CRGO-Laminatqualitäten (M0/M2/M3/M4/M5): wie man GOES-Datenblätter liest

Wenn Sie sich nur an eine Sache erinnern, dann an diese: M0/M2/M3/M4/M5 sind nur Geschichten über Dicke und Verlustfenster, und die GOES-Datenblätter sind die eigentliche Schrift. Der Grad auf dem Laminierungsetikett ist eine Kurzform. Das Datenblatt sagt Ihnen, was Sie tatsächlich bekommen und wofür Sie tatsächlich in Watt pro Kilogramm und Millimeter bezahlen.

1. Warum "M3" immer noch auftaucht, obwohl die Welt zu IEC-Codes übergegangen ist

Offiziell, kornorientiertes Elektroband ist heute durch die IEC 60404-8-7 definiert, wobei die Klassen nach Dickenbereichen wie 0,20, 0,23, 0,27, 0,30 und 0,35 mm und Verlustgrenzen bei einer bestimmten Induktion, in der Regel 1,7 T, gegliedert sind.

In der Praxis spricht man bei Transformatoren immer noch von "M3-Kern", "M4-Kern" und so weiter. Die alte Sprache der AISI M-Serie weigert sich zu sterben, weil sie drei Dinge in einem kompakten Etikett enthält: eine Nenndicke, einen ungefähren Kernverlust und eine Vorstellung davon, wo dieses Material in der Kosten- und Leistungsskala steht.

Am Ende haben Sie also ein modernes GOES-Datenblatt voller Codes wie M108-23 oder 23JGSE075, während auf Ihrer Zeichnung oder Anfrage "CRGO M4, 0,27 mm" steht. Die Aufgabe besteht darin, diese beiden Welten miteinander zu verbinden, ohne mit der Hand zu fuchteln.

2. Was "M0 / M2 / M3 / M4 / M5" wirklich verschlüsselt

Bei den klassischen Laminierungssorten geht es hauptsächlich um die Dicke, wobei die Verlustleistung eher angedeutet als vollständig angegeben wird. Eine vereinfachte Ansicht, die sich an den typischen GOES-Angeboten der großen Hersteller orientiert, sieht wie folgt aus.

Diese Zahlen variieren je nach Stahlwerk und Stahlgeneration; sie sind Richtwerte und keine Kaufspezifikation. Der Punkt ist: Das "M"-Label gibt nur eine Bandbreite an. Auf dem Datenblatt finden Sie das genaue Verlustfenster, das Ihr Lieferant tatsächlich garantiert.

3. Die Namenszeile: Entschlüsselung moderner GOES-Grade-Codes

Bevor Sie einen Blick auf die Tabellen im Datenblatt werfen, finden Sie das meiste, was Sie brauchen, bereits im Sortennamen selbst. Verschiedene Mühlen verwenden unterschiedliche Alphabete, aber die Struktur ist ähnlich.

Nehmen wir einen Code im Aperam-Stil wie "M108-23". Das Muster ist in den Notizen der Industrie gut dokumentiert: "M" für Elektroband, "108" für den spezifischen Verlust bei 1,7 T multipliziert mit 100, "23" für die Dicke in Millimetern multipliziert mit 100. M108-23 ist also ein 0,23 mm dickes Band mit einem P1,7/50 von etwa 1,08 W/kg.

Wenn man ein zusätzliches Zeichen hinzufügt, ändert sich die Geschichte ein wenig. Ein Code wie "M120-30P5" wurde beschrieben als: Elektrostahl, 1,20 W/kg bei 1,7 T, 0,30 mm Dicke, hochpermeable Familie ("P") und eine Frequenzkennung. Bei der letzten Ziffer handelt es sich in der Regel um eine interne Vereinbarung über 50 oder 60 Hz, die Sie in der Tabelle noch bestätigen.

Vergleichen Sie dies nun mit einem IEC-konformen GOES-Code wie "M130-30" in einer Datenblatt-Tabelle. Auch hier steht 130 für den Verlustpegel bei 1,7 T und 30 für die Dicke. Die alte Laminierungsbezeichnung "M5" wird dann zu einem vagen Anhaltspunkt: Wahrscheinlich ist etwas wie M130-30 gemeint, aber überprüfen Sie die tatsächlichen Zahlen.

Sobald Sie dieses Muster lesen, hört die Titelseite eines Datenblatts auf, ein Markenzeichen zu sein, und verwandelt sich in eine kompakte numerische Zusammenfassung.

