ورق سیلیس چیست ؟

در سال ۱۹۴۰ هیز و والفورد اول خراش مکانیکی در عمود بر جهت نورد ورق سیلیس را نشان داد که پالایش دامنه مغناطیسی یک روش کاهش فاصله دیوار ۱۸۰ درجه و بیش تر است. به هسته ترانس از دست رفته از ورق سیلیس پس از صاف کردن حرارتی در کل فرآیند تولید انجام می شود. پوشش به مقدار ۹۰ درجه دامنه برای کاهش از دست دادن جریان منحنی وابسته به دامنه است. هیز و والفورد هم چنین یک تکنیک که به بسیاری از جنبه های فرایند تولید ورق سیلیس برق کمک می کند اشاره داشته است. او ابتدا مکانیسم خراش در عمود بر جهت نورد ورق سیلیس را  نشان داد و به عنوان جداکننده یخ زدایی که مانع پخت لمینت ورق سیلیس از فیوژن می شود و با خوب بودن ارتباط دارد پرداخت و به شکست اصلی کمک کرد.

همانطور که پیشتر گفته شد، ورق سیلیس در ابتدای قرن بیستم توسعه یافت و به سرعت ماده هسته ترانس ، موتور و ژنراتور تبدیل شد. این ماده به عنوان مواد مغناطیسی نرم در دستگاه های الکتریکی و دستگاه ها استفاده می شود و از لحاظ افت قدرت در زمانی که مغناطیسی در یک میدان الکتریکی متناوب است مناسب است. مقدار کل ورق سیلیس حدود ۱٪ تولید جهانی آن است. کمیته مطالعات اقتصاد جهانی بروکسل گزارش داد که تولید جهانی ورق سیلیس در سال ۲۰۰۸ به ۱۰،۲۹۱،۰۰۰ تن رسید و در اتحادیه اروپا ۱،۴۹۸،۰۰۰ تن مترمکعب بود. تولید این ورق و رل سیلیکون استیل در ۱۰ سال گذشته تقریبا دو برابر شده است. تولید این ورق غیرتجاری در اسلوونی حدود ۱۰۰۰۰۰ تن در سال است و بافت یکی از مهم ترین پارامترهای تعیین خواص مغناطیسی ورق سیلیس است.

ورق سیلیس مواد مغناطیسی نرم است که عمدتا حاوی آهن و ۱ تا ۴ درصد سیلیکون است. ورق سیلیس دارای خاصیت مغناطیسی بزرگ است، زمانی که آن را با سیلیکون آلیاژی ترکیب می کنند. ویژگی مغناطیسی، به طور گسترده ای به عنوان مواد مغناطیسی مغناطیسی برای طیف گسترده ای از ماشین های الکتریکی استفاده می شود. آغاز استفاده از ورق سیلیس با پیدا کردن وسایل نقلیه به دلیل روند جهانی کاهش مصرف سوخت های فسیلی آغاز شد و نقش ورق سیلیس اخیرا با افزایش تقاضا برای ترانسفورماتورهای کم مصرف الکتریکی مهم است به این دلیل که  ورق سیلیس را در بهره وری از موتور الکتریکی EV و وسایل نقلیه الکتریکی به دلیل روند جهانی کاهش استفاده از سوخت های فسیلی و نقش ورق سیلیس کاهش تلفات، دما، انرژی و هزینه های ترانسفورماتور است. مهم تر از همه این که ورق سیلیس به بهبود در بهره وری موتور الکتریکی کمک می کند. هم چنین ورق سیلیس تجاری می تواند به دانه گرا (oriented) و غیردانه گرا (non-oriented) طبقه بندی شود.

مواد اصلی ورق سیلیس

 ورق سیلیس معمولا در نوار های سرد کمتر از ۲ میلی متر ضخامت دارد. این نوارها به شکل لایه بندی می شوند که با هم ترکیب می شوند تا هسته های لمینیت ترانس ها (هسته ترانس) و استاتور و روتور موتورهای الکتریکی را تشکیل دهند. لمینیت ها ممکن است به شکل کامل به وسیله پانچ و قالب کاهش یابد یا در مقادیر کمتری ممکن است توسط یک لیزر یا سیم ای دی ام (EDM) برش داده شود. ورق سیلیس آلیاژ آهن است که ممکن است از صفر تا ۶.۵ درصد سیلیکون داشته باشد. آلیاژهای تجاری معمولا محتوای سیلیکون را تا ۳.۲ ٪ (غلظت های بالاتر معمولا در هنگام نورد سرد باعث شکنندگی می شوند). منگنز و آلومینیوم می تواند تا ۰.۵ ٪ اضافه شود. سیلیکون به طور قابل توجهی مقاومت الکتریکی فولاد را افزایش می دهد که جریان های پیچشی القا شده را کاهش می دهد و حلقه مواد را کاهش می دهد، بنابراین کاهش ضربان قلب کاهش می یابد.

