Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Se la geometria è ancora in movimento, Laminati motore tagliati al laser sono di solito la risposta giusta. Se la geometria è congelata e il volume è reale, laminati stampati di solito vincono. Questa parte è facile. La parte che crea problemi è quella centrale. Stesso CAD. Stessa qualità di acciaio sulla stampa. Diverso comportamento del nucleo dopo il taglio, l'impilamento, la giunzione e il rilascio alla produzione. I percorsi laser di solito eliminano l'utensileria rigida e accorciano i tempi di produzione del primo pezzo; lo stampaggio aggiunge investimenti per gli stampi e tempi di preparazione, che vengono poi ripagati con la produttività e il costo inferiore del pezzo una volta che il volume si stabilizza.
È qui che iniziano le decisioni sbagliate. I team confrontano i prezzi dei componenti troppo presto. Oppure convalidano i prototipi di laminazione del motore con il laser, quindi presumono che i laminati di produzione stampati si comporteranno come una copia più economica. Spesso non è così. Il taglio modifica il materiale in prossimità del bordo. Le bave modificano il comportamento interlaminare. La giunzione può danneggiare il rivestimento o aggiungere stress. La pila, non il foglio piatto, è ciò su cui la macchina lavora. Le revisioni della produzione si concentrano sempre sullo stesso punto: il taglio, la giunzione, la ricottura di distensione e le fasi di montaggio modificano le prestazioni magnetiche finali.
Il taglio laser acquista libertà. Nessuna fustella. Nessun ciclo di correzione della matrice. Non c'è bisogno di aspettare l'attrezzatura ogni volta che l'apertura della scanalatura, la larghezza del dente, lo spessore del ponte o la geometria della bocca cambiano di qualche decimo. Si tratta di un processo digitale, quindi il costo dell'apprendimento rimane principalmente nella programmazione, nel materiale e nel tempo macchina. Questo fa sì che le laminazioni tagliate al laser siano ideali per la costruzione di prototipi, la selezione dei progetti e le piccole tirature.
Lo stampaggio è diverso. Una volta che lo stampo è giusto, la velocità di produzione è difficile da battere. Prima che lo stampo sia giusto, può bloccare l'intero programma. L'attrezzaggio aggiunge costi iniziali e la produzione iniziale può essere ritardata di settimane mentre lo stampo viene progettato e costruito. Questo non significa che lo stampaggio sia sbagliato. Significa solo che lo stampaggio non è il luogo ideale per fare i primi passi.
Il taglio non è neutro. Il taglio meccanico introduce deformazioni plastiche e tensioni residue in prossimità del bordo. Il taglio laser può aggiungere una zona termicamente alterata e un deterioramento magnetico locale. In entrambi i casi, il materiale vicino al taglio non si comporta più come i dati nominali della lamiera riportati nel catalogo. Il lavoro pubblicato sull'acciaio elettrico mostra che il danno ai bordi può ridurre la permeabilità e aumentare la perdita vicino al bordo, con una gravità che dipende dal materiale, dallo spessore, dal percorso di taglio e dalle impostazioni del processo.
La parte scomoda è la larghezza danneggiata. Non si tratta di un numero fisso. Le ricerche in letteratura mostrano un'ampia diffusione, e questo è importante perché i denti stretti e le geometrie dense delle scanalature amplificano il problema. Alcuni rapporti su materiali tagliati al laser hanno misurato una degradazione magnetica che si estende fino a circa 18 mm dal bordo tagliato in condizioni specifiche. Un lavoro separato sui bordi tagliati ha mostrato zone interessate molto più piccole, da 1 a 1,4 mm circa, sempre in condizioni specifiche. Stesso argomento. Numeri molto diversi. Pertanto, qualsiasi semplice affermazione secondo cui un metodo va sempre bene o sempre male è poco credibile. La geometria decide molto di questo.
Ecco perché il perimetro conta più del numero di pezzi. Una laminazione con ponti stretti, denti sottili e scanalature fitte può avere una maggiore penalizzazione del bordo di taglio rispetto a un profilo più grande e più semplice realizzato con lo stesso acciaio. Gli ingegneri lo sanno nella pratica. Gli acquirenti a volte non lo sanno. Il preventivo dice “stesso materiale”. Il test del motore dice qualcos'altro.
