UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA din SIBIU FACULTATEA DE INGINERIE HERMANN OBERTH

LIZETA POPESCU

NDRUMTOR DE LABORATOR

TEHNOLOGIA ECHIPAMENTELOR ELECTRICE

20091

2

INTRODUCEREn ultimii ani s-au consemnat progrese deosebite n domeniul aparatelor i echipamentelor electrice, progrese datorate noilor metode de proiectare, noilor materiale i componente utilizate. La baza acestora se afl progresele n domeniul chimiei, fizicii, materialelor electrotehnice, al microelectronicii i al calculatoarelor. n domeniul materialelor, progresul se refer att la materialele feromagnetice, ct i la cele electroizolate sau conductoare. Noile aliaje de tip permadur, permaloy i supermaloy, cu pierderi n fier extrem de reduse, procedeele de laminare la rece i utilizarea unor tole fier-siliciu tot mai subiri au redus volumul i au ridicat performanele echipamentelor electrice. Progrese remarcabile au avut loc n domeniul magneilor permaneni, a cror energie a crescut de peste 20 de ori. Ultimele tipuri de aliaje cu niodin-fier-bor prezint nu numai cmpuri coercitive pn la 1200 kA/m, ci i inducii remanente ridicate, de peste 1,2 T. Tehnologia este tiina care se ocup cu studiul, elaborarea i determinarea proceselor, metodelor i procedeelor de prelucrare a materialelor (substanelor) n vederea obinerii unor produse necesare societii n condiii tehnico-economice optime. Denumit i tiina aplicrii tiinelor, tehnologia constituie un complex de discipline care studiaz aplicarea practic a legilor fizicii, chimiei, mecanicii i a altor tiine, fiind legat direct de producie. Tehnologia este o tiin n continu modificare i dezvoltare, nici un proces tehnologic neputnd fi considerat definitivat sau inutil. Pentu a rspunde cerinelor industriei electrotehnice n continu dezvoltare i ca o completare a cursului de Tehnologia Echipamentelor Electrice acest ndrumar de Laborator conine lucrri practice despre tehnologia de fabricaie a principalelor echipamente electrice i electronice i tehnica verificrii caracteristicilor lor tehnice. Lucrrile practice sunt elaborate pe baza standardelor romneti i internaionale din domeniu i urmresc aprofundarae noiunilor teoretice prezentate la curs. Familiarizarea studenilor cu tehnologiile clasice i moderne de fabricaie a pieselor, subansamblelor sau produselor electrotehnice reprezint scopul principal al laboratorului.

Autorul

3

CUPRINSIntroducerere. Norme de protecia muncii n industria electrotehnic. ..............................................5 Lucrarea nr.1 ntocmirea documentaiilor tehnologice. .......................................................................9 Lucrarea nr.2 Influena factorilor tehnologici asupra proprietilor materialelor electrotehnice .........17 Lucrarea nr.3 Tehnologia miezurilor feromagnetice lamelare.. .......................................................25 Lucrarea nr.4 Tehnologia miezurilor de ferit.. ...............................................................................37 Lucrarea nr.5 Tehnologia bobinelor.. ................................................................................................47 Lucrarea nr.6 Tehnologia nfurrilor mainilor electrice ................................................................63 Lucrarea nr.7 Tehnologia sistemelor de izolaii electrice.. .................................................................79 Lucrarea nr.8 Tehnologia de fabricaie a arborilor mainilor electrice.. .............................................95 Lucrarea nr.9 Tehnologia de asamblare a echipamentelor electrice.. ...............................................101 Lucrarea nr.10 Automatizarea proceselor tehnologice de fabricare a echipamentelor electrice.. ......109 Lucrarea nr.11 Tehnologia SMT.. ...................................................................................................123 Lucrarea nr.12 Protecia electrostatic.. ...........................................................................................133 Bibliografie........................... ..........................................................................................................147

4

NORME DE PROTECIA MUNCII N INDUSTRIA ELECTROTEHNICNormele de protecia muncii pornesc de la axioma c OMUL constituie bunul cel mai de pre al unei societi i nici un efort nu este prea mare pentru a asigura securitatea lui la locul de munc. Prin protecia muncii se nelege ansamblul de msuri tehnice, sanitare, organizatorice i juridice aplicate pentru ocrotirea vieii i sntii celor ce muncesc. Protecia muncii face parte integrant din procesul de munc i are ca scop asigurarea celor mai bune condiii de munc, prevenirea accidentelor de munc i a mbolnvirilor profesionale. n Uniunea European protecia muncii constituie o problem de competena statelor membre, reglementat prin legi i acte normative. Principalele acte normative din domeniul proteciei muncii, subordonate ierarhic, valabile n ara noastr sunt: Norme naionale de protecia muncii, cu caracter general i obligatoriu pe ar; Norme departamentale de protecia muncii, elaborate pe baza Normelor naionale de protecia muncii de ctre ministere. Aceste norme sunt obligatorii pentru toate unitile subordonate ministerului respectiv; Instruciuni suplimentare de protecia muncii, cuprinznd prevederile din Normele departamentale de protecia muncii, precum i msurile suplimentare de protecia muncii necesare n condiiile de lucru specifice ntreprinderilor, seciilor, atelierelor i locurilor de munc. Conducerile firmelor detaliaz Normele departamentale de protecia muncii i le adapteaz la specificul locurilor de munc din firma respectiv, rezultnd aa numitele Instruciuni tehnice interne. Normele de protecia muncii cuprind norme de igiena muncii i norme de tehnica securitii muncii. Ele se refer att la lucrrile ce se efectueaz n cadrul operaiilor procesului tehnologic, ct i la condiiile generale de lucra (ncperi, ci de acces etc.). Protecia tehnic a muncii stabilete reguli obligatorii pentru toate procesele tehnologice i toate operaiile specifice fiecrui loc de munc, reguli ce atrag diferite obligaii i responsabiliti, att pentru conductorii proceselor de producia, ct i pentru lucrtorii care contribuie la procesul de producie. Rspunderea pentru realizarea deplin a msurilor de proiecia muncii o au, potrivit atribuiilor ce le revin, toi cei care organizeaz, controleaz i conduc procesul de munc. Aceast rspundere se concretizeaz prin urmtoarele: stabilirea i organizarea proceselor tehnologice astfel ca desfurarea activitii s se fac n condiii de securitate deplin;5

