CN106128746A - 一种降低非晶铁芯内应力的固化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要属非晶铁芯技术领域，具体涉及一种降低非晶铁芯内应力的固化方法。其特征是表面涂覆有环氧树脂的非晶铁芯在固化过程中采用磁致伸缩型换能器施加机械振动，减少因热塑性材料过程中的体积收缩造成的内应力，消除气泡，提高涂覆层的表面平整度，达到改善非晶铁芯软磁性能的目的。

Description

一种降低非晶铁芯内应力的固化方法
技术领域
本发明主要属非晶铁芯技术领域，具体涉及一种通过振动涂胶消除应力的方法。
背景技术
非晶合金的生产是采用超极速冷凝固使得原子来不及排列结晶，从而得到各向同性的铁磁性材料。目前，以铁、硅、硼等元素为主制备的非晶合金，因其没有晶粒、晶界的存在而具有比硅钢更低的铁损、更高的电阻率，逐步成为配电变压器铁芯的首选。
配电变压器用非晶铁芯的生产工艺流程主要包括：非晶带材剪切、非晶铁芯成型、热处理、中间测试以及固化。因为非晶合金带材在极快的固化过程中将极大的内应力，这种内应力通过磁弹耦合效应将在铁磁合金带中产生较大的应力磁各向异性。应力磁各向异性对非晶态合金的磁畴结构及其磁化过程起主要作用，对合金的磁性能有重要影响。故成型后的非晶铁芯需要进行热处理以尽量消除内应力，改善铁芯的磁性能。但热处理并不能完全消除内应力，而非晶铁芯因加工、生产线流转中的外加应力将增加内应力。在实际生产中除热处理外还采用橡胶锤或其他类似不会对铁芯造成损伤的手工工具敲击非晶铁芯，敲击后各层铁芯产生振动，达到消除应力的目的（参见专利CN101256896A）。
此外，非晶铁芯固化过程常用热塑性树脂，主要是环氧树脂进行 表面涂覆，防止非晶铁芯因外力作用产生碎屑以及保证铁芯软磁性能的稳定。主要采用环氧树脂作为涂覆材料是因其体积收缩率相对较低。环氧树脂在固化过程中，由于树脂的交联反应以及温度的变化等原因，树脂体积上出现两次收缩。第一次是反应收缩，即树脂基体、固化剂及其他种类助剂发生了交联反应；第二次是冷却收缩，固化温度下化学反应后，物理状态由液态转向固态，固态生成物热胀冷缩。树脂体积上的变化在非晶铁芯内部引入新的应力，则应力敏感的非晶合金铁芯的软磁性能就会发生变化。消除固化过程中环氧树脂体积收缩带来的应力影响，以及提高涂覆层的平整度、消除气泡等对改善非晶铁芯的软磁性能有重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种降低非晶铁芯内应力的固化方法。所述方法通过在热塑性树脂固化过程中施加机械振动，降低热塑性材料固化过程中的体积收缩，减少因体积收缩造成的内应力；同时，固化过程中施加机械振动可以促使气泡的排除，提高涂覆层表面平整度的作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降低非晶铁芯内应力的固化方法，其特征是表面涂覆有环氧树脂的非晶铁芯在固化过程中采用磁致伸缩型换能器施加机械振动，减少因热塑性材料过程中的体积收缩造成的内应力，消除气泡，提高涂覆层的表面平整度
进一步地，所述施加机械振动的换能器为磁致伸缩材料制成的换能器，优选的有稀土超磁致伸缩材料型换能器。稀土超磁致伸缩材料型换能器相较于压电陶瓷换能器具有较多有点：首先，热塑性树脂所需要的固化温度约为80～150℃，压电陶瓷材料的工作温度较低，而稀土超磁致伸缩材料可以在200℃下工作。其次，非晶铁芯按照配电变压器的规格不同其质量变化较大，从几十公斤到几百公斤。压电陶瓷无法承受的压应力，而超磁致伸缩材料可以承受高达200～700MPa的应力，满足非晶铁芯的大功率生产需求。
进一步地，在施加振动的换能器与非晶铁芯之间采用耐高温的橡胶材料施加应力，优选地为耐高温硅橡胶（可在250℃以下使用）。考虑到非晶铁芯材料脆性较大，若直接使用换能器施加应力可能破坏非晶铁芯而产生较多碎屑，故需用橡胶作为应力传递层以及缓冲层。考虑到热塑性树脂所需要的固化温度约为80～150℃，故需用耐高温的橡胶材料施加应力。
本发明的有益技术效果：
本发明选用磁致伸缩材料型换能器可以施加大功率的机械振动，可以降低热塑性树脂固化过程中的体积收缩，同时也可促进固化过程中气泡的破灭进而提高涂覆层的平整度。
本发明选用耐高温橡胶作为换能器施加应力的传递层以及缓冲层，可以避免在施加应力过程中碎屑的产生。
综合以上效果，本发明所述方法可以降低非晶铁芯固化过程中的内应力，消除气泡提高涂覆层的平整度，达到改善非晶铁芯软磁性能之目的。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
一种降低非晶铁芯内应力的固化方法，所述方法在非晶铁芯固化过程中采用换能器施加机械振动，减少因热塑性材料过程中的体积收缩造成的内应力，消除气泡，提高涂覆层的表面平整度。
将表面涂覆有环氧树脂的非晶铁芯放置在装有硅橡胶缓冲层的固化炉内进行固化，固化时间为30～120min，固化温度为80～150℃。
固化过程中采用稀土超磁致伸缩材料型换能器施加机械振动，机械振动频率0～5kHz，振动功率为0.2～4kW。

Claims (4)

1.一种降低非晶铁芯内应力的固化方法，其特征是表面涂覆有环氧树脂的非晶铁芯在固化过程中采用磁致伸缩型换能器施加机械振动，减少因热塑性材料过程中的体积收缩造成的内应力，消除气泡，提高涂覆层的表面平整度。
2.如权利要求1所述一种降低非晶铁芯内应力的固化方法，其特征是固化过程中采用稀土超磁致伸缩材料型换能器施加机械振动，机械振动频率0～5kHz，振动功率为0.2～4kW。
3.如权利要求1所述一种降低非晶铁芯内应力的固化方法，其特征是在换能器和非晶铁芯之间设有耐高温硅胶的缓冲层，减少应力冲击造成的碎屑。
4.如权利要求1所述一种降低非晶铁芯内应力的固化方法，其特征是将表面涂覆有环氧树脂的非晶铁芯放置在装有硅橡胶缓冲层的固化炉内进行固化，固化时间为30～120min，固化温度为80～150℃。
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