CN115255707A - 一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，涉及电机加工技术领域，包括以下步骤：1)降低钢定子铁芯原材料成分中的Si的含量，提高Al的含量；2)在钢定子铁芯原材料表面涂上绝缘层；3)将钢定子铁芯原材料加工为多个分段铁芯，所述分段铁芯上设有焊缝槽，各个分段铁芯经过180°旋转之后冲压铆接形成第一工件，第一工件上的焊缝槽连续形成焊道凹槽；4)采用氩弧焊立焊的方式对第一工件进行焊接形成第二工件；5)第二工件在保温罩中进行缓慢降温形成目标刚钢定子铁芯。可以有效的提高定子铁芯生产效率、提高焊缝质量、降低质量损失；同时此方法也适用于不同电机加工行业的无取向电工钢定子铁芯焊接工艺生产过程。
Description
技术领域
本申请涉及电机加工技术领域，尤其涉及一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法。
背景技术
无取向电工钢广泛应用于工业电机及新能源驱动电机等行业，其中电机的定子、转子铁芯在制备过程中，需要由电工钢片在冲床上经过冲压、铆接成型，根据各类电机的设计不同，定转子铁芯具有不同的形状、尺寸以及生产工艺；针对新能源驱动电机领域，由于驱动电机转速高、电机工作环节复杂、安全性能要求高，因此新能源驱动电机用的定子铁芯在冲压铆接的基础上，通常会采用焊接的方式进行再次加固，以确保新能源驱动电机性能稳定可靠和安全性能。
新能源驱动电机用的定子铁芯在焊接过程中，经常会出现焊缝开裂、焊缝歪斜不饱满、焊缝气孔等问题，焊缝质量不良率高于20％以上，导致铁芯焊缝需要二次焊接，不仅影响生产效率及连续性，还对整机性能产生影响，因此需要一种有效的方法来提高无取向电工钢定子铁芯的焊接性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，以解决现有技术中存在的技术问题：即如何解决定子铁芯在焊接过程中，经常会出现焊缝开裂、焊缝歪斜不饱满、焊缝气孔的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
本申请实施例的第一方面提供了一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，包括以下步骤：
1)降低钢定子铁芯原材料成分中的Si的含量，提高Al的含量；
2)在钢定子铁芯原材料表面涂上绝缘层；
3)将钢定子铁芯原材料加工为多个分段铁芯，所述分段铁芯上设有焊缝槽，各个分段铁芯经过180°旋转之后冲压铆接形成第一工件，第一工件上的焊缝槽连续形成焊道凹槽；
4)采用氩弧焊立焊的方式对第一工件进行焊接形成第二工件；
5)第二工件在保温罩中进行缓慢降温形成目标刚钢定子铁芯。
在一些实施例中，步骤1)中钢定子铁芯原材料的碳含量为：0～0.004％，硅含量为：2.2％～3.0％，锰含量为：0.1％～1.2％，铝含量为：0.5％～1.2％，硫含量为：0～0.1％，钛含量为0～0.005％，铌含量为0～0.005％，余量为铁和杂质。
在一些实施例中，步骤3)中的分段铁芯采用高速冲床及级进模进行冲压铆接。
在一些实施例中，步骤3)中铆接后的第一工件采用压力机压紧，压紧力保持在10-15MPa。
在一些实施例中，步骤4)中氩弧焊立焊的方法为，焊枪与第一工件保持90°夹角和1.5mm间距，并采用采用15L/min氩气进行焊接保护，焊接时对第一工件施加焊接压力，焊接压紧力0.1-1Mpa。
在一些实施例中，步骤4)焊枪同时对焊缝槽进行焊接，焊接速度均匀保持在2.5-3mm/s，焊接电流保持在100-150A。
在一些实施例中，步骤2)中的绝缘层的主要成分包括树脂和无机盐，绝缘层厚度为0.2μm-0.4μm。
由上述技术方案可知，本申请至少具有如下优点和积极效果：
