Gli avvolgimenti del rotore sono costituiti da barre del rotore che passano attraverso il rotore da un'estremità all'altra e sono collegati tra loro da un anello di cortocircuito su ciascuna estremità. Una barra a cuneo del rotore è un componente importante utilizzato nella costruzione di motori elettrici e generatori e le sue forme popolari sono rettangolari o trapezoidali. È spesso realizzato in materiale altamente conduttivo come rame, lega di rame o alluminio per ridurre al minimo le perdite elettriche e garantire un efficiente trasferimento di energia. Le barre a cuneo del rotore vengono inserite nelle fessure del rotore e fissate in posizione tramite cunei. È un componente cruciale nella costruzione di motori elettrici e generatori. È progettato per resistere alle dure condizioni operative all'interno della macchina, comprese le alte temperature, la forza centrifuga e lo stress elettrico, e pertanto CuNi2Si (DIN 13388:2008-08, CW111C, numero materiale 2.0855, denominazione commerciale: NIBROFOR/K, CuNi2Si /K) è una lega di rame popolare per il profilo a cuneo del rotore.
Processo produttivo
Il controllo del processo produttivo della barra rotore in CuNi2Si è estremamente importante e deve seguire un rigoroso flusso di produzione come segue:
√ Rame, nichel, silicio e altre composizioni chimiche, fusione → analisi della composizione chimica →
√ Estrusione di lingotti → fresatura (rimozione dell'ossido) → segatura →
√ Estruso (soluzione solida, tempra in acqua, che svolge il ruolo di rafforzamento della soluzione solida) →
√ Test ad ultrasuoni →
√ Disegno in base alle dimensioni del prodotto finito→
√ Raddrizzatura → ispezione della qualità della superficie e della tolleranza dimensionale → taglio a misura →
√ Invecchiamento (ricottura a bassa temperatura, temperatura da 450 gradi a 550 gradi in meno di 4 ore) →
√ Ispezione del calibro passa e non passa e controllo delle dimensioni →
√ Test delle prestazioni meccaniche →
√ Test di infragilimento da idrogeno →
√ Test ad ultrasuoni →
√ Test con liquidi penetranti →
√ Imballaggio e stoccaggio
1 Fusione
2 Analisi delle leghe di rame e rame
3 Billette di Rame Estruso
4 Soluzione solida
5 Ispezione a ultrasuoni online
6 Trafilatura a freddo
7 Raddrizzamento
8 Invecchiamento
9 Controllo della qualità della superficie
10 Prove Meccaniche
11 Controllo della proiezione
12 Controllo della conducibilità
13 Controllo delle dimensioni
14 Test di penetrazione del colorante
15 Controllo metallografico
Processo di controllo della qualità
Ogni processo di produzione deve essere eseguito in modo controllato e ogni lotto deve essere sottoposto ad analisi chimiche e test meccanici che coprano la direzione longitudinale e verticale. Per quanto riguarda la prova non distruttiva, la prova di fessurazione superficiale basata sulla norma ISO 3452 deve essere condotta se non viene eseguita la prova con correnti parassite. Inoltre, il test a ultrasuoni al 100% dovrà essere eseguito due volte, uno dopo la soluzione solida e l'altro dopo il processo di invecchiamento, e tutti i controlli e i test dovranno essere completamente documentati con le seguenti informazioni
√ PO n.
√ Materiale
√ Lotto n
√ Dati sul trattamento termico (temperatura di indurimento)
√ Grado di funzionamento a freddo in % di calibrazione
Le informazioni di cui sopra devono essere incluse per tutta la documentazione del test di seguito:
1.Analisi dell'odore
2. La prova meccanica (almeno 2 campioni prelevati dall'inizio della barra estrusa di ciascun lotto) e la prova di trazione saranno basate su campioni prelevati sia dalla direzione longitudinale che verticale delle barre del rotore e la prova dovrebbe essere basata sulla norma ISO 6892-1. L'area di riduzione è un altro fattore importante per quanto riguarda la resistenza allo snervamento e l'allungamento.
