เหล็กซิลิคอนคืออะไร?

เหล็กซิลิคอนคืออะไร?

เหล็กกล้าซิลิคอนเป็นโลหะผสมเหล็กซิลิกอนแม่เหล็กแบบอ่อนที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำมาก โดยทั่วไปจะมีส่วนประกอบของโลหะผสมซิลิกอน 1.0 เปอร์เซ็นต์ –4.5 เปอร์เซ็นต์ ซิลิคอนเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์ที่มีประโยชน์สำหรับเหล็ก เนื่องจากทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้าง SiO2 ที่เสถียรซึ่งไม่ลดลงสำหรับคาร์บอน ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการบิดเบี้ยวของตะแกรงเหล็กที่เกิดจากการเติมอะตอมออกซิเจน ซิลิกอนแข็งตัวใน Fe เพิ่มความต้านทานในขณะเดียวกันก็ช่วยในการแยกคาร์บอนเจือปนที่เป็นอันตราย เป็นผลให้การรวมซิลิคอนช่วยเพิ่มความต้านทานของเหล็กและความสามารถในการซึมผ่านสูงสุด ลดการบีบบังคับ การสูญเสียแกนกลาง (การสูญเสียธาตุเหล็ก) และการเสื่อมสภาพของแม่เหล็ก และต้องการความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งเพื่อตอบสนองความต้องการของกระบวนการเจาะและการตัดเมื่อทำเครื่องใช้ จำเป็นต้องมีสารปนเปื้อนที่เป็นอันตรายในปริมาณที่น้อยลง รวมถึงรูปร่างของแผ่นเรียบและคุณภาพพื้นผิวที่ยอมรับได้ เพื่อปรับปรุงความไวต่อแม่เหล็กและลดการสูญเสียฮิสเทรีซิส อย่างไรก็ตาม การเพิ่มเปอร์เซ็นต์ซิลิกอนทำให้วัสดุแข็งและเปราะ การนำความร้อนลดลง และความเหนียวลดการกระจายความร้อน และทำให้การประมวลผลเชิงกลทำได้ยาก ดังนั้นปริมาณซิลิกอนโดยทั่วไปของเหล็กแผ่นไม่ควรเกินร้อยละ 4.5

การจำแนกประเภทของเหล็กซิลิคอน

- ตามเทคนิคการผลิต เหล็กซิลิกอนสามารถจำแนกได้ว่าเป็นเหล็กแผ่นรีดร้อนหรือแผ่นรีดเย็น เหล็กซิลิกอนรีดร้อนมีจำนวนจำกัดและมีการสูญเสียพลังงานอย่างมาก และจะค่อยๆ เลิกใช้ไป ตามการวางแนวของเกรนภายใน เหล็กซิลิกอนรีดเย็นจัดอยู่ในประเภทเหล็กซิลิกอนหรือเหล็กซิลิกอนที่ไม่เน้น

- เหล็กไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสองประเภทตามปริมาณซิลิกอน ได้แก่ แผ่นซิลิกอนต่ำ (เกรดต่ำ) และแผ่นซิลิกอนสูง (เกรดสูง) เหล็กแผ่นซิลิกอนต่ำมีความแข็งแรงทางกลระดับหนึ่ง และเรียกกันโดยทั่วไปว่า "แผ่นเหล็กซิลิกอนไดนาโม" เหล็กแผ่นซิลิกอนสูงมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีแต่เปราะกว่าและมักใช้ในการสร้างแกนหม้อแปลงและเรียกว่า "แผ่นเหล็กซิลิคอนสำหรับหม้อแปลง"

ความแตกต่างระหว่างเหล็กซิลิคอนแบบเน้นเม็ดและไม่เน้น

การกระจายเกรนของเหล็กซิลิกอนที่เน้นเกรนนั้นไม่เป็นระเบียบ มีปริมาณซิลิกอนต่ำ และส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตมอเตอร์

