چه نوع فولاد برقی موجود است؟

کویل فولادی برق فولادی GNEE

فولاد الکتریکی دانه گرا (GOES)

فرآیند تولید GOES توسط محقق آمریکایی نورمن پی گاس در دهه 1930 توسعه یافت. یک ورق فولادی به روش خاصی نورد می شود (به اصطلاح با کاهش ضخامت بحرانی)، که دانه های دانه هایی را ایجاد می کند که با جهت نورد هماهنگ هستند. در طی عملیات حرارتی بعدی و تبلور مجدد، دانه ها از دانه ها رشد می کنند تا زمانی که کل حجم را پر کنند.

بنابراین هر دانه در یک راستا قرار می گیرد و خواص مغناطیسی در امتداد جهت غلتش به حداکثر می رسد که به آن جهت "مغناطیسی آسان" نیز گفته می شود. (مغناطیس در 90 درجه به این جهت "سخت" و در 60 درجه "سخت ترین" است - نتیجه مستقیم جهت گیری دانه). این بدان معنی است که GOES در کاربردهایی که شار مغناطیسی باید در یک جهت خاص هدایت شود بسیار مفید است، به عنوان مثال در یک عضو ترانسفورماتور.

GOES معمولاً حاوی حدود 96.5٪ آهن، 3٪ سیلیکون و 0.5٪ عناصر دیگر است. سیلیکون تلفات را کاهش می دهد و به رشد دانه کمک می کند. از نقطه نظر مغناطیسی، مقدار بهینه سیلیکون در واقع 6.5٪ است، جایی که تلفات حتی کمتر است، نفوذپذیری به حداکثر می رسد و فولاد مغناطیسی انقباض را نشان نمی دهد، که علت اصلی نویز صوتی تولید شده توسط ترانسفورماتورها است. با این حال، فولاد با محتوای 6.5٪ سیلیکون به قدری شکننده است که نمی توان آن را به صورت مکانیکی برش داد یا پانچ کرد، بنابراین باید با لیزر یا با استفاده از تکنیک های تخصصی دیگر برش داده شود. یک روش جایگزین این است که مواد سیلیکونی معمولی 3٪ را برش دهید و بعد از برش دادن سیلیکون بیشتری به آن تزریق کنید.

در طول سال‌ها، تغییرات و بهبودهای زیادی در فرآیند تولید GOES صورت گرفته است که مهم‌تر از همه منجر به کاهش تلفات به میزان ده یا بیشتر شده است. فرآیند تولیدی که در حال حاضر استفاده می شود دارای بیش از 20 مرحله است که به این معنی است که GOES بسیار گرانتر از فولاد ساختمانی است. با این حال هنوز بسیار ارزان تر از سایر جایگزین های مغناطیسی مانند آلیاژهای نیکل و کبالت است.

یکی از راه هایی که در آن عملکرد مغناطیسی GOES افزایش یافته است، افزودن یک لایه پوشش ویژه است که باعث ایجاد تنش کششی بر روی سطح ورق می شود. این امر نفوذپذیری GOES را بهبود می بخشد و تلفات را کاهش می دهد. نتیجه این است که فولاد ساخته شده به این روش می تواند در مغناطیسی بالاتر (B) نسبت به گریدهای معمولی کار کند. این فرآیند اغلب با نام تجاری ثبت شده آن "Hi-B" شناخته می شود.

همچنین آزمایشات آزمایشگاهی فولاد به اصطلاح "دو گرا" انجام شده است که دارای دو جهت "آسان" متعامد است که با رشد دانه مناسب به دست آمده است. با این حال، فرآیند تولید برای این کار حتی گران‌تر است و این ماده هنوز یک کاربرد تجاری حجمی پیدا نکرده است.

ضخامت های غالب برای GOES تجاری مورد استفاده {{0}}.35 میلی متر (ارزان ترین)، 0.27 میلی متر و 0.23 میلی متر (گران ترین) است. قیمت معمولاً چند دلار آمریکا در هر کیلوگرم است.

فولاد الکتریکی غیر جهت دار (NOES)

در NOES دانه ها بسیار کوچکتر هستند، معمولا کمتر از 0.1 میلی متر. آنها در جهت خاصی جهت گیری نمی کنند. کاملاً برعکس - آنها باید تا حد امکان به طور تصادفی توزیع شوند تا تقارن بارگذاری فراهم شود. این به این دلیل است که NOES در هسته‌های ماشین‌های دوار که در آن شار مغناطیسی می‌چرخد و موقعیت خود را همیشه در "دندان" لمینیت‌ها تغییر می‌دهد، استفاده می‌شود. فرآیند تولید ساده‌تر از GOES است و بنابراین فولاد ارزان‌تر است - معمولاً کمتر از نصف قیمت.

از آنجایی که NOES در ورق های ضخیم تر ({0}}.35 میلی متر و بیشتر) تولید می شود، پانچ کردن دشوارتر است و تغییر شکل ها و تنش های مکانیکی بیشتری در طول برش ایجاد می شود. این عملکرد مغناطیسی را کاهش می دهد و همیشه نمی توان آن را تحمل کرد. در این موارد، لمینیت ها باید پس از برش آنیل شوند تا خواص مغناطیسی آنها بهبود یابد. در نتیجه NOES در دو نوع اصلی موجود است: کاملاً فرآوری شده که نیازی به بازپخت مجدد ندارد و نیمه فرآوری شده که برای آنها عملیات حرارتی نهایی لازم است.

عامل مهم دیگر نیز محتوای سیلیکون است. افزودن سیلیکون کمی مغناطیس اشباع را کاهش می دهد. این در ماشین های چرخشی که در آن دندان ها ممکن است تحت شرایط اشباع کار کنند، مهم است. گشتاور مکانیکی ماشین دوار متناسب با مربع مغناطیسی است، بنابراین حتی یک بهبود کوچک در مغناطیسی برای افزایش قابل توجه گشتاور در نتیجه قابل توجیه است. به همین دلیل، وقتی عملکرد مکانیکی از اهمیت بالایی برخوردار است، محتوای سیلیکون اغلب به سطوح بسیار پایین‌تری کاهش می‌یابد (گاهی اوقات حتی زیر 0.5%). این امر گشتاور را بهبود می بخشد، اما البته باعث تلفات جریان گردابی بیشتر می شود که تنها با کاهش ضخامت لایه های مورد استفاده قابل کاهش است.

NOES اغلب برای ترانسفورماتورهای ارزان قیمت کوچک برای لوازم خانگی استفاده می شود، جایی که قیمت دستگاه عامل مهمی است.