本申请中的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，通过修改电工钢合金成分及表面涂层、定子设计及焊接参数的优化，有效改善定子铁芯焊接质量。这种方法不仅可以有效的提高定子铁芯生产效率、提高焊缝质量、降低质量损失；同时此方法也适用于不同电机加工行业的无取向电工钢定子铁芯焊接工艺生产过程。
本申请中的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，将钢定子铁芯分段成多个分段铁芯可有效减少定子铁芯高度差，从而减少铁芯回弹力，通过设置焊道凹槽减少焊缝的受力不均，保证焊缝质量及强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据实施例的加工出的定子铁芯的主视图；
图2为根据实施例的加工出的定子铁芯的俯视图。
附图标记说明如下：1、分段铁芯；2、焊道凹槽。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1。
图1是本申请一实施例中的加工出的定子铁芯的结构示意图，如图所示，一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，包括以下步骤：
1)降低钢定子铁芯原材料成分中的Si的含量，提高Al的含量；
2)在钢定子铁芯原材料表面涂上绝缘层；
3)将钢定子铁芯原材料加工为多个分段铁芯1，所述分段铁芯1上设有焊缝槽，各个分段铁芯经过180°旋转之后冲压铆接形成第一工件，第一工件上的焊缝槽连续形成焊道凹槽2；
4)采用氩弧焊立焊的方式对第一工件进行焊接形成第二工件；
5)第二工件在保温罩中进行缓慢降温形成目标刚钢定子铁芯。
将钢定子铁芯分段成多个分段铁芯可有效减少定子铁芯高度差，从而减少铁芯回弹力，通过设置焊道凹槽减少焊缝的受力不均，保证焊缝质量及强度。
在本实施例中，步骤1)中钢定子铁芯原材料的碳含量为：0～0.004％，硅含量为：2.2％～3.0％，锰含量为：0.1％～1.2％，铝含量为：0.5％～1.2％，硫含量为：0～0.1％，钛含量为0～0.005％，铌含量为0～0.005％，余量为铁和杂质。在无取向电工钢中，Si和Al都能够提高电阻率使晶粒长大，降低损耗。新能源汽车用无取向电工钢通常采用提高Si和Al含量的方式降低电工钢高频铁损，提高驱动电机整机效率，但Si与氧的结合能力比铁强，在焊接时容易生产低熔点的硅酸盐，增加熔渣和融化金属的流动性，降低电工钢基体的可焊接性。Al相比Si而言，在相同焊接参数条件下能够显著提高熔池深度，提升电工钢的可焊接性。
在本实施例中，步骤2)中的绝缘层的主要成分包括树脂和无机盐，绝缘层厚度为0.2μm-0.4μm。起到表面绝缘的作用，涂层中的树脂及无机盐组分与电工钢机体相比，在焊机过程中会导致焊接气泡，不利于焊接质量的提高，因此需要在确保电工钢表面具有1.5Ω·cm2/片的前提下，尽量减少涂层厚度，提高焊接质量。
在本实施例中，步骤3)中的分段铁芯采用高速冲床及级进模进行冲压铆接。
在本实施例中，步骤3)中铆接后的第一工件采用压力机压紧，压紧力保持在10-15MPa。
在本实施例中，步骤4)中氩弧焊立焊的方法为，定焊枪与第一工件保持90°夹角，1.5mm间距，并采用采用15L/min氩气进行焊接保护，焊接时应对定子铁芯施加焊接压力，焊接压紧力0.1-1Mpa，能够消除铁芯铆接缝隙的最小值为宜，确保焊接完成后焊缝受到最小的回弹力。焊枪同时对焊缝槽进行焊接，焊接速度均匀保持在2.5-3mm/s，焊接电流可根据焊缝熔池深度、焊接饱满度及焊缝质量进行调节，焊接电流保持在100-150A。
在本实施例中，步骤5)中的在保温罩中进行缓慢降温，应避免焊缝完成后直接将铁芯放置在寒冷环境中，减少焊缝温度骤降导致的焊缝开裂问题。
在本申请的具体实施过程中，新能源驱动电机用本加工方法进行加工，按照Si含量2.5％,Al含量0.8％，电磁性能满足产品设计要求，表面绝缘涂层为铬酸盐半有机成分，涂层厚度0.3μm；定子铁芯外径280mm，铁芯高度240mm，4段式6道焊缝设计，定子铁芯下线后4段铁芯间隔旋转180°铆接，采用14MPa对铁芯压紧；焊接参数采用15L/min氩气，焊接压紧力0.5Mpa，焊接速度为2.6mm/s，焊接电流120A，铁芯完成焊接后，6道焊缝均整齐饱满，无沙眼气泡，焊缝强度测试试验，焊缝无开裂，焊缝强度达到质量设计要求。