controlul respectrii disciplinei n munc i a proceselor tehnologice stabilite; efectuarea instructajului de protecia muncii la toi angajaii (instructajul introductiv general, instructajul la locul de munc i instructajul periodic la locul de munc); cunoaterea msurilor, de prim ajutor n cazurile de accidente de munc sau mbolnviri profesionale; asigurarea cunoaterii normelor pentru protecia muncii; asigurarea echipamentului de protecie i de lucru conform. normativelor n vigoare; aducerea la ndeplinire a recomandrilor medicale de specialitate n legtur cu mbolnvirile profesionale; nregistrarea, inerea evidenei i raportarea accidentelor de munc i bolilor profesionale conform legislaiei n vigoare; analizarea cauzelor accidentelor de munc i a bolilor profesionale de ctre persoanele autorizate (cercetarea nu poate fi fcut de acei care, potrivit dispoziiilor legii, aveau obligaia de a organiza, controla i conduce procesul de munc la locul unde a avut loc accidentul i nici de lucrtorii subordonai direct acestora). n conformitate cu legislaia n vigoare, la nceputul oricrei activiti organizate, persoanele participante la procesul tehnologic trebuie s fie instruite din punctul de vedere al proteciei muncii, astfel nct s cunoasc i s respecte msurile de tehnica securitii muncii i de igiena muncii, necesare pentru a evita accidentele de persoane i de materiale. n seciile de producie problemele de protecia muncii sunt de importan primordial i de respectarea normelor n vigoare n acest sens rspund direct persoanele din conducerea locurilor de munc. n ara noastr, legislaia din domeniul proteciei muncii este n conformitate cu legislaie Uniunii Europene. nclcarea dispoziiilor legale privitoare la protecia muncii atrage rspunderea disciplinar, administrativ, material sau penal, dup caz, potrivit legii.

Accidente de munc i boli profesionalePrin accident de munc se nelege vtmarea violent a organismului, precum i intoxicaia acut profesional, care se produc n timpul procesului de munc sau n ndeplinirea ndatoririlor de serviciu i care provoac incapacitate temporar de munc de cel puin o zi, invaliditate ori deces. Accidentarea a cel puin 3 persoane n acelai timp, n acelai loc i din aceeai cauz se consider accident colectiv. Se consider de asemenea accident de munc: accidentul produs nainte de nceperea sau dup terminarea lucrului, dac lucrtorul se afl n firma unde i are locul de munc, sau n alt firm pentru interese legate de serviciu;6

accidentul produs n timpul pauzelor ce au loc n desfurarea procesului de producie; accidentul suferit de elevi, studeni sau ucenici, n timpul ndeplinirii practicii profesionale. Prin boli profesionale se neleg afeciunile care se produc ca urmare a exercitrii unei meserii sau a unei profesiuni, cauzate de factori nocivi (fizici, chimici sau biologici), caracteristici locului de munc, precum i de suprasolicitarea diferitelor organe sau sisteme ale organismului n procesul de munc. Cauzele accidentelor de munc sunt multiple. n general, ele sunt determinate de deficiene de natur organizatoric, tehnic sau/i disciplinar. Industria electrotehnic i electronic cuprinde o mare varietate de procedee i operaii tehnologice i ca atare i regulile de protecia muncii ce trebuie respectate sunt diverse. Se lucreaz cu instalaii electrice sub tensiune, cu utilaje electromecanice avnd piese n micare de rotaie i de translaie i cu alte utilaje tehnologice coninnd substane vtmtoare sau inflamabile. Ca urmare exist pericole de accidentare prin electrocutare i prin traumatisme de alt natur. Pentru fiecare din aceste pericole sunt stabilite msuri i mijloace generale i individuale de protecie, Pe baza normelor de protecia muncii studiate din domeniul tehnologiei electromecanice rspundei la urmtoarele ntrebri: 1. Care sunt categoriile de msuri la care se refer noiunea de protecia muncii? Exemplificai. 2. Cte feluri de norme de protecia muncii cunoatei? 3. Cine poart rspunderea pentru realizarea msurilor de protecia muncii i prin ce se concretizeaz aceast rspundere? 4. De cte feluri este instructajul de protecia muncii? 5. n ce condiii un accident este considerat un accident de munc, potrivit legii? Dar un accident colectiv? 6. Evideniai cel puin 10 categorii de cauze concrete care pot provoca accidente n ntreprinderile productoare de echipamente electrice. 7. Ce mijloace individuale de protecie cunoatei? 8. Ce tipuri de boli profesionale cunoatei? 9. Ce msuri organizatorice de protecia muncii cunoatei? 10.Ce echipamente de protecia muncii, utilizate n industria electrotehnic cunoatei?

