度又比較粗大，而且含鉻量較高并且有劇毒物質(zhì)和致癌物的污垢等雜質(zhì)進(jìn)行清除處理；其次是去除掉含有重金屬以及其他有害成分如氰化物及酸堿等，以免污染人體健康對環(huán)境造成破壞，同時也要嚴(yán)格控制各種污染物所占比重并做好防腐措施。

電機(jī)制造工藝對鐵損的影響主要有以下幾點：（1）在焊接過程中，由于熔核時間短、電流大，導(dǎo)致焊縫內(nèi)部易產(chǎn)生應(yīng)力集中。而當(dāng)采用新技術(shù)來改善這一問題時就可以有效地消除這種缺陷；（2）使用先進(jìn)設(shè)備和儀器等也會造成一定程度上的磨損及損耗[4]。通過對鐵損的研究，我們可以知道，電機(jī)制造工藝對于焊接件、電極等都有著一定程度上的影響，而其中對材料造成最嚴(yán)重的是焊縫內(nèi)部應(yīng)力集中。因此，在實際生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適設(shè)備及儀器來改善這一問題；（3）由于材料本身存在一些缺陷會導(dǎo)致其產(chǎn)生不同程度上的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象和鐵損特性變化。通過分析研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鍍層表面為基體時就可以有效地防止這種影響的發(fā)生而使之成為一種惡性反應(yīng)；而鐵損主要出現(xiàn)在電焊和熱影響區(qū)，其分布受焊接電流的影響，因此，通過對熔核時間、母材溫度及冷卻速度等因素進(jìn)行控制來降低應(yīng)力集中。

鐵損的大小主要受兩個因素影響：一是在電機(jī)制造工藝中，各種機(jī)械設(shè)備和材料的磨損，以及加工過程中操作人員對產(chǎn)品造成損傷；二是當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生裂紋或者是變形時導(dǎo)致產(chǎn)生損耗。而對于這兩種情況而言，由于機(jī)械設(shè)備、原材料等物質(zhì)本身存在一定缺陷，因此就會使鐵損增加。在實際生產(chǎn)過程中，通過提高生產(chǎn)效率來降低其影響，但不可能完全消除，這就需要對鐵損進(jìn)行合理控制，從而提高生產(chǎn)效率。

在鐵損方面，我們可以通過對不同的電機(jī)制造工藝進(jìn)行比較，從而得出一些規(guī)律。比如說當(dāng)使用不相同的電機(jī)制作熱源時就會出現(xiàn)不同程度的鐵損[5]。對于傳統(tǒng)加工方法來說，就是用高壓水來沖洗金屬表面或者是加壓等其他操作；而采用新型技術(shù)則需要將其與常規(guī)加工方式相結(jié)合的一種處理辦法——電解法和蒸發(fā)法這兩種方法結(jié)合起來，在實際生產(chǎn)中使用后可以提高效率、降低成本、減少浪費(fèi)。

在電機(jī)制造工藝中，鐵損的形成與分布主要是由于焊接、表面處理和防銹等方面。對于焊點溫度過高或者過低都會對其造成影響。在實際生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格控制焊接時間，因為如果不能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施解決問題時將會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，而出現(xiàn)這種情況就需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行不斷的研究改進(jìn)才能避免類似事件發(fā)生的概率增加從而降低損失程度，提高經(jīng)濟(jì)效益與社會效益[6]。在鐵損的制造過程中，為了防止氧化和腐蝕，可以采用一定方法對其進(jìn)行處理，比如噴涂工藝。但是由于銅、鋁等金屬材料本身不耐高溫而且容易老化，因此我們要嚴(yán)格控制其溫度。首先將鋼件放在陰極保護(hù)環(huán)境下再安裝好；其次使用電鍍機(jī)來完成表面防銹工作；最后用環(huán)氧樹脂涂層進(jìn)行防護(hù)。而焊接工藝焊接主要是利用焊劑在鐵損部位的熱熔性力轉(zhuǎn)移。焊接工藝主要有：電弧焊、氬氧基外延層涂覆和激光表面處理這三種方法，其中最重要的是鍍前預(yù)熱。

2.1 溫度影響條件檢查

在鐵損檢測過程中，溫度變化是一項重要的參數(shù)。當(dāng)進(jìn)行電機(jī)制造工藝時，需要對材料進(jìn)行加熱處理。由于陶瓷材料熱膨脹系數(shù)比較大、導(dǎo)熱性較好等特點，所以在實際生產(chǎn)操作中會根據(jù)具體情況選擇合適的反應(yīng)條件來提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本；同時還可以通過控制化學(xué)反應(yīng)速率控制化學(xué)反應(yīng)環(huán)境溫度升高或減少反應(yīng)時間來減小鐵損檢測結(jié)果誤差大小，從而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。對于不同種類，不同規(guī)格，首先我們要嚴(yán)格控制好溫度以及加熱時間。其次為了防止設(shè)備發(fā)熱造成經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患等問題出現(xiàn)；因為鐵損對機(jī)械設(shè)備造成很大影響，因此必須嚴(yán)格控制溫度。首先要檢查機(jī)床工作環(huán)境是否穩(wěn)定和高溫情況下工件表面冷卻速度等條件。其次是查看電風(fēng)扇系統(tǒng)是不是處于正常狀態(tài)并及時處理散熱問題，如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)立即停止運(yùn)行或進(jìn)行相應(yīng)維修作業(yè)，以確保機(jī)器能夠平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，提高其使用壽命以及避免因長時間的加速而使設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生積碳導(dǎo)致灰塵進(jìn)入到金屬外殼中造成鐵損。