هنگام آلیاژ کردن، سطح غلظت کربن، گوگرد، اکسیژن و نیتروژن باید کم باشد، زیرا این عناصر حضور کربید، سولفید، اکسید و نیتریت را نشان می دهد. این ترکیبات، حتی در ذرات کوچک به عنوان یک میکرومتر قطر را افزایش می دهد در حالی که همچنین کاهش نفوذپذیری مغناطیسی. حضور کربن اثرات مخرب بیشتری نسبت به گوگرد و اکسیژن دارد. کربن نیز باعث می شود که پیری مغناطیسی به آرامی محلول جامد را ترک کند و به عنوان کاربید رسوب کند و در نتیجه باعث کاهش قدرت در طول زمان شود. به همین علت، سطح کربن تا ۰.۰۰۵ ٪ یا پایین تر نگه داشته می شود. سطح کربن را می توان با خنک کردن ورق سیلیس در یک فضای نابود کننده مانند هیدروژن کاهش داد.

جهت گیری دانه های ورق سیلیس

ورق سیلیس ساخته شده بدون پردازش خاص برای کنترل جهت گیری کریستالی، ورق سیلیس غیر غلطک معمولا دارای سطح سیلیکون ۲ تا ۳.۵ ٪ است و خواص مغناطیسی مشابهی در همه جهات دارد، به عنوان مثال، ایزوتروپیک است. ورق سیلیس غیر غلطکی سرد فولاد غالبا به سی آر ان جی او کمکی می کند. ورق سیلیس گرانشی معمولا دارای سطح سیلیکون ۳٪ است. این به طوری پردازش شده است که خواص بهینه در جهت نورد، با توجه به کنترل شدید از جهت گیری کریستال نسبت به ورق است. چگالی شار مغناطیسی در جهت نورد کویل ۳۰٪ افزایش می یابد، اگرچه اشباع مغناطیسی آن ۵٪ کاهش می یابد. این برای هسته های ترانسفورماتور قدرت و توزیع مورد استفاده قرار می گیرد، فولاد غلتکی سرد و سرد اغلب به سی آر جی او کمکی می کند. سی آر جی او معمولا توسط سازنده های تولید کننده به شکل کویل تامین می شود و باید به لمینیشن بریده شود، که سپس برای تشکیل یک هسته ترانسفورماتور استفاده می شود که بخشی جدایی ناپذیر از هر ترانس است. ورق سیلیس در ترانسفورماتورهای قدرت و توزیع برق و برخی از ترانسفورماتورهای خروجی صوتی استفاده می شود.

دسته بندی ورق سیلیس بر اساس جهت گیری مغناطیسی

ورق سیلیس در جهت مغناطیسی می تواند تفاوتی داشته باشد در حالی که ورق سیلیس تجاری می تواند به دانه گرا (oriented) و غیر گرا (non-oriented) طبقه بندی شود که خواص مغناطیسی غیر انحصاری به جهت نورد، غیر گرا ویژگی های مغناطیسی ایزوتروپیک است. در حالی که ورق سیلیس دانه گرا از جهت مغناطیسی تفاوت دارند در همه جهات ورق سیلیس دانه گرا دارای بافت گسس با جهت گیری کریستالوگرافی است. با توجه به جهت مغناطیسی، ورق سیلیس عمدتا در ماشین آلات ثابت و غیر چرخشی استفاده می شود. که نیاز به مغناطیس یک طرفه دارد، در حالی که فولاد غیر غلیظ عمدتا در چرخش استفاده می شود. ورق سیلیس دانه گرا معمولا در تولید هسته ترانس استفاده می شود و ورق سیلیس غير گرا در وسايل مختلف مانند موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورهاي کوچک مورد استفاده قرار مي گيرد.

اشکال مختلف ورق سیلیس

رل سیلیکون استیل غیر گرا، که به طور تجاری نیز به نام ورق سیلیس، هسته آهن معروف است برای تولید خواص مغناطیسی خاصی است. ورق سیلیس به شکل پشته لمینیت، عمدتا در موتورهای الکتریکی، ترانسفورماتورها و ژنراتورها، بسته به خواص آن ها، مورد استفاده قرار می گیرند. ورق سیلیس معمولا غیر گرا است و ساخته شده به صورت ورق یا نوار سرد با ضخامت (۰.۳۵، ۰.۵۰، ۰.۶۵ و ۱.۰۰) میلی متر و بر اساس تلفات طبقه بندی شده است.