La bava non è solo un problema di sbavatura. In un pila di laminazione, La bava può diventare un percorso di conduzione tra lastre adiacenti. Una volta che ciò accade, la perdita locale di correnti parassite interlaminari aumenta e con essa il riscaldamento locale. Gli studi sulle laminazioni di acciaio elettrico hanno considerato i cortocircuiti interlaminari causati dalle bave come un vero e proprio meccanismo di perdita, non un difetto estetico.
Questo è anche il motivo per cui l'ispezione in entrata può trarre in inganno. Un singolo foglio può sembrare accettabile. Una pila formata da molti fogli con contatti ripetuti di bave è un oggetto diverso. Se si aggiungono la pressione, la giunzione, i danni da manipolazione o le interferenze con il rivestimento, il problema diventa sempre più grave. Pertanto, quando si confrontano le laminazioni tagliate al laser con quelle stampate, bisogna porre la domanda sulla pila, non sul foglio: Cosa succede dopo la compressione, la giunzione e il montaggio?
| Fattore decisionale | Laminati tagliati al laser | Laminati stampati | Cosa convalidare prima del rilascio |
|---|---|---|---|
| Modifiche al design | Meglio quando la geometria è ancora in movimento | Meglio quando la geometria è congelata | Numero di modifiche CAD previste |
| Utensili | Nessun utensile rigido | Richiede un investimento in stampi | Volume di break-even e durata dell'utensile |
| Tempistica della prima parte | Veloce | Rallentamento all'avvio del programma | Rischio di programmazione per il prototipo o il lancio |
| Costo del pezzo a basso volume | Solitamente accettabile | Di solito è scarso una volta che l'utensileria è inclusa | Quantità di prototipi e numero di iterazioni |
| Costo del pezzo ad alto volume | Solitamente più alto | Solitamente più basso | Stabilità delle previsioni |
| Rischio di condizioni del bordo | Sensibile alle impostazioni del laser e alla densità degli elementi | Sensibile al gioco e all'usura dello stampo | Perdita di carotaggi su campioni destinati alla produzione |
| Rischio di bava | Può ancora esistere, dipende dalla qualità del taglio e dalla pulizia. | Cresce con l'usura e con i problemi di spazio | Controlli dell'isolamento e del cortocircuito delle pile |
| Produttività | Limitato | Alto | Requisito di takt effettivo |
| La migliore vestibilità | Imparare velocemente | Ripetizione veloce | Correlazione tra prototipo e percorso di lancio |
Il tavolo è la versione pulita. La versione reale è più grezza. Il laser è di solito il metodo meno rischioso per imparare. Lo stampaggio è di solito il modo più economico per ripetere. I problemi iniziano quando un programma cerca di utilizzare un processo per rispondere a domande che appartengono all'altro.
Il taglio laser è la scelta giusta quando le laminazioni dei prototipi del motore sono ancora in fase di modifica, quando sono necessarie diverse varianti di geometria in tempi rapidi o quando lo stack viene utilizzato per rispondere a domande di progettazione piuttosto che di produzione. Ciò include la messa a punto delle scanalature, le modifiche della larghezza dei denti, i controlli della larghezza dei ponti, gli esperimenti di inclinazione e i primi lavori di confronto elettromagnetico. Il laser è anche una soluzione pratica per i lotti di piccole e medie dimensioni in cui l'utensileria non si ripaga in modo netto.
Ma il laser non deve essere considerato come un prototipo neutro che sostituisce ogni successivo percorso di produzione. Se il pezzo di produzione sarà stampato, un prototipo tagliato al laser dimostra la geometria più velocemente di quanto non dimostri il comportamento in produzione. Utile, sì. Completo, no. I progetti con un elevato rapporto perimetro/area rendono questo divario più ampio. Anche gli spessori sottili possono allargarlo.
Lo stampaggio diventa la scelta migliore quando il progetto è abbastanza stabile da sopravvivere al blocco degli utensili e il volume è abbastanza elevato da recuperare il costo dello stampo. A quel punto la decisione cessa di essere principalmente una questione di flessibilità e diventa una questione di produttività, ripetibilità e prezzo del pezzo. È qui che i laminati stampati si guadagnano il loro posto.
Non c'è ancora un lasciapassare. La qualità dello stampaggio dipende dalle condizioni dello stampo, dal gioco dello stampo, dall'usura e dal controllo delle bave. Quando lo stampo invecchia, la qualità dei bordi cambia. Questo può manifestarsi in seguito come problemi di rivestimento, problemi di isolamento della pila o deriva delle perdite. La domanda giusta per la produzione non è quindi “Lo stampaggio può produrre questa forma?”. È “Lo stampaggio può continuare a produrre questa forma dopo un tempo di esecuzione reale?”. Domanda diversa. Domanda migliore.