4. Der Magnettisch: Was für einen Designer wirklich wichtig ist

In den meisten GOES-Datenblättern sind die Garantien um einige Standardpunkte herum angeordnet. Die Bezeichnungen variieren leicht, aber die Struktur ist bei allen Herstellern gleich.

Zuerst die Spalten mit den Kernverlusten. Sie werden Bezeichnungen wie P1.5/50, P1.7/50 oder P15/50 finden. Sie alle beziehen sich auf den Gesamtverlust pro Kilogramm bei einer bestimmten Induktion (1,5 oder 1,7 T) und Frequenz (50 Hz oder 60 Hz). In chinesischen und JIS-Blättern wird dies oft explizit angegeben, z. B. dass P15/50 der Verlust bei 1,5 T und 50 Hz und P10/400 bei 1,0 T und 400 Hz ist.

Es folgen Spalten mit der Flussdichte. Sie werden B8, B50 oder "magnetische Polarisation bei 800 A/m" sehen. IEC- und JIS-basierte Blätter garantieren in der Regel ein Minimum von B50 (Flussdichte bei 5000 A/m) und manchmal B8 bei 800 A/m. Hochpermeable Sorten erhöhen diese Werte bei gleichem Feld ein wenig, was sich direkt im Erregerstrom und der Kurzschlussimpedanz niederschlägt.

Das Kleingedruckte ist wichtig. Einige Tabellen enthalten nur "garantierte Werte bei 1,7 T, 50 Hz" und geben 1,5 T und 60 Hz als typische Werte an. Andere garantieren beide Werte. Einige geben an: "wie geschert", andere: "nach Spannungsarmglühen bei 750 °C für 2 Stunden" oder ähnlich. Diese eine Zeile entscheidet darüber, ob Ihr fertiger Kern nach dem Stanzen oder Schneiden und dem Ausglühen der mechanischen Spannungen tatsächlich die Werte erfüllt.

Wenn also jemand sagt: "Wir haben M3 verwendet", sollten Sie wirklich wissen, welche dieser Bedingungen er meint.

5. Geometrie, Laminierfaktor, Beschichtung: die Teile, die die Leute überfliegen und dann von ihnen gebissen werden

Unterhalb der magnetischen Tabelle sind die Datenblätter nach Dicke, Breite, Laminierfaktor und Beschichtung geordnet. Leicht zu übersehen. Gefährlich, sie zu überspringen.

Die Dicke ist in der Regel klar: 0,23, 0,27, 0,30, 0,35 mm usw., in Übereinstimmung mit den Nennwerten der IEC 60404-8-7. Achten Sie jedoch auf die Toleranzen und den "Lieferbereich". Eine Sorte kann nominell 0,23 mm betragen, aber tatsächlich innerhalb von ±0,025 mm geliefert werden. Wenn Ihr Fenster und Ihre Stapelhöhe eng sind, ist dieser Toleranzbereich wichtiger als das Modell, das Sie bei der Verlustberechnung verwendet haben.

Der Laminierungsfaktor steht in einer anderen Spalte: Typische GOES-Bleche garantieren Werte um 94,5-96 % nach der Beschichtung. Wenn Sie einen Kern mit einer naiven "100 % Stahl"-Stapelhöhe entwerfen, werden Sie entweder zu wenig Fenster oder zu wenig Flussmittel haben. In guten Datenblättern wird der Laminierungsfaktor nach Dicke angegeben; Ihr CAD-Modell sollte diese Zahlen verwenden, nicht eine allgemeine Konstante.

Der Beschichtungstyp wird in der Regel als C-5, ASTM C-5" oder gleichwertig angegeben. Dies definiert die interlaminare Isolationsfestigkeit und auch die Stanzbarkeit. In europäischen und brasilianischen Broschüren werden GOES-Familien mit spezifischen Beschichtungen und "Easy Punch"-Optionen aufgeführt, mit klaren Tabellen der entsprechenden Laminierungsfaktoren und Kernverlustbereiche.

Ein letzter ruhiger Abschnitt ist die Zeile "Verarbeitungsbedingung": vollständig verarbeitet vs. halbverarbeitet, und ob Verluste im gescherten Zustand oder nach Ihrem eigenen Glühzyklus garantiert sind. Wenn Sie diese Zeile nicht lesen, stellen Sie häufig fest, dass Ihre montierten Kerne einige zehn Prozent über dem angegebenen P1,7/50 liegen.

