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 il problema è la distorsione, iniziare da qui: ridurre l'apporto di calore, bloccare la pila in modo più uniforme e smettere di saldare più di quanto il giunto abbia effettivamente bisogno. Per la maggior parte pile di laminazione motore, La saldatura laser offre un margine di processo più ampio rispetto al TIG quando la stabilità dimensionale e le prestazioni magnetiche sono importanti allo stesso tempo, perché la zona riscaldata è più piccola e il danno è più facile da localizzare. Il TIG può ancora avere senso quando la resistenza del giunto è il vincolo principale, ma di solito richiede un prezzo termico maggiore. Questo prezzo si manifesta sotto forma di trazione, stress residuo, danni al rivestimento e, a volte, un aumento silenzioso della perdita del nucleo che non è evidente fino a un momento successivo.
Questa è la vera trappola della saldatura a pila con laminazione. Una saldatura che sembra meccanicamente solida può ancora essere il passo che danneggia il motore. Le sottili laminazioni elettriche in acciaio servono a limitare le correnti parassite. La saldatura, soprattutto se troppo lunga o troppo calda, può collegare gli strati elettricamente, danneggiare il rivestimento isolante e introdurre tensioni locali che peggiorano il comportamento magnetico. Numerosi studi su pile di acciaio elettrico saldate riportano una maggiore perdita di ferro dopo la saldatura e l'effetto tende a crescere con l'aumentare della regione saldata.
Quindi l'obiettivo non è la “massima penetrazione” o “la perlina più forte possibile”. Non proprio. L'obiettivo è un giunto che sia abbastanza forte, nel posizione meno dannosa, con il minimo ingombro termico l'applicazione può tollerare. In questo modo la distorsione viene controllata prima che diventi un problema di rilavorazione.
Prima di entrare nei dettagli del processo, queste sono le leve che contano di più nella pratica:
Questo elenco sembra semplice. Dovrebbe. La distorsione nelle pile di laminazione di solito non è causata da un unico, drammatico errore. È l'accumulo di errori più piccoli. Una lunghezza di saldatura un po' eccessiva. Un po' di pressione irregolare della pinza. Una cucitura posizionata dove l'accoppiamento con l'alloggiamento non ha perdono. Poi la pila tira.
Una pila di laminazione non è un anello o una barra solida. Si comporta come una struttura stratificata con interfacce minuscole, piccoli spazi vuoti, variazioni di spessore del rivestimento, bave e variazioni locali di rigidità da foglio a foglio. Se si scalda un bordo, la pila non risponde come un unico blocco pulito. Alcune laminazioni si muovono. Alcune si accavallano. Alcune rimangono bloccate dal dispositivo mentre gli strati adiacenti si restringono in modo diverso durante il raffreddamento. Il risultato è di solito una trazione locale, una crescita dell'altezza della cucitura OD, un arco, un runout o una torsione. Anche le tensioni residue fanno parte di questa storia e nell'acciaio elettrico hanno una doppia importanza: una per la forma e una per le prestazioni magnetiche.
C'è un altro problema. La saldatura non si limita a unire meccanicamente le laminazioni. Cambia anche le condizioni elettriche e metallurgiche in prossimità della giunzione. I rivestimenti possono degradarsi. La resistenza interlaminare può diminuire. La cucitura può comportarsi come un bordo collegato elettricamente. Un recente lavoro di revisione sulla giunzione del nucleo dello statore sottolinea che le giunzioni saldate sono spesso posizionate sul diametro esterno e possono persino richiedere una rientranza, perché la geometria della giunzione può interferire con il successivo assemblaggio a pressione o a calettamento in un alloggiamento. Non si tratta di una seccatura estetica. È un problema di produzione.
La saldatura laser è di solito la soluzione più sicura per le pile di laminazione quando i rischi principali sono la distorsione, il danneggiamento del rivestimento e la perdita di proprietà magnetiche. Il motivo è semplice: l'energia è più concentrata, la zona interessata dal calore è più piccola e la cucitura può essere mantenuta stretta. Un lavoro comparativo sull'acciaio elettrico laminato ha dimostrato che la saldatura laser in genere preserva le proprietà magnetiche meglio del TIG, anche quando quest'ultimo produce giunti più resistenti. Gli approcci laser pulsati possono anche ridurre l'aumento della perdita di ferro rispetto alle condizioni termicamente più aggressive del laser continuo, a condizione che i parametri rimangano all'interno di una finestra stabile.
