很厚的橡胶怎么切割(硅钢片的水切割)

Posted 2023-05-26

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很厚的橡胶怎么切割(硅钢片的水切割)

电机、电器所用的硅钢片常规生产是通过模具装在机械压力机上生产的。硅钢片冷冲压模具主要由凸凹模组成，并安装在压机上，将硅钢片冲压成电机定子和转子或变压器铁芯片。硅钢片冲模在工作时刃口部分承受着冲击力、剪切力和弯曲力，同时刃口部分又受到硅钢片的挤压和摩擦，硅钢片表面的特殊涂料更加强了刃口的摩擦和磨损，硅钢片冲模的正常失效主要是刃口的磨损。因此，模具磨损严重，常常不到理想的寿命就要刃磨，一套模具冲制件数往往小于其理论值。以某种电机的硅钢片下料为例，完成一台电机的硅钢片下料需要7种模具，总共需要19万元，某转子片冲压模具硬度为60～62HRC，安装在60t的冲压机床上，在正常情况下，该模具可以冲制20万件以上。然而，该模具上机后使用不到9000次便产生凹模槽孔边崩塌。将模具刃磨（正常情况下5～6万次才刃磨），再次上机，崩块现象继续产生，并且在模具外缘出现裂纹。在继续冲压过程中裂纹迅速扩展，不到2万次就使模具失效而无法使用；每生产完两台电机就有三种模具需要刃磨，其费用为400～800元/次，其产品制造成本是比较高的。特别是在新产品试制过程中，模具制造所需的费用很高，并且生产周期长，使新产品开发成本成倍增加。

硅钢片的生产及要求

硅钢片是电机及电器上的关键部件，其性能不仅直接关系到电能的损耗，而且关系到电机和变压器等产品的性能、体积和重量。因此，对硅钢片的性能大致有如下要求：（1）具有良好的板形和表面涂层，高的尺寸精度，极小的同板厚差；（2）具有良好的电磁性能，符合用途要求的晶粒取向结构。

硅钢片的冲裁工艺除应具备一般金属剪切的工艺及产品特点外，还应满足下列几种特殊要求。

毛刺高度

硅钢片冲裁毛刺高度不大于0.05mm，机械零件上的毛刺对整机性能的影响越来越受到人们重视，发电机、电动机和变压器所用的硅钢片上的毛刺，对其电磁特性有着很明显的影响。发电机、电动机及变压器所用的硅钢片，都是采用模具冲裁成形的。通常模具制造间隙过大，或因磨损导致间隙增加，在冲裁时，硅钢片受到挤压，产生微小的塑性变形，残留在冲片的边沿而形成毛刺。发电机、电动机的转子和定子、变压器的芯子由大量冲裁成形的硅钢片叠装而成。硅钢片上的毛刺使叠装系数减少，若想装同样片数，电机体积必然增大。另外毛刺对电机输出功率亦产生影响。实践表明，用去毛刺的硅钢片比用不去毛刺的硅钢片叠装的发电机，其输出功率可以提高0.1％～0.2％。仅此一项就可以为国家创造上亿元的收益。

对发电机寿命产生影响

硅钢片毛刺的存在，使叠片之间产生较大的间隙，从而易于产生涡流，增加磁损耗，温升和噪声增大，甚至产生短路，使电机发生故障。用去毛刺和用不去毛刺硅钢片叠装的电机相比，其寿命平均可提高5％以上。

加工好的硅钢片一般可以通过自动或手动叠装，结合处要尽量减少缝隙。这就要求设备在达到最大生产能力时，能保持很高的精度（包括备件精度等），以保证剪切后的产品基本无毛刺（硅钢片纵剪后的毛刺高度不大于0.05mm）。否则，叠片时毛刺造成片间搭接短路引起涡流损耗增加，同时降低了叠片填充系数。

我国有关标准明确地将硅钢片的毛刺高度规定为不大于0.05mm。可实际上，有不少电机厂由于没有采取有效的去毛刺手段，即便毛刺高达0.07～0.1mm，还仍然装机使用，结果严重影响了质量。同时，在去毛刺过程中，硅钢片表面的绝缘漆膜也不能有明显划伤。