6. Zuordnung von Datenblättern zu Laminierungssorten: praktische Beispiele

Wenn Sie ein Datenblatt vor sich haben und eine Anfrage, auf der "CRGO M4 0,27 mm" steht, besteht die eigentliche Aufgabe darin, einen modernen Sortencode zu wählen, der verlustfrei und kostengünstig ist.

Das Datenblatt bietet die folgenden konventionellen GOES-Sorten an (Zahlen vereinfacht und gerundet aus einem typischen Satz): Dicke 0,23 mm, Sorten M108-23 und M117-23; Dicke 0,27 mm, Sorten M112-27 und M125-27; Dicke 0,30 mm, Sorten M130-30 und M140-30; Dicke 0,35 mm, Sorte M150-35.

Eine Laminierungsspezifikation von "M3, 0,23 mm" bedeutet in der Regel so etwas wie M108-23 oder M117-23. Die M-Zahl in diesem modernen Code gibt genau an, wie aggressiv die Verlustgrenze ist; ein Wert von 108 ist strenger als ein Wert von 117. Wenn der Entwurf auf einer älteren 1,5 T-Referenz basiert, müssen Sie überprüfen, ob P1,5/50 für die von Ihnen gewählte Sorte auf oder unter dem historischen M3-Fenster liegt, nicht nur auf der 1,7 T-Zahl.

Bei "M4, 0,27 mm" handelt es sich um 0,27-mm-Sorten mit P1,7/50 um 1,12-1,25 W/kg. M112-27 passt gut in dieses Muster; M125-27 bietet ein kleineres Fenster. Ihre Wahl hängt davon ab, ob der Benutzer ein traditionelles M4 erwartet oder ob er mit einem höheren Verlustgrad zufrieden ist, der mechanisch noch passt.

"M5, 0,30 mm" entspricht wiederum 0,30-mm-Produkten mit P1,7/50 um 1,30-1,40 W/kg und P1,5/50 um 0,9-1,0 W/kg. Je moderner der Stahl ist, desto mehr verbessern sich diese Zahlen im Vergleich zu den alten AISI-Grenzwerten, so dass man oft eine M5-Dicke erhält, die näher an den älteren M4-Verlusten liegt.

Sobald Sie diese Zuordnung im Kopf haben, sind die alten Buchstaben nicht mehr geheimnisvoll. Sie werden zu unscharfen Zwängen, die man mit konkreten Datenblatteinträgen abgleicht.

7. Lesen der Testbedingungen wie ein Ingenieur, nicht wie ein Marketingfachmann

In den Datenblättern von GOES wird fast immer die für die Messung von Kernverlust und Flussdichte verwendete Prüfnorm angegeben. Sie werden Verweise auf IEC 60404-2 und -3, JIS C 2550-1, JIS C 2556, ASTM A343 oder ASTM A677 finden.

Zwei Details sind für Konstrukteure wichtig. Erstens: Wurde das Band nur in Walzrichtung oder in einer Mischung aus Walz- und Querschnitten geprüft. Bei Verteilertransformatoren wirkt sich dies auf Dinge wie Stufenüberlappungen und Gehrungsverbindungen aus, bei denen der Fluss rotiert; die Hersteller messen manchmal an gemischten Proben, um dieses Verhalten zu imitieren.

Zweitens: Sind die Proben vor der Messung spannungsfrei geglüht worden? In einigen GOES-Datenblättern wird ausdrücklich angegeben, dass die Werte nach dem Glühen bei z. B. 750 °C für 2 Stunden in neutraler Atmosphäre ermittelt wurden. In anderen steht "wie geschert". Der Unterschied kann mehrere Zehntel Watt pro Kilogramm bei 1,5 T betragen. Ihr firmeninterner Laminierungsprozess muss dem entsprechen, was das Werk angenommen hat, oder Sie ändern die Sicherheitsmarge im Design.

Aus diesem Grund ist jede allgemeine Aussage wie "M3 beträgt 1,0-1,3 W/kg bei 1,5 T" nur ein grober Richtwert. Ohne das Prüfverfahren ist sie nicht direkt mit dem Datenblatt in Ihrer Hand vergleichbar.

8. Hi-B, domain-refined und laser-scribed: wie sie sich in die Noten schleichen

Viele GOES-Produktlinien umfassen jetzt hochpermeable und domänenveredelte Varianten: Hi-B, lasergeritzt, mechanisch geritzt und Kombinationen. In den Datenblättern sind diese als separate Sortenfamilien mit niedrigeren P1,7/50- und oft höheren B8/B50-Werten aufgeführt.