7

8

Lucrarea nr. 1

NTOCMIREA DOCUMENTAIILOR TEHNOLOGICE1.1. Scopul lucrriiLucrarea i propune s prezinte principalele documente tehnologice ce stau la baza fabricrii unui echipamernt electric. Punctul de plecare a procesului tehnologic de fabricaie l constituie proiectarea constructiv a acestuia, precum i concepia tehnologic referitoare la cile de realizare a echipamentului electric. ntre concepia constructiv a produsului i cea tehnologic exist o strns legtur i interdependen. O construcie necorespunztoare nu poate fi mbuntit printr-o tehnologie chiar excepional de bine pus la punct, dup cum i un proiect bun poate fi compromis de o tehnologie necorespunztoare. Pe baza documentelor tehnologice se determin timpul necesar lucrrilor, se nzestreaz locurile de munc, se planific i se furnizeaz materialele i semifabricatele. nclcarea prescripiilor notate n documentaia tehnologic poate conduce la compromiterea calitii produselor. De aceea, respectarea cu strictee a tuturor prescripiilor documentaiei tehnologice este principala cerin a oricrui proces tehnologic.

1.2. Standarde referitoare la documentaia tehnologicn urma proiectrii, procesele tehnologice sunt nscrise n documentele tehnologice. n acestea se noteaz modul de obinere al pieselor i produselor, echipamentele tehnologice necesare (mainile, utilajele, dispozitivele, sculele, verificatoarele, etc.), pregtirea personalului care execut procesul tehnologic respectiv i timpul n care este posibil s fie realizat. Standardul STAS 6269-80 stabilete coninutul documentaiei tehnologice. Forma documentaiei tehnologice poate diferi pentru diferite ramuri ale industriei electrotehnice, n funcie de specificul produciei, dar caracterul documentaiei este acelai. n domeniul construciei de echipamente electrice, n ara noastr sunt n vigoare normele internaionale stabilite de Comitetul Electronic Internaional (CEI). Standardele naionale sunt clasificate ntr-un sistem alfa-numeric, n care domeniile de standardizare (sectoarele) sunt notate cu cte o liter, iar grupele din cadrul sectoarelor sunt notate cu cte o cifr.

9

Spre exemplu, standardele referitoare la domeniul electrotehnic, energetic i electronic constituie sectorul F, care are o serie de grupe i subgrupe, cum sunt: F3 Materiale electrotehnice F30 Generaliti F31 Conductoare neizolate F32 Cabluri, conducte i conductoare de bobinaj F33 Izolatoare F34 Materiale izolante F4 Maini i aparate electrice F40 Generaliti F45 Aparataj electric de joas tensiune F46 Aparataj electric de nalt tensiune .a.m.d. Construciile tehnologice respect o serie de norme i reguli de calitate, protecie i securitate, prevzute n aceste standarde. Tipizarea constructiv a reperelor, subansamblurilor i produselor, realizat prin standardizare, asigur o productivitate sporit proceselor tehnologice, permind interschimbabilitatea comod, utilizarea raional a materialelor, adaptarea unor domenii mai restrnse de clase de precizie, scderea costului de fabricaie .a. Prin standarde se stabilesc de asemenea nomenclatura, terminologia, simbolurile, desenele, notaiile caracteristice .a.

1.3. Etapele de elaborare a documentaiei tehnologiceTotalitatea documentelor tehnologice poate fi mprit n trei grupe: A. Documentaia tehnologic ce fixeaz procesul tehnologic al desfurrii operaiilor unor piese (fia tehnologic n cazul produciei de serie) sau chiar al unei singure operaii efectuate asupra piesei (planul de operaie n cazul produciei de mas); B Documentaia tehnologic de sintez care reflect ntregul proces tehnologic al prelucrrii unor subansamble sau ansamble (de exemplu planul de succesiune al operaiilor i toate datele funcionrii unei benzi tehnologice). Tot n aceast grup se ncadreaz i documentaia tehnologic ce conine datele de sintez asupra nzestrrii tehnologice, gradului de folosire a reperelor normalizate, a SDV-urilor normalizate, etc. C. Instruciuni tehnologice necesare pentru executarea operaiilor complicate, a operaiilor care necesit respectarea unui anumit regim sau legate de folosirea unei instalaii sau a unui utilaj special, precum i instruciuni tehnologice de control. n producia electrotehnic documentul tehnologic de baz este fia tehnologic pe reper.. Proiectarea unui echipament electric se realizeaz n dou etape: a) Studiul preliminar pentru determinarea variantelor optime. b) Elaborarea documentaiei tehnologice.10