Ciò non significa che il laser sia automaticamente sicuro. Una cucitura laser troppo profonda, troppo lunga, troppo continua o troppo vicina a una superficie di accoppiamento critica può ancora tirare la pila e creare una zona danneggiata sovradimensionata. Il margine di processo è più ampio. Ma non è infinito.
La saldatura TIG può essere utile quando i requisiti di resistenza dei giunti sono elevati, il volume di produzione è inferiore o il percorso di processo è già consolidato e ben controllato. Ma per le pile di laminazione, il TIG di solito rende più difficile il controllo della distorsione perché l'apporto termico è più ampio e la zona fusa è meno localizzata. Studi di confronto tra laser e TIG su acciai elettrici non orientati hanno mostrato un calo maggiore delle prestazioni magnetiche con il TIG, anche quando la resistenza del giunto saldato era maggiore. Questo compromesso è importante. Un giunto forte non è sufficiente se lo stack diventa più difficile da assemblare o meno efficiente in servizio.
Quindi la scelta del processo è spesso semplice:
È qui che molti articoli tecnici diventano vaghi. Parlano di “ottimizzazione dei parametri” e lasciano perdere. Non è sufficiente. Una finestra di processo utile per la saldatura a pila di laminazione dovrebbe collegare quattro cose: condizione del pezzo, variabili di saldatura, obiettivi geometrici e controlli di rilascio.
Prima di scegliere le impostazioni di saldatura, bloccare questi ingressi:
Senza questi elementi, la cosiddetta finestra dei parametri è una congettura. Lo stesso layout di saldatura che è innocuo su una pila più corta e spessa può essere troppo aggressivo su una pila alta con laminazioni più sottili.
Per la distorsione, le variabili prioritarie non sono misteriose:
Le ricerche sulla saldatura laser a punti e a cordoni dell'acciaio elettrico vanno nella stessa direzione: zone riscaldate più piccole e un apporto di energia più controllato tendono a ridurre la distorsione meccanica e il danno magnetico, mentre un'area eccessiva del cordone o una saldatura continua aggressiva tendono ad aumentare la perdita di ferro e gli effetti di stress.
Una finestra di processo per il controllo della distorsione è incompleta se non include gli obiettivi di accettazione dopo la saldatura. In pratica, ciò significa definire limiti per:
Questo è importante perché due parti possono avere saldature dall'aspetto simile e comportamenti di assemblaggio molto diversi. Uno scivola nell'alloggiamento. Uno si blocca sulla giunzione e costringe a un'operazione secondaria.
Se il progetto del motore è sensibile alle perdite dello statore, il rilascio post-saldatura non deve dipendere solo dalla geometria. Aggiungere controlli quali:
Gli studi di saldatura sull'acciaio elettrico dimostrano costantemente che l'area del giunto, la severità termica e le sollecitazioni residue possono modificare in modo misurabile la perdita di ferro. Ecco perché non è sufficiente una giunzione visivamente accettabile.
