铁芯制造工艺新+全.docx
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铁芯制造工艺新+全
铁芯制造工艺(新+全)
第二章铁芯制造工艺
第一节裁剪
一、剪切
剪切是指用剪床和剪刀加工工件的工作。
按照剪刀的安装方法,分为平口剪和斜口剪两种。
平口剪的上下剪刃平行,一般用于剪切窄而厚的材料。
斜口剪的上刀刃相对下刀刃有一个斜角。
用于剪切宽而薄的板料。
由于斜口剪上剪刃只有一点与板材接触,随着上刀刃下降,逐渐将板材剪成两部分;而平口剪剪刀全部与板材接触,在全宽范围内一下剪成两部分,因而斜口剪比平口剪省力,所以现在几乎全部采用斜口剪。
由于斜口剪上剪刃与下剪刃有斜角φ,因而在侧向产生一个推力,所以角第一不宜过大,一般在10°~15°;第二在剪切时,在剪刃开口的一边加一挡料板,其用途有两点;一是档料和抵消推力,二是用作剪切定位,如图1-1a所示。
图1-1斜口剪切示意图
a)斜口剪切示意图b)剪刃形状及有关角度
图1-1b所示为剪刃形状的有关角度,其中δ角称为剪刃角,它是直接影响刀刃的强度、锐利程度、剪切力大小和剪切质量好坏的重要因素。
剪切硅钢片时,根据剪刀材质的不同,可在75°~85°之间选择。
为了减少剪刃上部与材料之间的摩擦,在上下剪刃靠近材料一侧,磨出一个1.5°~3°的后角α。
为了减少剪刃与剪切后的材料见的摩擦起见,在垂直材料的方向上,对上下刀刃各磨出一个1°~1.5°的前角γ。
刃角δ为β角和前角γ之差。
由于卷料硅钢片的问世,原有的一般剪床已无法加工,因而产生了用圆盘滚刀来进行剪切,这就是滚剪。
滚剪刀具理论上后角α=0°,前角γ=0°。
实际在刃磨时,后角α=0°,前角γ=1°,上下刃重合度为板厚的50%~70%,间隙为板厚的2.5%~5%。
根据上诉方法判断后,操作工人可适当降低或提高某区温度,或进行全线调整速度和温度,边试边调,直至调到满意为止。
第三节铁芯片的叠片形式和叠片图
一、铁芯的叠片形式
1.对接和搭接
铁芯的叠片形式是按心柱和铁轭的接缝是否在一个平面内而分类,各个接合处的接缝在同一垂直平面内的称为对接;接缝在两个或多个垂直平面内的称为搭接。
由图5-1可见,对接式的心柱片与铁轭片间可能短路,需要垫绝缘垫,且在机械上没有联系,夹紧结构的可靠性要求高。
搭接式的心柱与铁轭的铁芯片的一部分交替地搭接在一起,使接缝交替遮盖从而避免了对接式的缺点。
2.搭接的接缝结构
铁芯在厚度方向是由铁芯片叠积而成。
接缝形式决定了铁芯的电磁性能、材料利用率和加工的难易程度。
当接缝与硅钢片的轧制方向平行或垂直时称为直接缝。
否则称为斜接缝。
3.阶梯接缝
为了减少接缝处铁损过分集中而造成局部过热,国外已在铁芯上采用阶梯接缝,又称为步进接缝即把各层之间的叠片接缝向纵向或横向错开,避免铁芯某一个剖面上接缝集中。
4.每层叠片的数量
铁芯叠装时,每层叠片的数量一般为1~3片。
数量越多,接缝处气隙的截面越大,接缝处引起的磁通密度畸变也越大,如图5-2所示。
由于磁通密度畸变,使接缝处部分硅钢片磁通密度增大引起铁芯损耗增加,从图5-3可以看出每层的数量对铁损的影响。
从理论上讲,采用一张片一叠最好,对于小容量的铁芯有可能做到。
但对于大容量的铁芯,考虑到插装上轭铁的工艺要求有可能插装不到位,反而使空载电流和损耗增加,故一般采用两张片一叠。
混合叠片是近年来在国外对中等容量配电变压器铁芯采用一种新方法。
即对铁芯总厚度约1/3的中心部分(主级)一张片一叠,接下来的1/3是两张片一叠,最靠外的1/3采用三张片一叠,总的叠装工作量并不增加多少,但可取得显著降低铁损和空载电流的效果,表5-3是模型试验的结果。
磁通密度B/T
每层叠不同片数的铁损/W
-
每层叠不同片数的I。
A
-
1片
2片
混合
%
1片
2片
混合
%
1.40
83.0
86.0
84.02.3
2.3
2.55
2.82
2.62
