אילו סוגי פלדת חשמל זמינים?

סליל פלדה חשמלי של GNEE

פלדה חשמלית מונחה גרגרים (GOES)

התהליך לייצור GOES פותח על ידי החוקר האמריקאי נורמן פ גוס בשנות ה-30. גיליון פלדה מגולגל בצורה מסוימת (עם מה שנקרא הפחתת עובי קריטי), מה שיוצר זרעים של גרגרים המיושרים עם כיוון הגלגול. במהלך הטיפול התרמי שלאחר מכן והתגבשות מחדש, גרגרים צומחים מהזרעים עד שהם ממלאים את כל הנפח.

לכן כל גרגר מיושר והתכונות המגנטיות מוגדלות לאורך כיוון הגלגול, מה שמכונה גם כיוון "המגנטיזציה הקלה". (מגנטיזציה ב-90º לכיוון זה היא "קשה" וב-60º היא "הקשה ביותר" - תוצאה ישירה של כיוון התבואה). משמעות הדבר היא ש-GOES שימושי מאוד ביישומים שבהם השטף המגנטי צריך להיות מונחה בכיוון מסוים, למשל באיבר של שנאי.

GOES מכילים בדרך כלל כ-96.5% ברזל, 3% סיליקון ו-0.5% אלמנטים אחרים. הסיליקון מפחית את ההפסדים ומסייע ביישור צמיחת הדגנים. מנקודת מבט מגנטית הכמות האופטימלית של סיליקון היא למעשה 6.5%, כאשר ההפסדים נמוכים עוד יותר, החדירות מגיעה למקסימום והפלדה אינה מפגינה מגנוסטריה, שהיא הגורם העיקרי לרעש אקוסטי שנוצר משנאים. עם זאת, פלדה עם תכולת סיליקון של 6.5% היא כל כך שבירה שלא ניתן לחתוך אותה או לנקב אותה מכנית, ולכן יש לחתוך אותה בלייזר או באמצעות טכניקות מיוחדות אחרות. גישה חלופית היא לחתוך חומר רגיל של 3% סיליקון ולאחר מכן להחדיר בו יותר סיליקון לאחר החיתוך.

במהלך השנים חלו שינויים ושיפורים רבים בתהליך הייצור של GOES, מה שהוביל בעיקר להפחתת ההפסדים בפקטור של עשרה בערך. תהליך הייצור המשמש כיום כולל למעלה מ-20 שלבים, מה שאומר ש-GOES הרבה יותר יקר מפלדת בנייה. עם זאת, הוא עדיין זול בהרבה מחלופות מגנטיות אחרות כמו סגסוגות ניקל וקובלט.

אחת הדרכים שבהן הביצועים המגנטיים של GOES שופרו היא על ידי הוספת שכבת ציפוי מיוחדת המשרה מתח מתיחה על פני השטח של היריעה. זה משפר את החדירות של ה-GOES ומפחית הפסדים. התוצאה היא שפלדה המיוצרת בדרך זו יכולה לעבוד במגנטיזציה גבוהה יותר (B) מהדרגות הקונבנציונליות יותר. תהליך זה מכונה לעתים קרובות בשמו המסחרי המוגן בפטנט "Hi-B".

היו גם ניסויי מעבדה של פלדה שנקראת "מכוונת כפולה", בעלת שני כיוונים "קלים" אורתוגונליים, המושגים על ידי גידול גרגר מתאים. תהליך הייצור עבור זה, עם זאת, יקר עוד יותר והחומר טרם מצא יישום מסחרי בנפח.

העוביים הרווחים עבור GOES בשימוש מסחרי הם {{0}}.35 מ"מ (הזול ביותר), 0.27 מ"מ ו-0.23 מ"מ (היקר ביותר). המחיר הוא בדרך כלל כמה דולרים לקילוגרם.

פלדה חשמלית לא מכוונת (NOES)

ב-NOES הגרגירים הרבה יותר קטנים, בדרך כלל פחות מ-0.1 מ"מ. הם אינם מכוונים לאורך כיוון מסוים. להיפך - יש להפיץ אותם באופן אקראי ככל האפשר כדי לספק סימטריית טעינה. הסיבה לכך היא שה-NOES משמשים בליבות של מכונות מסתובבות בהן השטף המגנטי מסתובב ומשנה את מיקומו כל הזמן ב"שיניים" של הלמינציות. תהליך הייצור פשוט יותר מאשר עבור GOES ולכן הפלדה זולה יותר - בדרך כלל פחות ממחצית המחיר.

מכיוון ש-NOES מיוצר ביריעות עבות יותר (0.35 מ"מ ויותר), הניקוב קשה יותר ויש יותר עיוותים ולחצים מכאניים המוכנסים במהלך החיתוך. זה פוגע בביצועים המגנטיים ולא תמיד ניתן לסבול אותו. במקרים אלה, למינציה חייבת להיות חישול לאחר חיתוך כדי לשפר את התכונות המגנטיות שלהן. כתוצאה מכך, ה-NOES זמינים בשני סוגים עיקריים: מעובדים מלאים שאינם דורשים חישול מחדש, ומעובדים למחצה שעבורם יש צורך בטיפול תרמי סופי.

גורם חשוב נוסף הוא גם תכולת הסיליקון. תוספת של סיליקון מפחיתה מעט את מגנטיזציית הרוויה. זה חשוב במכונות מסתובבות, בהן השיניים עשויות לעבוד בתנאים רוויים. המומנט המכני של המכונה המסתובבת הוא פרופורציונלי לריבוע המגנטיזציה, כך שאפילו שיפור קטן במגנטיזציה מוצדק לעלייה המשמעותית במומנט הנובעת מכך. מסיבה זו, כאשר ביצועים מכניים הם בעלי חשיבות עליונה, תכולת הסיליקון מצטמצמת לרוב לרמות נמוכות בהרבה (לפעמים אפילו מתחת ל-0.5%). זה משפר את המומנט, אבל כמובן גורם לאובדי זרם מערבולת גבוהים יותר, אותם ניתן להפחית רק על ידי הקטנת עובי הלמינציות המשמשות.

NOES משמש לעתים קרובות עבור שנאים קטנים זולים עבור מכשירי חשמל ביתיים, כאשר מחיר המכשיר הוא גורם מכריע.