| Sintomo dopo la saldatura | Il conducente più probabile | Cosa significa di solito | Prima correzione da provare |
|---|---|---|---|
| Impilare i fiocchi o i tiraggi da un lato | L'apporto di calore è troppo elevato o la sequenza è sbilanciata | Il restringimento si accumula in una direzione | Accorciare la lunghezza della cucitura, dividere lo schema di saldatura, riequilibrare la sequenza |
| La cucitura OD è orgogliosa e interferisce con l'assemblaggio. | Volume della cucitura troppo grande o cucitura posizionata su una superficie di adattamento critica | La geometria del tallone supera la tolleranza di adattamento | Ridurre il volume della saldatura, incassare la saldatura, allontanare la saldatura dalla superficie d'appoggio. |
| Sollevamento locale dello strato o profondità inconsistente della cucitura | La pressione del morsetto non è uniforme | Le lamelle si muovono durante la saldatura | Migliorare il contatto con i dispositivi e uniformare la compressione attraverso l'altezza della pila |
| Buona forza articolare ma peggiori prestazioni del core | La zona saldata è troppo grande o troppo collegata elettricamente | Il danno magnetico sta superando il beneficio meccanico | Ridurre l'area del cordone, ridurre la penetrazione, sostituire le saldature continue con giunti distribuiti più corti. |
| Pori, fusione irregolare o schizzi | Cattive condizioni dei bordi o contaminazione del rivestimento nella zona di saldatura | La pila in ingresso è instabile prima dell'inizio della saldatura | Pulire i bordi, ridurre le bave, stabilizzare la preparazione della pila |
| Il pezzo sembra dritto in condizioni libere, ma si sposta durante il montaggio dell'alloggiamento. | La posizione della saldatura e la geometria della cucitura sono incompatibili con l'assemblaggio a valle | La cucitura crea un'interferenza nell'assemblaggio o una concentrazione locale di sollecitazioni. | Esaminare il posizionamento delle saldature, l'altezza dell'orgoglio e la sequenza di montaggio. |
Questa tabella non sostituisce i test. È una scorciatoia decisionale. Il controllo della distorsione di solito migliora più velocemente quando la prima risposta è di circa calore, disposizione e contenimento, non di modifiche estetiche.
Le indicazioni generali per il controllo della distorsione nella saldatura sono state coerenti per anni: utilizzare il volume minimo di saldatura che soddisfa ancora i requisiti di giunzione ed evitare i tratti lunghi quando sono sufficienti quelli più corti. Per le pile di laminazione, il caso è ancora più forte perché una cucitura lunga crea un lungo percorso di ritiro e allo stesso tempo una zona magnetica danneggiata più ampia.
Se il progetto consente diverse saldature corte invece di una saldatura continua, spesso è la direzione migliore. Strategie distribuite di saldatura a punti o corta possono ridurre la concentrazione del ritiro e limitare il percorso di connessione elettrica lungo il bordo della pila. Negli studi sulla giunzione elettrica dell'acciaio, questo tipo di schema è stato esplorato specificamente per ridurre la penalizzazione derivante da aree saldate più grandi.
Le saldature di diametro esterno sono comuni perché lasciano la regione attiva del dente meno disturbata e sono più facili da raggiungere. Ma comune non significa innocuo. Se la pila deve essere inserita in un alloggiamento stretto, una saldatura orgogliosa sul diametro esterno può creare problemi di accoppiamento diretto. Recenti lavori di revisione indicano che il posizionamento della saldatura incassata è spesso utilizzato proprio per questo motivo.
Una pila non uniformemente compressa prima della saldatura è già a metà strada verso la distorsione. Sembra ovvio. Ma ancora non viene notato.
L'apparecchio deve fare tre cose contemporaneamente:
Il lavoro sperimentale sulla saldatura laser a punti di lamelle di acciaio elettrico mostra che una pressione di contatto modesta ma stabile può essere sufficiente a mantenere fisse le lamelle durante la giunzione. La lezione non è un numero di pressione universale. La lezione è che uniformità questioni. Un'attrezzatura che stringe con forza in una zona e tocca a malapena un'altra invita a una formazione incoerente delle giunture e al movimento dello strato.
Non considerare la saldatura come la fase che risolve una cattiva preparazione della pila. Raramente lo fa.
Se le bave sono eccessive, se il rivestimento è danneggiato, se i bordi sono sporchi o se la planarità della laminazione è instabile, il bagno di saldatura diventa meno prevedibile e aumenta la possibilità di ponti interlaminari indesiderati. I prodotti di degradazione del rivestimento possono contribuire alla porosità e ad altri difetti di giunzione. Quando questi si manifestano sulla saldatura, la causa principale è solitamente a monte.
Una regola più pulita è la seguente: Una saldatura stabile inizia con una pila stabile. Ciò significa controllare la qualità della laminazione in ingresso, l'allineamento della pila, la direzione delle bave e la compressione pre-saldatura prima che l'arco o la trave inizino.
Una saldatura di laminazione non dovrebbe essere rilasciata solo perché “sembra pulita”. È uno standard troppo debole.