7.1
1.50
100.5
104.5
102.0
2.5
3.60
4.00
3.65
8.5
1.60
123.5
129.0
125.5
2.7
5.19
5.61
5.15
7.2
1.67
143.4
150.0
145.6
2.9
6.70
7.35
6.86
6.7
1.70
153.5
160.9
156.1
3.0
7.85
8.60
8.07
6.2
实践证明,铁芯中心的磁通密度分布并不是均匀的中心部分的磁通密度低于额定值,中间和边缘的磁通密度要高于额定值,越靠外侧磁通密度越高。
降低铁损的方法之一就是使铁芯各部分的磁通密度分布均匀。
采用=变更每叠片数的方法,可调节磁路的磁阻,从而调节磁通密度的分布。
中间部分磁通密度偏低,采用一张一叠后磁阻降低,使磁通密度增加:
外侧磁通密度偏高,采用三张片一叠磁阻增加,使磁通密度减小。
如前所述,如果全部采用一张片一叠节约效果当然会大,这样却增加了铁芯叠装的工作量。
二、铁心叠片图
反映铁芯中每层叠片的分布和排列方式的图称为铁心叠片图。
在叠片图中,规定了叠片的接缝结构、叠片的形状、尺寸和数量。
下面是几种常见的铁芯叠片图:
单相二柱式铁心叠片图如图5-4所示。
三相三柱式铁心叠片图如图5-5~图5-8所示。
三相五柱式铁心叠片图如图5-9所示。
对于小型铁芯,为了增加机械强度采用不断轭铁芯片;为了剪切方便,可采用标准斜接缝的(出尖角)结构为了减少废料,可采用5/7接缝形式(属半直半斜接缝结构)。
大型铁芯,均采用断轭的全斜接缝的结构形式,如图5-7~图5-9所示。
第四节铁芯片的预叠
一铁芯选片
铁芯选片,是按铁芯柱及铁轭柱截面形状,将各级铁片按顺序准备好,以供叠装使用,对于中小型变压器,可将铁心柱或铁轭的各级叠片,按截面形状在料板上叠成一个“圆柱”,分别供铁心柱或铁轭叠装时使用。
对于大型变压器,由于一个完整的“圆柱”叠片重量太大,超出料板的承受能力,不便于吊运,因此常叠片成两个半“圆柱”分别放在两个料板上,如图5-23所示,为了保证吊运时的稳定性,料板(图b)最下一、二级叠片因宽度较小,可以并列平放,以增加底层料的面积。
叠装时先用图a料板中的片,待叠装完后再用图b板中的片,对于容量更大的变压器,有时可以将以个“圆柱”叠片分成三部分,即第一板放置按圆柱总厚度的上部的1/3,第二板中间的1/3(即最宽的主级),第三板放置下部的1/3。
叠装时,从第一板开始,依次取料。
选片工作,主要靠人工操作,对于硅钢片的搬运可借助于电磁铁及简单的吊运设施,操作时应轻拿轻放,避免摔打碰撞,否则会使叠片受到不应有的应力影响,从而使铁损增加,为保证叠装时取料方便,各级叠片应堆放整齐。
二厚度保证
预叠是铁芯加工过程中承上启下的一个工序,是铁芯片加工和叠装的中间环节,通过预叠保证铁芯叠装时每级厚度和总厚度。
纵剪工作是按材料长度来控制的,横剪工作是按剪切的片数来控制的,叠片时要保证图样所要求的每级厚度和总厚度,所以预叠的另一项工作就是把铁芯片的片数和叠装的厚度联系起来。
一般要求每一台铁芯预叠时,先根据每级厚度和片厚度计算每级所需片数,选叠一个心柱,按叠装的顺序逐级叠好,用卡尺测量每级的厚度是否符合工艺要求。
所以级叠完,模拟叠铁时的夹紧方式,上好三个卡子,检验总厚度是否符合要求,如果吧符合要求,则要调整片数直到符合要求为止,这样的一个心柱就叫标准柱。
以标准柱的每级片数为准,再预叠其他铁芯片,每级都要用卡尺测量级厚,如果有的片型级厚度误差大,要用加减级片数来进行调节,并做好记录,以供叠铁时增减本片型每级铁每一层的片数,保证叠铁时层数相同,级厚度也符合标准。
三边柱的预叠
从叠片图中可以看出,边柱(或旁轭)的片型常有方向性,因为叠片时不允许纵向翻片(片弯曲后将引起铁芯片的磁性能下降和铁损增加),所以预叠时要把带有方向的边柱片配套跺好,具体操作过程见图-5-24和图5-25
