電工鋼板材基體與兩側(cè)的絕緣涂層構成了三層結(jié)構的復合材料,在分切加工過程中,電工鋼表面硬脆的絕緣涂層在切口邊緣損傷破碎形成粉塵,不僅破壞硅鋼片切口邊緣絕緣層的完整性、影響電工鋼片絕緣性能和電磁性能,同時也對生產(chǎn)環(huán)境造成污染。深入研究電工鋼分切加工過程中表面絕緣涂層的損傷,對電工鋼生產(chǎn)加工工藝具有重大意義。本文基于對電工鋼進行橫剪和圓盤剪兩種分切加工實驗,結(jié)合三點彎曲試驗以及拉伸試驗結(jié)果,通過DEFORM-2D有限元仿真手段等,研究了不同厚度、不同取向的電工鋼在剪切加工過程中表面絕緣涂層破損形貌特征、破損寬度與加工工藝參數(shù)之間的規(guī)律、破損剝落失效行為、破損機理以及處理控制粉塵污染的方法。通過對0.23mm取向硅鋼板材進行斜刃橫剪分切加工實驗,發(fā)現(xiàn)加工后的電工鋼表面絕緣破損區(qū)域分為裂紋區(qū)、剝落區(qū)以及壓碎區(qū)。剪切加工過程中硅鋼表面絕緣層材料形成碎屑,其主要是由于剝落區(qū)絕緣涂層剝離,成分以T2涂層和C2涂層為主,大小從微米到百余微米。隨著刀具側(cè)隙與板厚之比增大,剝落區(qū)寬度保持穩(wěn)定但裂紋區(qū)寬度增加,壓碎區(qū)寬度基本保持恒定。當剪切速度在0.1~0.3m/s區(qū)間破損寬度最小可以達到100微米,隨剪切速度增大或減小損傷區(qū)寬度均會增大。通過DEFORM-2D有限元仿真與分切加工實驗,發(fā)現(xiàn)剪切加工過程中,涂層的破損與基體材料的受力變形密切相關,靠近刀具刃口10μm~20μm區(qū)域內(nèi)的材料先受到拉伸變形,隨著刀具的切入逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s變形,而遠離刀具刃口的材受到拉伸變形。表面涂層的剝落首先在刀具刃口附近和距離刀具刃口50μm左右處產(chǎn)生,隨后隨著刀具的切入開始逐漸向兩側(cè)擴展。通過對電工鋼板材進行三點彎曲試驗和拉伸試驗,發(fā)現(xiàn)當板材受到壓應力時,涂層內(nèi)裂紋沿著與板面成一定角度的方向擴展,產(chǎn)生與板面平行的新裂紋并且涂層與基體結(jié)合界面產(chǎn)生大裂縫,當這些裂紋匯合時涂層剝落;當受到拉應力時,涂層內(nèi)部微小裂紋沿著垂直板面方向延伸到涂層與基體結(jié)合界面,然后沿著界面擴展直到與其他裂紋接觸后,涂層剝落。當拉伸應變達到11%時,電工鋼表面開始出現(xiàn)了局部涂層的剝落;當拉伸應變達到12%時,電工鋼表面出現(xiàn)大面積涂層剝落。通過對不同厚度的電工鋼板材進行圓盤剪縱剪分切加工試驗,發(fā)現(xiàn)較薄的取向硅鋼剪切加工后表面絕緣涂層破損嚴重,在塌角側(cè)出現(xiàn)了裂紋和小面積剝落,毛刺側(cè)出現(xiàn)大面積剝落。較厚的無取向硅鋼表面絕緣涂層破損較小,塌角側(cè)在局部區(qū)域出現(xiàn)裂紋和剝落,毛刺側(cè)距離切口50μm左右出現(xiàn)破損。0.30mm取向硅鋼塌角側(cè)表面絕緣涂層和毛刺側(cè)表面絕緣涂層破損寬度隨著上下圓盤刀徑向間隙先減小后增大。而隨著側(cè)向間隙的增大,塌角側(cè)表面絕緣涂層破損寬度逐漸增加,毛刺側(cè)表面絕緣涂層破損逐漸減小。
【學位單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

鍍層與基底的力學性能及厚度不等結(jié)構性失效，而且還會出現(xiàn)界面失效。同樣地，電工鋼是在硅鋼雙刃分切加工過程中會產(chǎn)生表面面鍍層損傷研究現(xiàn)狀車行業(yè)的迅速發(fā)展使得鍍鋅鋼板材來越高。國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)不斷對板，如減振、低噪音的復合鋼板腐蝕性能的鍍鋅板[20-22]。然而鍍鋅鍍層破損現(xiàn)象[23]，如圖 1-1、1-2用率減少。

圖 1-2 汽車前門外表面損傷ig1-2 Surface damage of the front door沖壓成型表面鍍層損傷研究有很傷以劃痕和熨平紋兩種形式為主和劃痕兩種形式為主[24]。鍍鋅板沖[25-27]：（1）鍍層粉化（2）鍍層剝加工表面鍍層損傷研究現(xiàn)狀裝備領域應用十分廣泛，特別是作上沉積金屬鎳，然后經(jīng)過特殊優(yōu)蝕性能。如圖 1-3 所示鍍鎳板材多

圖 1-2 汽車前門外表面損傷Fig1-2 Surface damage of the front door學者對于鍍鋅板沖壓成型表面鍍層損傷研究有很多，研究表明：壓成型表面鍍層損傷以劃痕和熨平紋兩種形式為主，而合金化熱鍍表面鍍層以龜裂和劃痕兩種形式為主[24]。鍍鋅板沖壓加工成形表面大致分為以下四類[25-27]：（1）鍍層粉化（2）鍍層剝落（3）鍍層開。鍍層金屬板材加工表面鍍層損傷研究現(xiàn)狀金屬薄板在制造裝備領域應用十分廣泛，特別是作為新型電池外殼法是在低碳鋼基體上沉積金屬鎳，然后經(jīng)過特殊優(yōu)化處理，得到具能、延展性、抗腐蝕性能。如圖 1-3 所示鍍鎳板材多層鎳復合層結(jié)構
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本文編號：2848727