Una routine di ispezione più rigorosa controlla quattro livelli di prove:
Misurare la planarità, il runout, l'ortogonalità della pila, l'altezza del cordone OD e qualsiasi trazione locale in prossimità della saldatura.
Esaminare le sezioni dei campioni approvati per confermare l'effettiva profondità di penetrazione, le dimensioni della zona interessata e se la fusione è maggiore di quella prevista.
Nei casi in cui le prestazioni sono sensibili, verificare le condizioni dell'isolamento interlaminare e confrontare la perdita del nucleo rispetto a una condizione di riferimento o a un campione di controllo.
Eseguire prove distruttive definite o controlli di mantenimento con una frequenza di campionamento pratica, basata sul lavoro reale della saldatura.
Questo è il punto che molti team saltano. Poi passano il tempo a risolvere la “variazione dell'assemblaggio” o il “calo di efficienza inatteso” come se si trattasse di problemi separati. A volte non sono affatto separati. Hanno iniziato dalla saldatura.
Questa logica funziona per molti pezzi fabbricati. In questo caso funziona meno bene.
Le sole impostazioni non proteggono il pezzo.
Spesso hanno un aspetto robusto. Inoltre, concentrano il ritiro e ampliano la zona danneggiata.
Una cucitura che sopravvive alla saldatura ma si scontra durante l'inserimento non è una buona cucitura.
Non lo sono. Il comportamento termico è diverso e il rischio di distorsione è diverso.
Non sempre. Ma quando il rischio principale è la distorsione, le tensioni residue o la perdita di proprietà magnetiche, il laser è di solito il punto di partenza migliore perché può localizzare l'energia in modo più efficace e ridurre la zona interessata. Studi comparativi su laminazioni di acciaio elettrico hanno rilevato che il TIG può produrre giunti più resistenti, pur causando una maggiore degradazione magnetica.
Sì. Nelle pile di laminazione, saldature più grandi o più severe possono aumentare la zona danneggiata, ridurre l'integrità dell'isolamento tra le laminazioni e aumentare la perdita di ferro. Una saldatura maggiore non è automaticamente migliore. Può migliorare la ritenzione e ridurre l'efficienza.
Se il progetto lo consente, diverse saldature brevi o punti di saldatura distribuiti sono spesso migliori per il controllo della distorsione rispetto a una lunga cucitura continua. Il motivo è semplice: meno ritiro concentrato, meno bordo totale danneggiato e migliore controllo del movimento della pila durante il raffreddamento.
Sì. Un serraggio non uniforme consente un movimento locale della lamiera durante la saldatura, che può produrre una penetrazione incoerente, irregolarità del cordone e trazione post-saldatura. Una compressione stabile e uniforme è uno dei modi più economici ed efficaci per ridurre la distorsione prima che inizi.
Può migliorare le dimensioni. Non ripristina l'isolamento danneggiato né elimina gli effetti delle tensioni residue che possono già influenzare le prestazioni magnetiche. Quindi la raddrizzatura può essere utile, ma non è una riparazione completa dei danni da saldatura nelle pile di acciaio elettrico.
Come minimo: geometria, altezza della giuntura, runout, dimensione della fusione, forza di ritenzione e, se del caso, condizioni di isolamento elettrico o comportamento di perdita dell'anima rispetto a un riferimento. Un cordone di bell'aspetto non è sufficiente.
Per evitare distorsioni nella saldatura di stack di laminazione del motore, non iniziare dal cordone di saldatura. Iniziare con la pila, l'attrezzatura e il bilancio termico.
Utilizzo laser per impostazione predefinita quando è necessario un ingombro termico ridotto. Utilizzo TIG con attenzione quando le sue caratteristiche di giunzione sono veramente necessarie e il pezzo può assorbire un effetto termico maggiore. Mantenere le cuciture più corte. Se possibile, distanziatele. Bloccare la pila in modo uniforme. Proteggere le superfici di accoppiamento critiche. Quindi verificate il risultato con controlli geometrici e prestazionali, non solo con l'aspetto estetico.
Questa è la regola pratica alla base della maggior parte delle saldature di stack di laminazione di successo. Non sono le saldature più grandi. Sono quelle più controllate.
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.
Italian 
English 
German 
Spanish 
French 
Japanese 
Korean 
Dutch 
Indonesian