Etapele de proiectare a unui proces tehnologic sunt prezentate n tabelul 1.1. Tabelul 1.1. Etapele de proiectare a unui proces tehnologic de fabricaie Titlul capitolului A. 1. Stabilirea tipului de producie i analiza tehnologic a desenului de execuie a piesei 2. Alegerea variantei optime a procesului de obinere a semifabricatului Coninutul capitolului din proiect Analiza rolului funcional i a condiiilor tehnice (precizia, rugozitatea i duritatea suprafeelor) impuse piesei finite i a tehnologicitii fabricrii ei. Stabilirea caracterului produciei de piese, calculul ritmului i productivitii liniei tehnologice de prelucrare mecanic sau a mrimii lotului (serie) Analiza comparativ a procedeelor concurente de semifabricare i adoptarea variantei optime ntocmirea planului de operaii pentru executarea semifabricatului Precizarea valorilor preliminare ale adaosului de prelucrare mecanic Studiul traseelor similare Stabilirea succesiunii logice a oparaiilor de prelucrare mecanic, tratamentele termice (termo-chimice) i controlul tehnic de calitate Alegerea utilajelor i SDV-urilor Alegerea preliminar a regimurilor de lucru (adncime, avans, vitez de achiere) pe baza calculului analitic sau a tabelelor i nomogramelor Stabilirea definitiv a regimurilor de achiere Calculul necesarului de for de munc i utilaje Calculul necesarului de SDV-uri Calculul consumului de materiale

Coninutul memoriului tehnic al proiectului

3. Elaborarea traseului tehnologic de prelucrare mecanic 4. Determinarea regimurilor optime de achiere i a normelor tehnice de tip 5. Calculul necesarului de for de munc, de utilaje, SDV-uri i materiale 6. Alegerea variantei economice de proces tehnologic

Calculul timpului de baz total i a manoperei totale a procesului tehnologic Calculul cheltuielilor curente pentru o pies Costul amortizrii i ntreinerii sculelor speciale, a verificatoarelor i sculelor Determinarea programului de fabricaie critic i alegerea variantei economice11

Titlul capitolului 1. Elaborarea documentaiei tehnologice pentru: a) fabricaie n serie mare i n mas b) fabricaie n serie mic sau individual

Coninutul capitolului din proiect a) planul de operaii i fia film a traseului tehnologic de fabricare; foaia pentru calculul timpilor; desenele semifabricatelor i de execuie a SDV-urilor, fie de consum specific de materiale; fie de manoper specifice i fie de consum de SDV-uri b) fia tehnologic sau fia de lucru

B. Materialul grafic al proiectului

nainte de a ncepe proiectarea, tehnologul trebuie s studieze desenul de execuie al piesei, condiiile tehnice i condiiile de funcionare n subansablul din care face parte; totodat, se analizeaz desenul de execuie n privina posibilitii de aplicare a unei tehnologii raionale de fabricaie. La controlul tehnologic al desenelor, se verific dac vederile i seciunile sunt suficiente pentru definirea complet a piesei. Se analizeaz dac condiiile tehnice caracterizeaz suficient de complet piesa din punct de vedere al preciziei de prelucrare. Dac se constat c cerinele de precizie i rugozitatea suprafeelor sunt mai ridicate dect este necesar pentru funcionarea normal a piesei, tehnologul poate propune modificarea lor. Se verific corectitudinea cotrii piesei. n acest sens, numrul de cote pe desenul de execuie trebuie s fie minim, dar suficient pentru execuia i verificarea piesei. Nu este admis existena pe desen a cotelor care formeaz un lan de dimensiuni nchis, cu tolerane. La controlul tehnologic al desenului se constat, de asemenea, dac piesa are o construcie tehnologic, adic dac permite fabricarea prin cele mai economice procedee tehnologice, pe scurt, dac este asigurat tehnologicitatea construciei. Toate modificrile considerate necesare la controlul tehnologic al desenelor de execuie se adopt cu acordul proiectantului produsului. 1.4. Documentaia tehnologic Principalele documente tehnologice care se completeaz la proiectarea proceselor tehnologice sunt prezentate n tabelul 1.2. Fia tehnologic conine deci informaii tehnologice la nivelul operaiei, nu i la pri componente ale operaiei. Elaborarea fiei tehnologice se face asistat de calculator, care are nmagazinate n memorie variantele tehnologice realizabile n ntreprindere pentru executarea reperului respectiv.12

Tabelul 1.2. Documentaia tehnologic Denumire 1 1. Fia tehnologic Scopul 2 Stabilirea desfurrii procesului tehnologic de prelucrare prin achiere, fr detalierea operaiilor. Se folosete la fabricaia de serie mic, pentru piese nu prea complicate. Stabilirea sumar a desfurrii procesului tehnologic de prelucrare prin achiere, cu amnunte mai puine dect n fia tehnologic. Se folosete la fabricaia individual. Stabilirea detaliat a procesului tehnologic de prelucrare prin achiere cu amnunte mai multe dect n fia tehnologic. Se folosete la fabricaie n serie mare i de mas, ct i pentru fabricaia n serie mic sau individual a unor piese amplificate Stabilirea tehnico-tiinific a normelor de timp pentru fazele operaiilor. Coninutul 3 Formulare de eviden primar cuprinznd: caracteristicile piesei (denumire, material, pas, numr desen etc.), desfurarea operaiilor principale pentru executarea lor; schia piesei. Formular de eviden primar cuprinznd: caracteristicile piesei, desfurarea operaiilor cu unele date pentru executarea acestora (secia sau atelierul, utilajul sau locul de munc, timpul normat, unele indicaii sumare de lucru etc.) Volum format din formulare de eviden primar, cuprinde file pe operaii n care se dau: denumirea i caracteristicile piesei: schia piesei cu indicarea suprafeelor prelucrate n operaia respectiv; utilajul cu caracteristicile lui, desfurarea fazelor operaiei respective, datele amnunite ale executrii fiecrei faze. Formular de eviden primar cuprinznd: denumirea i caracteristicile piesei; schia piesei cu indicarea suprafeelor prelucrate n faza respectiv; regimul de achiere; elementele normei de timp. Desene de execuie pentru scule, dispozitive, verificatoare i elementele lor.