การกระจายตัวของเกรนของเหล็กซิลิกอนแบบไม่เน้นมีความโกลาหลโดยมีปริมาณซิลิกอนต่ำ และส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้า ขีดจำกัดโดยทั่วไปสำหรับความเข้มข้นของซิลิกอนคือ 3 เปอร์เซ็นต์ เหล็กซิลิกอนรีดเย็นแบ่งออกเป็นสองประเภท: เหล็กซิลิกอนแบบไม่เน้นและเหล็กซิลิกอนที่เน้นเกรน:

- การผลิตเหล็กซิลิกอนแบบไม่เน้นการรีดเย็นนั้นค่อนข้างง่าย โดยมีเศษส่วนมวลของซิลิกอนตั้งแต่ 0.5 เปอร์เซ็นต์ ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์ ความหนาของผลิตภัณฑ์ที่เสร็จสมบูรณ์หลังจากการรีดเย็นโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.35 ถึง 0.5 มม. มี BS มากกว่าเหล็กกล้าซิลิคอนเชิงเส้น เช่นเดียวกับความหนาที่สม่ำเสมอ ความแม่นยำของมิติที่ยอดเยี่ยม พื้นผิวเรียบและแบน ปัจจัยการบรรจุและลักษณะแม่เหล็กที่ดีกว่า

- เปอร์เซ็นต์มวลของซิลิกอนในเหล็กซิลิกอนที่เน้นเกรนรีดเย็นคือ 3.0 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่า และเศษส่วนของมวลคาร์บอนคือ 0.03 เปอร์เซ็นต์ –0.05 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากการรวมตัวของออกไซด์ในเหล็กกล้ามีน้อย จึงจำเป็นต้องใช้สารยับยั้ง เหล็กกล้าซิลิกอนแบบเกรนมีการสูญเสียเหล็กต่ำกว่า แม่เหล็กที่มีทิศทางแรงสูง และคุณสมบัติการซึมผ่านสูงและการสูญเสียต่ำที่เหนือกว่าในทิศทางการหมุนเมื่อเทียบกับเหล็กซิลิกอนแบบไม่เน้นการรีดเย็น เหล็กซิลิกอนที่เน้นเกรนรีดเย็นหรือที่เรียกว่า "เหล็กซิลิคอนสำหรับหม้อแปลงรีดเย็น" ใช้เป็นหลักในการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้า

เหล็กซิลิกอนที่เน้นการรีดเย็นยังแบ่งออกได้อีก 2 ประเภท ได้แก่ เหล็กซิลิกอนที่เน้นทั่วไป (CGO) และเหล็กซิลิกอนที่เน้นการเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูง (Hi-B) เหล็กซิลิกอนรีดเย็นที่มีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงเป็นแถบเหล็กเชิงเดี่ยวที่ใช้เป็นหลักในการผลิตเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ เช่น โช้ก หม้อแปลง และส่วนประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของแผ่นเหล็กซิลิคอน

คุณสมบัติด้านคุณภาพที่สำคัญของเหล็กแผ่นซิลิกอน ได้แก่ ค่าการสูญเสียเหล็ก ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก ความแข็ง ความเรียบ ความสม่ำเสมอของความหนา ประเภทการเคลือบ และความสามารถในการเจาะแผ่น

- การสูญเสียธาตุเหล็กต่ำ

การสูญเสียธาตุเหล็กต่ำเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของคุณภาพของแผ่นเหล็กซิลิกอน การสูญเสียเหล็กของแผ่นเหล็กซิลิกอนนั้นพิจารณาจากแผ่นเหล็กซิลิกอนประเภทต่างๆ ยิ่งเกรดสูง ค่าการสูญเสียธาตุเหล็กยิ่งต่ำ

- ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กสูง

คุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแผ่นเหล็กซิลิกอนคือความหนาแน่นของฟลักซ์ ซึ่งสะท้อนถึงความสะดวกในการทำให้เป็นแม่เหล็ก ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กคือปริมาณของฟลักซ์แม่เหล็กต่อหน่วยพื้นที่ที่ความถี่เฉพาะของความแรงของสนามแม่เหล็ก โดยทั่วไปแล้วความหนาแน่นฟลักซ์ของแผ่นเหล็กซิลิกอนจะวัดเป็นเทสลาที่ความถี่ 50 หรือ 60 Hz โดยใช้สนามแม่เหล็ก 5,000 A/m หรือที่เรียกว่า B50

ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กได้รับผลกระทบจากโครงสร้างโดยรวมของแผ่นเหล็กซิลิกอน สิ่งเจือปน แรงตึงภายใน และปัจจัยอื่นๆ ประสิทธิภาพพลังงานของมอเตอร์ หม้อแปลง และอุปกรณ์มอเตอร์อื่นๆ ได้รับผลกระทบโดยตรงจากความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก ยิ่งความหนาแน่นของฟลักซ์สูงเท่าใด ฟลักซ์ต่อหน่วยพื้นที่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นประสิทธิภาพการใช้พลังงานจึงยิ่งดีขึ้น ดังนั้นยิ่งความหนาแน่นของฟลักซ์ของเหล็กแผ่นซิลิกอนสูงเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดส่วนใหญ่ต้องการค่าความหนาแน่นของฟลักซ์ขั้นต่ำเท่านั้น

- ความแข็งสูง

คุณสมบัติอย่างหนึ่งของแผ่นเหล็กซิลิกอนคือความแข็ง เมื่อใช้เครื่องเจาะอัตโนมัติในปัจจุบันสำหรับการเจาะแผ่น ข้อกำหนดด้านความแข็งจะเข้มงวดมากยิ่งขึ้น เนื่องจากความแข็งที่ต่ำเกินไปไม่เอื้ออำนวยต่อการป้อนกระดาษของเครื่องเจาะอัตโนมัติ และมีแนวโน้มที่จะสร้างเสี้ยนที่ยาวเกินไป ทำให้การประกอบยากขึ้น ความแข็งของแผ่นเหล็กซิลิกอนต้องมากกว่าค่าความแข็งใดค่าหนึ่งเพื่อให้ได้มาตรฐานเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ความแข็งของแผ่นเหล็กซิลิกอน 50AI300 มักจะไม่ต่ำกว่าค่าความแข็ง HR30T ที่ 47 เมื่อคุณภาพของแผ่นเหล็กซิลิกอนเพิ่มขึ้น ความแข็งก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ยิ่งแผ่นเหล็กซิลิกอนมีคุณภาพสูงเท่าใด ปริมาณซิลิกอนก็จะยิ่งเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น และเหล็กก็จะยิ่งแข็งขึ้นเนื่องจากสารละลายที่เป็นของแข็งจะเสริมความแข็งแรงของโลหะผสม

- เรียบ แบน และความหนาของพื้นผิวสม่ำเสมอ

ความเรียบและความหนาเป็นเนื้อเดียวกันเป็นเกณฑ์คุณภาพที่สำคัญสำหรับเหล็กแผ่นซิลิกอน ความเรียบที่ยอดเยี่ยมทำให้การเจาะแผ่นและการประกอบง่ายขึ้น เทคโนโลยีการรีดและการหลอมมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความเรียบ ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและกระบวนการรีดและหลอมทำให้ได้ความเรียบ ตัวอย่างเช่น การใช้การหลอมแบบต่อเนื่องดีกว่าการหลอมแบบแบทช์ สิ่งสำคัญคือความหนาของแผ่นเหล็กซิลิกอนต้องสม่ำเสมอ ความหนาของแกนหลังการประกอบจะได้รับผลกระทบหากความแตกต่างของความหนาระหว่างตรงกลางและขอบของแผ่นเหล็กมากเกินไปหรือหากความหนาของแผ่นเหล็กมีความผันผวนมากเกินไปตามความยาว เนื่องจากความหนาที่แตกต่างกันของแกนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการนำแม่เหล็ก ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคุณลักษณะของมอเตอร์และหม้อแปลง ยิ่งความหนาของแผ่นเหล็กซิลิกอนมีความผันแปรต่ำเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น ความสม่ำเสมอของความหนาของแผ่นเหล็กมีความสัมพันธ์อย่างมากกับเทคโนโลยีและกระบวนการรีดร้อนและเย็น ดังนั้นความผันผวนของความหนาของแผ่นจะลดลงได้โดยการปรับปรุงเทคโนโลยีการรีด