在本申请的具体实施过程中，新能源驱动电机用本加工方法进行加工，按照Si含量2.8％,Al含量0.5％，电磁性能满足产品设计要求，表面绝缘涂层为铬酸盐半有机成分，涂层厚度0.3μm；定子铁芯外径200mm，铁芯高度120mm，2段式4道焊缝设计，定子铁芯下线后，将1段铁芯旋转180°，铆接成整体，采用13MPa对铁芯压紧；；焊接参数采用15L/min氩气，焊接压紧力0.3Mpa，焊接速度为2.8mm/s，焊接电流130A，铁芯完成焊接后，4道焊缝均整齐饱满，无沙眼气泡，焊缝强度测试试验，焊缝无开裂，焊缝强度达到质量设计要求。
由上述技术方案可知，本申请至少具有如下优点和积极效果：
本申请中的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，通过修改电工钢合金成分及表面涂层、定子设计及焊接参数的优化，有效改善定子铁芯焊接质量。这种方法不仅可以有效的提高定子铁芯生产效率、提高焊缝质量、降低质量损失；同时此方法也适用于不同电机加工行业的无取向电工钢定子铁芯焊接工艺生产过程。
本申请中的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，将钢定子铁芯分段成多个分段铁芯可有效减少定子铁芯高度差，从而减少铁芯回弹力，通过设置焊道凹槽减少焊缝的受力不均，保证焊缝质量及强度。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)降低钢定子铁芯原材料成分中的Si的含量，提高Al的含量；
2)在钢定子铁芯原材料表面涂上绝缘层；
3)将钢定子铁芯原材料加工为多个分段铁芯，所述分段铁芯上设有焊缝槽，各个分段铁芯经过180°旋转之后冲压铆接形成第一工件，第一工件上的焊缝槽连续形成焊道凹槽；
4)采用氩弧焊立焊的方式对第一工件进行焊接形成第二工件；
5)第二工件在保温罩中进行缓慢降温形成目标刚钢定子铁芯。
2.根据权利要求1所述的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，其特征在于，步骤1)中钢定子铁芯原材料的碳含量为：0～0.004％，硅含量为：2.2％～3.0％，锰含量为：0.1％～1.2％，铝含量为：0.5％～1.2％，硫含量为：0～0.1％，钛含量为0～0.005％，铌含量为0～0.005％，余量为铁和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，其特征在于，步骤3)中的分段铁芯采用高速冲床及级进模进行冲压铆接。
4.根据权利要求1所述的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，其特征在于，步骤3)中铆接后的第一工件采用压力机压紧，压紧力保持在10-15MPa。
5.根据权利要求1所述的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，其特征在于，步骤4)中氩弧焊立焊的方法为，焊枪与第一工件保持90°夹角和1.5mm间距，并采用采用15L/min氩气进行焊接保护，焊接时对第一工件施加焊接压力，焊接压紧力0.1-1Mpa。
6.根据权利要求1所述的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，其特征在于，步骤4)焊枪同时对焊缝槽进行焊接，焊接速度均匀保持在2.5-3mm/s，焊接电流保持在100-150A。
7.根据权利要求1所述的一种无取向电工钢定子铁芯的加工方法，其特征在于，步骤2)中的绝缘层的主要成分包括树脂和无机盐，绝缘层厚度为0.2μm-0.4μm。
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