应力的影响

硅钢片经过剪裁、冲压及叠装，将会产生内应力，从而使晶粒变形，导致磁导率下降，比铁损增加。为了避免或将此减小到最低程度，剪切加工后的冷轧取向硅钢片，通常采取在800℃左右温度下进行充氮退火处理工艺，以消除加工时产生的应力，确保原有性能。虽然经试验表明，经退火处理后的冷轧取向硅钢片的比铁损下降约30％，但是由于此工艺导致成本增加，许多生产厂不采取这道工艺。

钢片镰刀弯

由于硅钢片的特殊性能要求，决定了对硅钢片必须有较高标准。此标准甚至超过了美国材料试验学会（ASTM）对一般剪切后金属的侧弯标准（不大于6mm/3m长），这就对硅钢片剪切工艺布置提出了较高要求。

荷叶边

剪切后的硅钢片应该无明显波浪（俗称荷叶边）。即使有波浪，其波浪高与波浪长之比应不大于2.5％。否则，硅钢片发生严重塑性变形，磁畴结构被破坏，损耗明显增加。

绝缘

不允许在剪切范围和带材体的表面上出现绝缘损伤，片料边缘应无挤伤，否则影响铁芯质量。

水切割技术的应用

超高压水切割又称水刀和水射流，它是将普通的水经过多级增压后所产生的高能量水流，再通过一个极细喷嘴，以每秒近千米的速度喷射切割，这种切割方式称为超高压水切割。

高压水切割的“发现”起源于苏格兰，经过100年的试验研究，才出现了工业高压水切割系统。实际上高压水切割不是专利，直到1968年被美国的哥伦比亚大学的教授在高压水中加入磨料，通过水的高压喷射和磨料的磨削作用，加速了切割过程的完成。目前，国际上像美国、德国、俄罗斯、意大利都攻破了超高压水切割的技术，最高切割压力可达550MPa，并广泛地应用于石材、金属、玻璃、陶瓷、水泥制成品、纸类、食物、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡胶、弹药等各种材料的切割。

水切割的用途主要有三个：一是切割非可燃性材料，如大理石、瓷砖、玻璃、水泥制品等材料，这是热切割无法加工的材料；二是切割可燃性材料，如钢板、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡胶等，以往的热切割也可以加工这些材料，但容易产生燃烧区和毛刺，水切割加工则不会产生，并且被切割材料的物理、机械性能都不发生改变，这也是水切割的一大优点；三是切割易燃、易爆材料，如弹药和易燃易爆环境内的切割，这是其他加工方法无法取代的。

从水质上分，超高压水切割有纯水切割和加磨料切割两种形式。

水切割试验

硅钢片的水切割试验方案中，主要采用的设备为奥拓福水刀，该设备高压发生器（APW38037Z-09A）采用整套美国（Accustream Inc）原装进口增压器，控制系统采用PLC取代继电器，与电脑实现通讯，柔性控制；切割平台（APW-2030BA）采用龙门式结构代替悬臂式结构，使切割平台更加平稳、精确；工业PC平台，基于Windows的专用水切割软件，正版WindowsXP系统支持；控制精度为±0.01mm，采用美国IWP原装进口砂管，砂粒规格为80目；工艺切割速度直线部分采用800mm/min，圆弧切割速度为300mm/min;硅钢片厚度为0.5mm。

试验后，产品落入切割平台的水槽中，捞出后烘干，再检查尺寸，其结果只有圆孔切割时的入刀处有超差，明显感觉呈椭圆，主要是编程时进刀过快所致。再次试验时此种现象消失，毛刺小于0.05mm，完全可以不加修磨就叠装，其余全部达到图纸要求。

结束语

通过硅钢片的水切割工艺试验表明，采用正确的切割工艺参数，严格控制水质和沙粒大小，控制好圆弧的入口速度与方向，就可以获得理想的产品质量。采用水切割具有速度快、质量好、节约成本，而且方便产品修改的优点。尤其是新产品的试制更为方便，不需模具，极大程度上缩短了生产准备周期，减少了新产品的前期投入，效果令人满意。

——摘自《钣金与制作》 2012年第6期