- การเคลือบผิว

การเคลือบเป็นองค์ประกอบคุณภาพที่สำคัญสำหรับเหล็กแผ่นซิลิกอน พื้นผิวของแผ่นเหล็กซิลิกอนเคลือบด้วยสารเคมี และใช้ฟิล์มบาง ๆ เพื่อเป็นฉนวน ป้องกันสนิม และหล่อลื่น ฉนวนช่วยลดการสูญเสียกระแสวนระหว่างแกนของแผ่นเหล็กซิลิกอน การป้องกันสนิมทำให้แผ่นไม่เกิดสนิมระหว่างการผลิตและการเก็บรักษา และการหล่อลื่นช่วยเพิ่มความสามารถในการเจาะและอายุการใช้งานของแม่พิมพ์

- เจาะได้ดี

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของแผ่นเหล็กซิลิกอนคือความสามารถในการเจาะรู ความสามารถในการเจาะยืดอายุของแม่พิมพ์และลดครีบในการพันช์ ความสามารถในการเจาะของแผ่นเหล็กซิลิกอนนั้นเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับประเภทของการเคลือบและความแข็ง การเคลือบชนิดใหม่ช่วยเพิ่มความสามารถในการเจาะรูของแผ่นเหล็กซิลิกอนเป็นหลัก นอกจากนี้ ความแข็งของเหล็กแผ่นต่ำเกินไป ทำให้เกิดเสี้ยนขนาดใหญ่และทำให้การเจาะทำได้ยาก อย่างไรก็ตามความแข็งสูงเกินไปทำให้อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ลดลง ดังนั้นจึงต้องจัดการความแข็งของแผ่นเหล็กซิลิกอนให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม

กระบวนการผลิตเหล็กแผ่นซิลิกอน

- การดอง
เพื่อป้องกันปัญหาบนพื้นผิวของชิ้นงานรีดเย็นที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว ให้กำจัดออกไซด์ออกจากเหล็กแผ่นรีดร้อนโดยใช้อุปกรณ์ขจัดคราบตะกรันกับถังกรดไฮโดรคลอริก

- ปั๊มด้วยแสตมป์เย็น
อัตราส่วนการลดลงถูกเลือกที่ 40 เปอร์เซ็นต์ – 90 เปอร์เซ็นต์ เพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนาและวัสดุสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย และมีอุปกรณ์ควบคุมขั้นสูงสำหรับการควบคุมความหนาอัตโนมัติและการควบคุมรูปร่างอัตโนมัติ

- การหลอม
เป็นวิธีที่ใช้ในการปั๊มเย็นเพื่อทำให้วัสดุแถบเหล็กที่แข็งอ่อนลง เราผลิตเหล็กกล้ากระบวนการลึกและเหล็กกล้าแรงดึงสูงโดยการให้ความร้อนและทำให้โลหะเย็นลงอย่างรวดเร็ว และเราใช้กระบวนการหลอมแบบกล่อง (ฝาครอบ) และการหลอมแบบต่อเนื่อง

- เคลือบเพื่อเป็นฉนวน
ด้วยการใช้อุปกรณ์เคลือบผิวอย่างต่อเนื่อง แผ่นเหล็กซิลิกอนจะถูกแปรรูปเป็นแกนด้วยน้ำยาเคลือบฉนวนที่ฉีดพ่นใต้แผ่นเพลทเพื่อปรับปรุงคุณภาพการประมวลผลและกำจัดการสูญเสียกระแสไหลวนซึ่งสอดคล้องกับความหนาของแผ่นเพลทเอง

ลิงค์ที่เกี่ยวข้อง:

แผ่นเหล็กซิลิคอน

เหล็กแผ่นเชิงไฟฟ้า