کاربرد خاص ورق سیلیس

بازار ورق سیلیس بزرگ است، زیرا طیف گسترده ای از تجهیزات، از ساده ترین لوازم خانگی تا کاربردهای مهندسی سنگین وجود دارد. معرفی محصولات با نفوذ پذیری بالا و به ویژه توسعه وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی منبع اصلی گسترش ورق سیلیس غیر گرا در آینده خواهد بود.  ورق سیلیس غیر گرا ورق های مخصوص تولید خواص خاص هستند و از آلیاژ Fe-Si یا Fe-Si-Al تولید می شوند. این ورق ها غیر متمرکز شامل طیف گسترده ای از تجهیزات، از ساده ترین لوازم خانگی به وسایل نقلیه الکتریکی ترکیبی و خالص است. تلاش های آینده برای کنترل عناصر باقی مانده در ورق سیلیس، بهینه سازی نورد گرم و سرد و بهینه سازی رشد بافت بلورینگی با هدف بهبود عملکرد محصول نهایی، متمرکز خواهد شد.

برای موتورهای الکتریکی معمولی، مانند آنهایی که در آسانسور یا ماشین آلات استفاده می شود، فرکانس ۵۰ هرتز است. در مقابل، موتورهای با سرعت بالا برای خودروهای الکتریکی و هیبریدی دارای فرکانس های بیش از ۴۰۰ هرتز هستند. بنابراین اهداف توسعه دهندگان ورق سیلیس روشن است: اتومبیل های الکتریکی نیاز به مواد مغناطیسی نرم با تراکم شار بالا و ضرر اصلی هسته ترانس در فرکانس های بالا. ما ورق سیلیس با ۳۰ درصد از ضرر هسته ترانس پایینتری را نسبت به نمرات استاندارد فعلی توسعه داده ایم.

اما مهمترین کاربرد ورق سلیس در ترانسفورماتورهاست. برای اطلاعات بیشتر از کاربرد ورق سلیس در ترانسفورماتور مقاله زیر را مطالعه کنید.

کاربرد ورق سیلیس در ترانسفوماتور

پارامتر های ورق سیلیس

ورق سیلیس آن مواد هستند که می توانند به راحتی انعطاف پذیر و تخلیه شوند. آن ها معمولا دارای مقادیر نیرومندی ذاتی کمتر از ۱۰۰۰ ام-۱ هستند. ورق سیلیس در درجه اول برای افزایش و یا هدایت جریان تولید شده توسط جریان الکتریکی استفاده می شود. پارامتر اصلی، اغلب به عنوان یک شایستگی برای ورق سیلیس، مورد استفاده قرار می گیرد، نفوذ پذیری نسبی (mr، where mr = B / moH) است که اندازه گیری این است که چقدر مواد به میدان مغناطیسی اعمال شده پاسخ می دهد. سایر پارامترهای اصلی مورد توجه کوآرتیویت، اشباع مغناطیس و هدایت الکتریکی است. انواع برنامه های کاربردی برای ورق سیلیس به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: AC و DC. در برنامه های کاربردی DC، مواد به منظور انجام عملیات مغناطیسی است و سپس در پایان عملیات تخلیه می شود، به عنوان مثال الکترومغناطیس بر روی یک جرثقیل در حیاط قراضه برای جذب فولاد قراضه فعال می شود و پس از آن به فولاد رها می شود. در برنامه های کاربردی AC مواد در طول دوره عملیات، به طور مداوم از یک جهت به سمت دیگر، مغناطیسی می شود، به عنوان مثال ترانسفورماتور منبع تغذیه نفوذ پذیری بالا برای هر نوع کاربرد مطلوب خواهد بود اما اهمیت خواص دیگر متفاوت است.

اکثر تولید کنندگان معتبر ماشین های الکتریکی از ورق سیلیس به طور کامل یا نیمه پردازش با کیفیت بالا استفاده می کنند. مقدار اصلی ورق سیلیس مورد توجه برای مواد مغناطیسی نرم، از دست دادن قدرت در اثر تحریک جریان متناوب (خسارت هسته ترانس) در یک فرکانس کاری خاص و در یک چگالی حداکثر شار ورق سیلیس است. ورق سیلیس باید چندین الزام را برآورده کند، با اولویت هایی که به برنامه خاصی بستگی دارد مانند نفوذپذیری بالا مغناطیسی، کم خنثی سازی هیسترزیس، انحصار زدایی از خسارت و همچنین سهولت برش لایه بندی ها برای شکل دادن.

برای کسب اطلاعات محصولات گروه بازرگانی نوید  با شماره های مندرج در وب سایت تماس بگیرید.