3.Test di conducibilità Maggiore o uguale a 15 MS/m
4. Ispezione dimensionale (inizio, metà e fine del campione)
5. Controllo della rettilineità, della torsione e della qualità della superficie
Test a ultrasuoni al 6.100%, eseguito due volte uno dopo la soluzione solida e l'altro dopo il processo di invecchiamento, molti specifici
richieste su come eseguire i test ad ultrasuoni in termini di seguenti aspetti:
6.1 Volume di ispezione della barra rotore
6.2 Condizioni della superficie della barra a cuneo del rotore
6.3 Accoppiatore, che non dovrà avere alcun impatto negativo sulla qualità degli elementi esaminati e dovrà garantire una trasmissione indisturbata del suono nel pezzo di prova.
6.4 Le apparecchiature di esame devono rilasciare un intervallo di frequenza compreso tra 2,5 e 5 MHz per barre di spessore superiore a 20 mm,
1.25-2.5 MHz è consigliato per barre di spessore superiore a 100 mm. Molti parametri di prova come frequenza, dimensioni dei cristalli, tipo di onda, angolo del fascio, diffusione del fascio, lunghezza del campo vicino devono essere completamente documentati.
6.5 Procedura di esame e calibrazione
6.6 Registrazione dell'incidenza
6.7 Criteri di accettazione come perdita di riflessione della parete posteriore Maggiore o uguale a 6 dB
√ Test con liquidi penetranti, dovrà essere testato al 100% dopo il secondo ciclo di test a ultrasuoni e l'ingegnere della qualità dovrà eseguire un'ispezione visiva al 100% per verificare la qualità della superficie prima dell'imballaggio.
Design della barra del rotore
La barra del rotore ha molte opzioni di progettazione e alcune potrebbero essere sezioni semplici come quella rotonda, quadrata o rettangolare, ma possono anche essere a cuneo, a goccia e a forma di serratura nella sezione trasversale. Alcuni progetti utilizzano una struttura a doppia gabbia composta da una gabbia interna e una gabbia esterna e il materiale potrebbe essere una lega come l'ottone o altre leghe di rame complesse.
Materiale della barra del rotore
La scelta del materiale per le barre del rotore dipende da vari fattori che riguardano le condizioni operative (velocità, temperatura, carico), requisiti di conduttività elettrica, requisiti di resistenza meccanica, resistenza alla corrosione e considerazioni sui costi.
I materiali popolari sono:
√ Alluminio
√ Rame
√ Lega di rame
Perché l'invecchiamento è importante per CuNi2Si?
Prima di tutto, capiamo cos'è l'invecchiamento. L'invecchiamento in CuNi2Si si riferisce al processo di cambiamenti microstrutturali che si verificano nel tempo durante il processo di cambiamento di temperatura elevata che può influenzare in modo significativo le proprietà della lega, come durezza, resistenza e duttilità. Nel CuNi2Si, l'invecchiamento comporta tipicamente la precipitazione di una fase secondaria, nota come fase gamma, dalla soluzione solida sovrasatura. La fase gamma è una fase ricca di nichel che si forma a seguito della decomposizione della fase beta madre. Il processo di precipitazione è influenzato da vari fattori, tra cui la composizione della lega, la temperatura e il tempo. Durante l'invecchiamento, le particelle della fase gamma si nucleano e crescono all'interno della matrice beta. La crescita di queste particelle porta alla formazione di una microstruttura bifase, costituita dalla fase beta e dalla fase gamma. La dimensione, la distribuzione e la frazione volumetrica delle particelle della fase gamma svolgono un ruolo cruciale nel determinare le proprietà della lega.
Pertanto, l'invecchiamento è un processo critico nelle leghe CuNi2Si, poiché consente il controllo e la modifica della microstruttura e delle proprietà della lega. Comprendere e ottimizzare il comportamento all'invecchiamento è essenziale per progettare e produrre componenti CuNi2Si con le caratteristiche prestazionali desiderate.