Einige Werke weisen diese als unterschiedliche Präfixe aus, wie z. B. JGH oder JGHE in den Katalogen von JFE, wobei der Kernverlust bei 1,7 T in den Bereich von 0,7-0,9 W/kg bei 0,23 mm Dicke fällt. Andere kennzeichnen sie mit Buchstaben wie "P" im Sortencode, um hochpermeable Familien zu kennzeichnen.

Dann gibt es Angebote mit lasergeschnittenen, bereichsveredelten Materialien, die mit bestimmten Behauptungen vermarktet werden, wie z. B. einer Verringerung des Kernverlusts um einige Prozent im Vergleich zum Basismaterial bei gleicher Dicke, was in der Herstellerliteratur für die neueren 0,23-0,30 mm Materialien bestätigt wird.

Aus der Sicht der Laminierung werden diese Materialien in der Umgangssprache oft noch als "M2" oder "M3" bezeichnet, aber ihre Datenblätter liegen eindeutig in der Leistungsgruppe M0/M1. Wenn also in einer Spezifikation "M3, Hi-B" steht, ist dies in der Regel ein Code für "0,23 mm hochpermeablen, domänenveredelten Stahl mit Verlusten, die eher M0 als dem klassischen M3 entsprechen".

9. Umwandlung eines GOES-Datenblatts in eine Laminierungsspezifikation

Wenn Sie die Normen bereits kennen, ist der Arbeitsablauf einfach, auch wenn Ingenieure dies oft informell tun. Das Aufschreiben macht die Überprüfung einfacher.

Sie beginnen mit den Auslegungszahlen: Zielwert P1,5/50 oder P1,7/50, Betriebsinduktion und akzeptabler Erregerstrom. Auf dieser Grundlage entscheiden Sie, ob Sie sich im Bereich "M5 ist gut" oder "wir sind näher an M2/M0" befinden.

Dann nehmen Sie ein konkretes Datenblatt von einem Werk oder einem Dienstleistungszentrum. Sie wählen die Dickenreihe aus, die Ihren Anforderungen an die Mechanik und die Fenster entspricht. Innerhalb dieser Reihe wählen Sie die Sorte aus, deren garantierter Verlust an Ihrem Bezugspunkt bei oder unter dem Bemessungswert liegt und nicht gleich dem Wert ist.

Als Nächstes überprüfen Sie die Bedingungen: Messstandard, scherbenfrei versus geglüht, Laminierungsfaktor, Beschichtung und ob die Garantien für 50 oder 60 Hz gelten. Wenn die Garantie für 60 Hz gilt, Ihre Konstruktion aber auf 50 Hz ausgelegt ist, können Sie die Faustregel der ASTM A677 anwenden, die besagt, dass die maximalen Verluste bei 1,5 T und 50 Hz etwa das 0,79-fache des entsprechenden 60-Hz-Wertes betragen. Es ist immer noch besser, wenn das Datenblatt beide Werte direkt angibt, aber so haben Sie wenigstens eine einheitliche Skalierung.

Schließlich frieren Sie das in einer Einkaufszeile ein. Anstelle von "CRGO M4" schreiben Sie etwas wie "CRGO 0,27 mm, Güteklasse M112-27 oder besser, P1,5/50 ≤ 0,80 W/kg, gemessen nach Spannungsarmglühen gemäß JIS C 2550-1" und fügen die Referenzdatenblatt-ID hinzu. Dieser Satz ist langweilig, aber er ist präzise.

10. Ein kurzes Resümee für Menschen, die hauptsächlich in M-Nummern leben

Die alten Laminierungsgrade M0, M2, M3, M4, M5 sind nützliche gedankliche Abkürzungen, aber sie sind vage. Sie sagen "dünn" oder "dick", "gut" oder "durchschnittlich", aber nicht viel mehr.

Moderne GOES-Datenblätter, die in der IEC 60404-8-7 und den zugehörigen Messnormen verankert sind, geben ein genaues Bild: genaue Dicke, garantierter Kernverlust bei klar definierter Induktion und Frequenz, Flussdichte bei bestimmten Feldstärken, Laminierungsfaktor, Beschichtung und Verarbeitungszustand.

Wenn man erst einmal gelernt hat, die Sortencodes und die magnetischen Tabellen zu lesen, wird die Zuordnung von "M3" oder "M4" zu einer Zeile im Datenblatt fast mechanisch. Man hört auf, über Bezeichnungen zu streiten, und fängt an, in Watt pro Kilogramm und Tesla zu sprechen, wo Transformatorenkonstruktionen wirklich leben.