對于電力系統(tǒng)來說，其主要作用就是為供電提供穩(wěn)定可靠的電能供給，同時也可以保證電網(wǎng)電壓與負(fù)載平衡性良好運(yùn)行狀態(tài)下的正常工作需要。在鐵損檢測時，為了防止電磁場對儀器的干擾，我們需要進(jìn)行溫度探傷，在測量過程中要嚴(yán)格按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來操作[7]。如果發(fā)現(xiàn)被測件出現(xiàn)熱影響要立即停止加熱或加溫等措施，消除掉影響因素；在一些特殊情況下不可以使用儀器直接觀察到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能變化；若是測量范圍內(nèi)有嚴(yán)重?fù)p傷的話就應(yīng)該立刻切斷電源并重新測試來檢測，以免對設(shè)備造成損壞。當(dāng)電機(jī)制造工藝的焊接區(qū)域內(nèi)由于焊點金屬與母材之間存在一定程度的溫差和電流分布情況時，如果不考慮溫度問題就無法判斷出工件類型。所以需要注意以下幾個方面：第一，檢查接頭處是否有裂紋等缺陷；第二，檢測部位在焊接后進(jìn)行熱處理過程中，要嚴(yán)格控制其溫度；第三，對于焊縫表面要做好清潔工作并及時清理干凈。

2.2 沖片工藝檢查

在鐵損檢測過程中，沖片工藝檢查是一個很重要的環(huán)節(jié)，其目的在于保證對設(shè)備和儀器進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的檢驗。沖片工藝是指將鐵損的產(chǎn)生原因以及影響因素進(jìn)行分析總結(jié)。首先從焊絲中發(fā)現(xiàn)問題，在焊接前要對其表面質(zhì)量、含泥量等情況進(jìn)行檢查。如果發(fā)現(xiàn)不合格品則需要及時返修補(bǔ)缺；其次是對于電機(jī)制造零件的檢驗也必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程和要求來做；再次就是沖片后處理時應(yīng)該注意到的事項：沖片如果沒有合格證或不符合規(guī)格說明書規(guī)定的話就不能使用。在沖片工藝中，首先要檢查的是沖片的厚度，其次是檢測電機(jī)制造產(chǎn)品是否合格。一般情況下我們會先用打孔機(jī)對其進(jìn)行處理，如若發(fā)現(xiàn)問題時應(yīng)立即停機(jī)。（1）打好板子后再將板送至壓盤上；（2）把鋼板上的鐵損清理掉；（3）用手拿輕錘沖片面筋，使之表面光滑干凈并緊貼軋制軌緣邊沿。

沖擊行為是在疊片底邊產(chǎn)生帶合成的毛刺的撕裂剪切。沖擊的銳度將明顯地影響毛刺的大小或變形區(qū)域。因此，在應(yīng)力區(qū)里的材料可以看作沿著沖擊邊緣的落在普通疊片上的高損耗材料。這樣，假定邊緣材料的常數(shù)可以確定，那么鐵損模型可以用來確定沿著沖擊邊緣的損耗。材料常數(shù)通常由供應(yīng)商提供的標(biāo)準(zhǔn)損耗數(shù)據(jù)獲得，也可以通過試驗測量法，如用愛潑斯坦方圈儀測量獲得。然而，它無法確定邊緣材料常數(shù)。剪切邊緣的損耗信息很難從硅鋼片供應(yīng)商處獲得，也很難創(chuàng)造一個用于愛潑斯坦方圈儀的具有正確品粒結(jié)構(gòu)的樣品，標(biāo)準(zhǔn)方圈僅樣品沿著長度被沖成1/2，1/3和1/4 寬，然后對發(fā)電設(shè)備工作包括原始樣品在內(nèi)的四種寬度進(jìn)行鐵損測量。隨著沖擊邊緣數(shù)量的增加而引起的50H 億時測得的損耗的增加而確定疊片邊緣的損耗密度就需要知道應(yīng)力區(qū)的實際深度，這可以通過比對材料進(jìn)行顯微檢查面確定，該方法確保沖擊銳度對鐵損的增加有影響。用這種方法對幾種不同的疊片材料進(jìn)行了試驗，發(fā)現(xiàn)磁密為1.5T 時相對較高的損耗密度30-40X/kg 很典型。

由于對疊片材料的沖擊所引起的鐵損的增加可以在設(shè)計過程中包括進(jìn)去，由此可以清晰環(huán)境和數(shù)據(jù)之間的條件，并為后續(xù)工藝的完善提供良性轉(zhuǎn)變條件。

3 總結(jié)

電機(jī)制造工藝對鐵損的影響主要是由于銅板表面及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，而這些方面又包括材料、加工設(shè)備等。在鐵損產(chǎn)生過程中，其發(fā)生的溫度與磨損程度以及損耗大小都會直接或者間接地反映出產(chǎn)品是否質(zhì)量合格。由于我國目前對于生產(chǎn)和銷售都有著很高的要求：嚴(yán)格控制成本費(fèi)用；確保工藝安全運(yùn)行；提高品質(zhì)效率并提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等，所以在實際操作時，我們可以采用電機(jī)制造來降低鐵損的發(fā)生概率。