Processo di invecchiamento in CuNi2Si
Ci sono tre fasi principali coinvolte:
√ Fase iniziale, le particelle della fase gamma sono piccole e distribuite in modo omogeneo all'interno della matrice beta e la lega presenta un graduale aumento di durezza e resistenza dovuto alla formazione di queste particelle.
√ Fase intermedia, le particelle della fase gamma continuano a crescere e ad ingrossarsi e la lega raggiunge il picco di durezza e resistenza durante questa fase. Mentre, l’aumento della dimensione delle particelle e della frazione volumetrica portano ad una diminuzione della duttilità.
√ Fase di invecchiamento eccessivo, le particelle della fase gamma diventano eccessivamente grandi e instabili e ciò porta a una diminuzione della durezza e della resistenza a causa dell'ingrossamento e dell'agglomerazione delle particelle. La duttilità può anche iniziare a migliorare man mano che le particelle diventano più distanziate.
Il comportamento all'invecchiamento di CuNi2Si può essere personalizzato controllando la composizione della lega, i parametri del trattamento termico e la velocità di raffreddamento. Ottimizzando il processo di invecchiamento, è possibile ottenere la combinazione desiderata di proprietà, come elevata resistenza, buona duttilità e resistenza all'usura, per applicazioni specifiche. La temperatura e la durata dell'invecchiamento per le leghe CuNi2Si dipendono dalla composizione specifica della lega e dalle proprietà richieste.
Importanti parametri di invecchiamento
1.Temperatura di invecchiamento:
1.1 La temperatura di picco di invecchiamento è la temperatura alla quale la lega raggiunge la massima durezza e resistenza. Per le leghe CuNi2Si, la temperatura di picco di invecchiamento varia tipicamente da 450 gradi a 550 gradi (da 842 gradi F a 1022 gradi F).
1.2 L'invecchiamento eccessivo si verifica a temperature superiori alla temperatura di picco dell'invecchiamento. A queste temperature, le particelle della fase gamma diventano eccessivamente grandi e instabili, portando a una diminuzione della durezza e della resistenza, e la temperatura di invecchiamento eccessivo per le leghe CuNi2Si è tipicamente intorno ai 600 gradi (1112 gradi F).
2.Durata dell'invecchiamento
2.1 Il tempo di invecchiamento di picco è la durata necessaria affinché la lega raggiunga la sua massima durezza e resistenza alla temperatura di picco di invecchiamento. Per le leghe CuNi2Si, il tempo di invecchiamento massimo varia tipicamente da 1 a 4 ore.
2.2 Il sovrainvecchiamento si verifica quando la lega viene mantenuta alla temperatura di sovrainvecchiamento per un periodo prolungato e dipende dal livello desiderato di rammollimento e dalla composizione specifica della lega.
È importante notare che il comportamento all’invecchiamento delle leghe CuNi2Si può variare a seconda di fattori quali la composizione della lega, la storia del trattamento termico e la velocità di raffreddamento. Pertanto, comunica a Fabmann la lega specifica e le applicazioni desiderate, in modo che possiamo progettare i parametri di invecchiamento ottimali per te.
Dimensioni della barra del rotore
Le dimensioni dei cunei del rotore e i profili dei cunei del rotore sono correlati, poiché i cunei vengono utilizzati per mantenere le barre in posizione nelle fessure del rotore. Le dimensioni dei cunei del rotore e delle barre del rotore sono importanti perché influiscono sulle prestazioni del motore, e l'altezza dei cunei influisce sulla coppia del motore, mentre la lunghezza dei cunei influisce sull'efficienza del motore, mentre la larghezza del profilo del cuneo influisce sulla potenza del motore. capacità di trasporto di corrente. Pertanto, gli ingegneri elettrici possono progettare motori che soddisfano requisiti prestazionali specifici selezionando dimensioni specifiche dei cunei e delle barre del rotore. Fabmann può soddisfare le vostre esigenze in termini di fabbricazione personalizzata di profili e barre di cuneo del rotore, inoltre disponiamo di un rigoroso processo di produzione per fornire barre del rotore costanti e di alta qualità.
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