2. Fia de lucru singular

3. Fia de operaii

4. Foaia pentru calculul timpului

5. Desene de execuie pentru scule, dispozitive i verificatoare

Stabilirea formei, a dimensiunilor, a materialelor i condiiilor tehnice pentru scule, dispozitive i verificatoare.

13

6. Extras de materiale

7. Fi de consum specific de materiale 8. Extras de manoper

9. Fi de manoper specific

10. Fi de consum specific de scule, dispozitive sau verificatoare (norme sau speciale)

Formular de eviden primar cuprinznd: denumirea produsului i caracteristicile materialului, denumirea i nr. de buci pentru reperele competente ale produsului; necesar, net i brut, pe unitatea de produs. Stabilirea consumului total Formular de eviden primare cuprinde materiale, necesar pentru znd: denumirea produsului, denumifabricarea unitii de rea i caracteristicile materialului neprodus finit. cesar, consumurile specifice pe unitatea de produs. Stabilirea ncrcrii unui tip Formular de eviden primar cuprinde main sau loc de lucru. znd: denumirea produsului, denumirea i caracteristicile tipului de main sau locului de lucru; denumirile reperelor prelucrate la tipul de main sau locul de lucru respectiv; numrul de operaii executate la fiecare reper; ncrcarea tipului de main sau locului de munc. Stabilirea pe tipuri de utilaj Formulare de eviden primar cui locuri de lucru a maprinznd denumirea produsului, denoperei pe unitate de pronumirea i caracteristicile utilajelor i dus; baza pentru calculul locului de lucru; ncrcarea utilajelor forei de munc i al i locurilor de lucru pentru fabricarea numrului necesar de unitii de produs. maini i utilaje. Stabilirea consumurilor de Denumirea produsului, denumirile, scule, dispozitive sau veri- tipurile i dimensiunile sculelor, disficatoare normale sau pozitivelor sau verificatoarelor; conspeciale, pentru verificarea sumurile specifice pentru fabricarea unitii de produs. unitii de produs.

Stabilirea consumului unui material dat pentru fabricarea de produs

A. Fia tehnologic ilustreaz un proces tehnologic elaborat sumar i se ntocmete pentru produciile de unicate i serie mic. Ea trebuie s cuprind dou categorii de date: date generale; date privind coninutul procesului tehnologic pe operaii;14

schia piesei (n cazuri speciale) Datele generale sunt urmtoarele: ntreprinderea i secia n care se execut prelucrarea; numrul fiei tehnologice; numrul comenzii de lucru; numrul reperului; data ntocmirii fiei tehnologice; produsul i numrul de piese de produs; producia pentru care este valabil fia tehnologic; numele tehnologului i normatorului; materialul semifabricatului (masa, starea, STAS-ul). Procesul tehnologic trebuie s conin urmtoarele date asupra tuturor operaiilor: numrul operaiei; denumirea operaiei; atelierul; maina-unealt i SDV-urile; indicaii tehnologice sumare; numrul de buci prelucrate simultan; categoria de calificare a muncitorului; timpul normat: unitar i de pregtire; valoarea manoperei pe operaie, corespunztoare timpilor unitari i de pregtire. B. Planul de operaii este sinteza unui proces tehnologic detaliat n cele mai mici amnunte i este specific produciilor de serie mijlocie, mare sau de mas. Are ca scop de a pune la ndemna muncitorilor un proces de prelucrare astfel stabilit, nct succesiunea operaiilor i fazelor de lucru s fie univoc i complet determinate, scutind muncitorul sau maistrul de a adopta soluii de moment. Elementul principal al planului este operaia. Pentru fiecare operaie se completeaz cte o fil, cu detalierea operaiei pe faze, indicarea aezrilor i poziiei piesei n decursul prelucrrii, stabilirea indicaiilor tehnologice amnunite pentru executarea fiecrei faze: sculele, dispozitivele, verificatoarele, regimul de achiere, norma de timp etc. Conturul suprafeelor prelucrate la operaia respectiv se traseaz pe schia operaiei cu linie continu groas; pentru aceste suprafee se indic dimensiunile tehnologice (intermediare), toleranele tehnologice i rugozitatea suprafeelor. Conturul suprafeelor neprelucrate n operaia respectiv se traseaz cu linie subire. Totalitatea firelor de operaii, care se refer la prelucrarea aceleai piese, formeaz planul de operaii. Indicaiile din planul de operaii trebuie respectate ntocmai. Nerespectarea lor nseamn abateri de la disciplina tehnologic i conduc la scderea calitii produselor. Planul de operaii conine, ca i fia tehnologic dou categorii de date: ntreprinderea, secia, atelierul n care se execut prelucrarea; denumirea piesei i numrul reperului;15