假设A板是剪切好的边柱片,先从A板上分出一半片横向翻转180度放在B板上,然后将B板吊起来旋转180度放在C办的另一侧。
根据每层叠片的片数,从A.B两板上一层接一层的顺次发那个在C板上叠成塔形或倒塔形,注意按吊车的吊运能力分板
当边柱最大片宽不超过500mm时,可选宽度大于或等于1000mm的料板按图5-25所示预叠即可。
四防尘防锈
预叠后的板料通常要存放和运输才能叠装,所以要注意防尘防锈
防尘主要用塑料布覆盖并用胶带封好,在预f叠过程中叶要注意,每次工作完后都要用塑料布盖好。
操作过程中要杜绝磕碰、摔打等野蛮操作,尤其的宽片、长片要少拿轻放。
如果一次拿片太多太重,就有可能造成料边相互摩擦极易形成很多的毛刺,这是不允许的,它会对产品的性能和安全产生不良影响。
在铁芯制造过程中为了防锈,在铁芯片刀口处喷涂或刷涂防锈剂。
每次要根据喷涂或刷涂的面积倒出适量的防锈剂,搅拌均匀,最好一次用完,以免存放失效。
喷刷时,要掌握量少而均匀,以免大量渗入片间深处,使叠片时不好揪片,并使叠片系数下降。
第五节铁芯的叠装
一、10千伏小型变压器铁芯叠装
铁芯叠装首先要准备好图样、工装设备、工卡量具等,然后调平叠装基准面,也就是简易装配台,装配台由数根纵横槽钢搭成槽钢架,如图5-26所示。
然后按照操作规程,放好夹件、夹件绝缘、垫木等。
放时要平行,距离要准确,使其成为一平面,力求平稳牢靠。
为使叠装时操作方便预叠好的铁芯柱和轭铁片的位置要摆放适当。
叠装时按铁芯叠片图,两片一叠。
由下往上逐级叠装,根据铁芯大小,可一级一靠打,也可15~20mm厚度打齐一次,使接缝达到最小,但不得有搭头、卷边、漏片错片现象。
首级要注意找正,铁芯对角线尺寸应相等,宽度较小的级,厚度公差多采用负公差。
宽度大的级(主级)可采用正公差,但必须注意铁芯叠面的对称性,这样可保证总厚度不变的情况下铁芯截面积较大,以较少铁芯损耗。
叠到最后2~3级时需要测量铁芯叠装的总厚度尺寸,按铁芯叠装的质量标准,控制铁芯的总厚度尺寸。
铁芯全部叠完,经全面检查校正后,进行铁芯零部件的装配。
放好绝缘件、接地片压紧上、下铁轭夹件,装好垫脚。
需绑扎粘带的铁芯,画好绑扎位置标记,在布带间隔区域用心柱临时夹具紧固。
铁芯起立前装好拉螺杆,或用工装将上下夹件夹好,用钢丝绳挂在上夹件两端,由专人指挥吊车,起立时速度要快。
铁芯起立后,放在平坦的地面上。
起吊、着地时应慢、轻、平稳。
校正铁芯垂直度后,按要求需绑扎环氧玻璃粘带或用钢带绑扎,按其绑扎工艺进行绑扎然后将铁芯送入烘干炉内烘干。
出炉后,卸去铁芯临时夹具。
铁芯装配完毕,由专人对铁芯按检查规范进行检查。
(图4-11)。
全斜接无孔绑扎的三相铁芯采用过内四角定位和外四角定位法工艺复杂。
现改用中柱定位法,定位简单。
中柱定位法是先叠中柱,后叠上、下铁轭和边柱的分步叠装法。
其操作过程如下:
1)在平台上,按铁芯尺寸,放置一侧夹件、夹件绝缘和心柱的临时支撑;
2)先叠装中柱用W形定位件定位,中柱完成后适当紧固;
3)以中柱为基准,先插叠上、下铁轭,然后排放边柱片,如图5-27所示;
4)边叠装、边整理,用纯铜纯或尼龙纯打严接缝。
叠装厚度采用卡尺检测,垂直度采用直角尺检测,直至叠完。
在平台上叠装铁芯,首先要摆放好上、下夹件,在铁芯柱应绑扎环氧粘带的位置上放好临时支撑,使铁芯柱的叠片与夹件处于同一水平面上。
第一级叠片(最窄的一级)的对准至关重要,它将决定以后叠装尺寸的正确性。
碟装的过程中“敲齐”禁用金属块,应选用有一定任性的尼龙块而且要轻敲轻打。
跌装中要注意级块尺寸边缘距离的测量,如图5-28中A、B、C、D……G以保证不发生级块偏移而使直径超差。
对于各级的厚度T1、T2、T3……T8,尽管在选片时已经测量过,在叠装过程中仍需逐级严格测量,当叠装玩最宽的一级(主级)后往上各级是逐级变窄,容易用目测判定是否有
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