Un semplice controllo del volume aiuta:
Volume di break-even ≈ costo dell'utensileria ÷ (costo del pezzo laser - costo del pezzo stampato)
Questa formula è fondamentale. L'errore è usarla da sola. Il vero punto di pareggio si sposta se cambia la resa, se la pulizia delle bave diventa un secondo processo, se la giunzione in pila cambia la perdita o se l'anima stampata non è più correlata al prototipo laser.
Molti errori di selezione avvengono perché la squadra si ferma al taglio. La pila deve ancora essere fissata insieme. L'incollaggio, l'incastro e la saldatura non producono lo stesso risultato magnetico. Le recensioni sulla giunzione dell'acciaio elettrico laminato evidenziano il solito compromesso: il metodo di giunzione deve mantenere l'integrità meccanica, ma può anche danneggiare il rivestimento isolante, modificare la microstruttura, introdurre tensioni residue o creare percorsi conduttivi tra le laminazioni.
Ciò significa che spesso il vero confronto non è tra laser e stampaggio. Si tratta di un percorso completo contro un altro:
Questi percorsi non sono equivalenti. Un metodo di taglio che sembra buono in sé può perdere il suo vantaggio una volta fissata la fase di giunzione. L'incastro, ad esempio, è utile dal punto di vista meccanico, ma i lavori pubblicati lo mettono in relazione con una maggiore perdita di ferro in alcuni casi. La saldatura può tenere bene il pacco, ma può anche danneggiare le proprietà magnetiche se non si controlla la zona interessata e il danno al rivestimento.
La ricottura di distensione può recuperare parte del deterioramento magnetico causato dal taglio, soprattutto dopo la lavorazione meccanica. Questo è vero. È stato osservato nelle misurazioni pubblicate. È anche facile da usare come scusa per la pianificazione. Il recupero dipende dal materiale, dal danno precedente, dal profilo di temperatura, dall'atmosfera e da ciò che è accaduto prima e dopo la ricottura. Pertanto, la ricottura deve essere convalidata come parte del percorso, non trattata come un pulsante di pulizia per un processo a monte debole.
Utilizzare le laminazioni tagliate al laser quando si sta ancora imparando il disegno.
Utilizzate le laminazioni stampate quando avete finito di imparare il progetto e siete pronti a ottimizzare la fabbrica.
Usare una build di correlazione prima del rilascio degli utensili se il percorso del prototipo e quello del lancio sono diversi.
E non convalidare solo il foglio sfuso. Convalidate la pila di laminazione dopo il taglio, dopo la giunzione e nelle condizioni in cui verrà effettivamente inserita nel motore. È qui che finisce la discussione. O ricomincia.
A volte sì, soprattutto per lotti piccoli o medi e programmi ad alto numero di pezzi. Ma non si può pensare che le laminazioni tagliate al laser corrispondano al comportamento della produzione stampata in ogni progetto, perché i danni ai bordi di taglio e la risposta alle perdite dipendono dalla geometria, dal materiale e dalle impostazioni del processo.
Di solito, sì. Lo stampaggio tende a vincere una volta che l'attrezzaggio è giustificato e la geometria è stabile. La cautela è che l'usura dello stampo, il controllo del gioco e la crescita delle bave possono modificare la qualità nel tempo, quindi il volume da solo non dovrebbe essere l'unico criterio di valutazione.
Rischio di cortocircuito interlaminare. Bave, rivestimenti danneggiati e alcuni percorsi di giunzione possono creare percorsi conduttivi tra le lastre, aumentando la perdita di corrente parassita locale e il calore. Il pezzo piatto può comunque superare l'ispezione. La pila può comunque fallire senza problemi.
No. Le caratteristiche piccole di solito peggiorano la situazione, ma qualsiasi disegno con un'alta densità di bordi può risentirne. L'ampiezza del deterioramento magnetico riportata varia molto da uno studio all'altro, ed è proprio per questo che le regole strette falliscono.
Non sempre. L'uso del laser per i primi prototipi e lo stampaggio per il lancio può essere ragionevole. Il passo mancante è la correlazione. Se il processo cambia, prima di rilasciarlo è necessario testarlo nuovamente su stack di produzione.
No, può aiutare. Non può cancellare tutte le conseguenze di un taglio o di una giunzione sbagliati o di un danno alla pila più avanti nel percorso.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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