maina-unealt (firma i modelul); numrul de semifabricate prelucrate simultan; simbolul produsului; denumirea operaiei i numrul ei n procesul tehnologic; numele celor care au realizat i aprobat procesul tehnologic; datele privind coninutul operaiei; schia operaiei, care poate fi prezentat pe una sau mai multe file ale planului de operaii i trebuie s conin: schia semifabricatului n poziia de lucru, marcarea suprafeelor care se prelucreaz n operaia respectiv, condiiile tehnice impuse (de precizie dimensional, de form sau poziie reciproc, rugozitate, schema de orientare i fiecare a semifabricatului); numrul i definirea fazelor componente ale operaiei, toate fazele tehnologice active i principalele faze auxiliare, inactive; sculele achietoare necesare: tipul, materialul i STAS-ul; dispozitivele de prindere a semifabricatelor i sculelor achietoare; mijloacele de control, tipul, domeniul de msurare, precizia i STAS-ul; condiiile de rcire-ungere; instruciuni suplimentare; parametrii regimului de achiere i parametrii de reglare al mainii-unelte: adncimea de achiere t, numrul de treceri, avansul de achiere s, viteza de achiere v, turaia n, pentru fiecare faz; dimensiunile de realizat (prelucrat), Lp i cele de calcul Lc; timpii de baz i timpii auxiliari pentru fazele active i auxiliare; timpul de pregtire-ncheiere pe lor; timpii de baz, auxiliari, de deservire tehnic, de deservire organizatoric, de odihn i unitari pe operaie; calificarea muncitorului (categoria de ncadrare). 1.5. Probleme de urmrit 1. 2. 3. 4. 5. 6. Evideniai standardele referitoare la elaborarea documentaiei tehnologice. Care sunt etapele de eleborare a documentaiei tehnologice? Ce conine documentaia tehnologic a echipamentelor electrice? Ce conine fia tehnologic a unui reper? Ce conine planul de operaii a unui proces tehnologic? Se va elebora fia tehnologic pentru un reper al unui echipament electric.

16

Lucrarea nr. 2

INFLUENA FACTORILOR TEHNOLOGICI ASUPRA PROPRIETILOR MATERIALELOR ELECTROTEHNICE.2.1. Scopul lucrriiLucrarea i propune s studieze factorii tehnologici ce influeneaz dou dintre proprietile eseniale ale materialelor utiliuzate n industria electrotehnic: rezistivitatea materialelor conductoare i permeabilitatea magnetic a materialelor magnetice moi. n lucrare ne propunem studierea dependenei valorii rezistivitii electrice de natura materialului, temperatur, procent de aliere i gradul de ecruisare. Dintre factorii tehnologici ce influeneaz proprietile magnetice ale materialelor magnetice moi ne propunem s studiem: impuritile, granulaia i tensiunile interne datorate prelucrrilor mecanice.

2.2. Factorii tehnologici ce influeneaz rezistivitatea electricRezistivitatea unui material conductor este constanta de material care este utilizat pentru caracterizarea proprietilor electrice ale materialelor conductoare. Dependena ei de temperatur este dat de relaia: = 0(1 + T) (2.1.) unde: 0 este rezistivitatea rezidual, care se conserv i la 00 K, este coeficientul de variaie a rezistivitii cu temperatura iar T este supratemperatura. Rezistivitatea unui metal scade odat cu temperatura, tinznd ctre o valoare foarte mic la 00K. Aceasta dovedete ca rezistivitatea este puternic influenat de vibraiile reelei cristaline. Pe msur ce temperatura scade, reeaua cristalin opune o rezisten din ce n ce mai mic electronilor, care deplasndu-se formeaz curentul electric. Aceast comportare arat c aciunea de frnare a electronilor nu este cauzat de reeaua cristalin propriu-zis ci de vibraiile ei. La 00K amplitudinea acestor vibraii este foarte mic (practic nul) i reeaua nu mai opune rezisten deplasrii electronilor. Creterea temperaturii provoac mrirea amplitudinii de vibraie a ionilor din reea, deci o interaciune mai puternic ntre electroni i nodurile reelei, ceea ce determin creterea rezistenei electrice.17

Prin urmare apariia rezistenei electrice i creterea ei cu temperatura este determinat de deformarea reelei cristaline produs de oscilaiile termice ale ionilor reelei cristaline. Tabelul 2.1. Caracteristicile tehnice ale materialelor conductoare. Denumirea materialelor VH 20 C 20 C E r 3 6 2 [N/m [N/m [V] [10 [10 [m 2 7 8 10 ] 10 ] /grd] /grd 10 10 ] 1 2 3 4 5 6 7 Cupru electrotehnic moale 1,748 3,93 16,4 13 21 +0,3 2 4 Cupru electrotehnic tare 1,748 3,93 16,4 10,6 38,2 +0,3 2 4 Bronz 1,92 4,00 16,6 913 5085 11 Alam Am58/85 7,1/5 1,3 17,5 810 1888 2 Aluminiu 2,941 4,00 23,8 5,5 15,7 1,34 Aldrey 3,33 3,60 23,0 6 30 Alcoro 3,28 3,60 23,0 5,6 29,4 Zinc laminat 5,92 4,19 39,5 13 11,2 0,76 Zinc recopt 5,92 4,19 39,5 13 13,3 0,76 Fier 10,00 6,57 12,3 21 50 0,44 Oel A (LEA) 14,2 4,5 11,0 18,8 39,2 Oel B (LEA) 25,2 4,8 11,0 19,6 117,6 Oel C (LEA) 25,2 4,8 11,0 19,6 137,3 Magneziu 4,6 3,9 26,0 4,5 20 1,56 Wolfram 5,55 4,68 4,5 37 350 41 0,58 Nichel moale 8,69 4,4 13,0 20,5 40 0,25 Nichel tare 9,52 6,9 13,0 20,5 80 0,25 Molibden 4,76 4,71 5,0 33,6 8025018

[kg/m3 103] 8 8,735 8,9 7,48,9 8,9 8,73 2,647 2,7 2,647 7,4 7,4 7,86 7,647 7,647 7,647 17,74 19,32 8,9 8,9 10,9

Platin Argint Aur Plumb Staniu Mercur

10,3 1,6 2,2 20,8 11,4 95,8

3,92 3,6 4 3,65 4,28 4,4 0,9

8,9 19,6 8 14,3 29,3 27,0 3 1,28

17 8,2 7,9 1,7 4,15

2030 25 14 1,5 2,75

+0,8 6 +0,8 1 +1,5 0,13 0,10 +0,8 6

27,45 10,5 19,29 11,34 7,3 13,546

Semnificaia simbolurilor este: 20 C rezistivitatea de 20 C; coeficient de variaie a rezistivitii cu temperatura; coeficient mediu de dilataie liniar; E modulul de elasticitate; r rezistena specific la rupere; VH potenialul electrochimic fa de hidrogen; masa specific. Un alt factor ce influeneaz rezistivitatea unui material conductor este gradul de aliere. Alierea const n introducerea unor atomi strini n reeaua unui metal pur, cnd are loc o deformare a reelei cristaline asemantoare cu cea produs de agitaia termic. Ca i n cazul vibraiilor termice i n cazul alierii se produc deplasri ale atomilor din poziiile lor de echilibru. Deoarece deformarea reelei cristaline produce creterea rezistivitii electrice i deci prin aliere rezistena electric a metalelor crete. Dintre factorii tehnologici ce apar n timpul prelucrrii mecanice a metalelor cel mai des ntlnit este ecruisarea (deformarea plastic la rece). Creterea rezistivitii prin ecruisare se explic tot prin deformarea reelei cristaline. Prin ecruisare rezistivitatea cuprului crete cu circa 6%. Pentru reducerea rezistivitii la valorile pe care le avea materialul neecruisat se fac tratamente termice de recoacere. Prin recoacerea cuprului prelucrat la rece se obine un cupru moale cu conductibilitate electric mrit.

2.3. Factorii tehnologici ce influeneaz proprietile magneticeProprietile magnetice ale materialelor sunt de natur atomic. Corpurile feromagnetice prezint magnetizaie spontan, adic pot avea magnetizaie nenul chiar n absena cmpurilor magnetice exterioare. Pentru a explica magnetizaia spontan fizicianul Weiss a presupus c materialele feromagnetice sunt formate din domenii microscopice avnd dimensiunile liniare de ordinul sutimilor de mm, numite domenii Weiss i care sunt fiecare (la T=0) magnetizate pn la saturaie.19

n stare demagnetizat, vectorii de magnetizaie ai domeniilor au toate orientrile posibile, n aa fel nct magnetizarea materialului este nul la nivel macroscopic. ntre dou domenii Weiss vecine exist o zona de trecere numit ,,perete Bloch.

Figura 2.1. Domeniile Weiss i pereii Bloch. Procesul de magnetizare const n orientarea vectorilor de magnetizare dup direcia unui cmp magnetic exterior i se poate produce pe dou ci: a) prin deplasarea pereilor Bloch, b) prin rotaia vectorilor de magnetizaie ai domeniilor Weiss. Materialele magnetice sunt anizotrope, adic ntr-un monocristal momentele magnetice spontane ale atomilor ocup direcii prefereniale i magnetizarea monocristalului se face cu consum mic de energie dac intensitatea cmpului este orientat dup una din aceste direcii. Se pot defini i direcii de medie magnetizare respectiv de magnetizare grea. Pierderile totale n fier pFe (n unitatea de timp i n unitatea de volum a materialului magnetic moale) au expresia:n pFe = ph + p f = f Bmax +

k

2 2 f 2 Bmax = a f + b f 2

(2.2.)

n care: Ph pierderile prin histerezis, Pf pierderile prin cureni turbionari (Foucault), f frecvena, o constant de material numit constanta lui Steinmetz Bmax inducia magnetic maxim, n exponentul lui Steinmetz (1,6 < n > 2), grosimea tolei.20

B

Materiale magnetic moi Materiale magnetic H tari Hc' Br' Br Hc

Br Br' Hc Hc'

Figura 2.2. Ciclul de histerezos a materialelor magnetice. n funcie de lrgimea ciclului de histerezis materialele magnetice se mpart n materiale magnetic moi (cu ciclu de histerezis ngust) i materiale magnetic dure (cu cuclu de histerezis lat), ca n figura 2.2. Principalele materiale magnetic moi care se utilizeaz la confecionarea miezurilor magnetice de c.c. i de c.a. sunt prezentate n tabelele 2.2. i 2.3. Fierul tehnic pur (oel suedez), are un procent foarte mic de carbon (sub 0,1%) i se livreaz sub n form de bare, benzi i table. Fierul electrotehnic, cu coninut redus de carbon i impuriti este livrat sub form de benzi i bare i neste utilizat pentru echipamentele care necesit performane electromagnetice ridicate. Fierul carbonil, cu coninut sub 0,05% impuriti, este utilizat pentru piesele cu forme mai complicate, obinute prin sinterizare i utilizat n special la construcia miezurilor unor relee. Fonta este mai rar utilizart i doar pentru inducii mai mici de 1T. Tabelul 2.2. Materiale magnetic moi pentru miezuri n c.c. Denumirea materialelor Fier srac n carbon Fier Armco Compoziia Permeabilitatea 103 [H/m] i m 0,151 2,51 0,314 8,792 Hc [H/m ] 143, 24 63,6 6 4Js

99,8Fe +0,2Si 99,1Fe +0,1Si

[T] 2,1 2 2,221

Carbonil Fier-siliciu Idem, texturat Alsifier Radiometal Megaperm 6510 Permalloy 45 Idem 50 texturat Permaloy 65 Permaloy 68 Permaloy 78 Permaloy cu crom Permaloy molibden Aliaj 1040 Mumetal Supermaloy Dynamax

99,9Fe +0,1Si 96Fe +4Si 97Fe +3Si 85Fe +9,5Si +5,5Al 50Fe +47Ni +3Cu 65Ni +10Mn +25Fe 55Fe +45Ni 50Fe +50Ni 65Ni +35Fe 68Ni +32Fe 78,5Ni +21,5Fe 78,5Ni +3,8Mo +17,7Fe 78,5Ni +3,8Mo +17,7Fe 72Ni +14Cu +3Mo +11Fe 77Ni +5Cu +2Cr +16Fe 79Ni +5Mo +16Fe 65Mi +2Mo +33Fe

2,51-5,0 2 0,629 1,88 37,68 3,14 6,027 3,14 6,28 12,56 1,507 12,56 15,07 15,07 5,02 25,1 125,6

25,1-2 6,37 7 0,792 39,7 6 50,2 7,96 150,7 2 31,4 31,4 31,4 251 125,6 314 125,6 73,6 150,7 2 125,6 125,6 125,6 1884 3,98 23,8 7 6,37 23,8 7 3,98 7,96 2,39 3,98 2,39 3,18 31,5 9 3,98 0,23 0,40

2,1 7 1,9 7 2,0 0 1,0 0 1,5 6 0,8 6 1,6 0 1,5 6 1,3 0 1,3 0 1,0 8 0,8 0 0,8 7 0,6 5 0,7 2 0,8 0

Pentru executarea tolelor, din care se mpacheteaz miezurilor magnetice ale aparatelor de curent alternativ, se utilizeaz tabla silicioas, n compoziia creia prezena siliciului mrete rezistivitatea oelului, micornd prin aceasta curenii turbionari. Siliciul mai contribuie la creterea permeabilitii magnetice i la micorarea pierderilor prin histerezis.22

Pe msura creterii coninutului de siliciu ns, proprietile mecanice ale tablei se nrutesc, ea devine mai casant i uzeaz mai repede tiurile sculelor. Se fabric mai multe caliti de tabl silicias, care se deosebesc prin proprietile magnetice i gradul de aliere cu siliciul. Tabla silicoas laminat la cald, EI pn la EIV, tabl electrotehnic slab, mediu, respectiv supraaliat, avnd urmtoarele pierderi: EI: P10 =3,6 W/kg; 0,7% Si slab aliat; EII: P10 =2,8 W/kg; 1,7% Si mediu aliat; EIII: P10 =2,8 W/kg; 2,5% Si mediu aliat; EIV: P10 =1 W/kg; 4,3% Si supraaliat. Aceast tabl se livrez n obinuit la grosimi de 0,5 i 0,35 mm. Tabl laminat la rece cu permeabilitate magnetic mare n direcia laminrii, de 0,35 mm grosime i un coninut de 3% siliciu, utilizat la confecionarea circuitelor magnetice ale transformatoarelor de msur i a bobinelor de oc. Pierderile magnetice sunt reduse: P10 =0,6 W/kg. Tabelul 2.3. Materiale magnetice moi pentru miezuri de c.a. Materialul Calitate PH materia [W/kg] l P10 P15 EI-3,5 EII-3,0 3,5 3,0 8,2 7,1 6,1 5,8 5,8 4,9 Inducia magnetic B25 1,53 1,50 1,50 1,48 1,48 1,46 Masa [kg/dm3] B50 B10 B300 fr cu oxizi 0 oxizi 1,6 1,7 1,98 7,85 7,80 3 5 1,6 1,7 1,98 7,80 7,75 2 5 1,6 1,7 1,98 7,80 7,75 2 5 1,5 1,7 1,95 7,70 7,65 9 3 1,5 1,7 1,95 7,70 7,65 9 3 1,5 1,7 1,94 7,70 7,65 7 2

Tabl silicioas

EIII-2,6 2,6 EIII-2,4 2,4 EIII-2,2 2,2 EIII-2 2

Semnificaia simbolurilor din tabel este: i permeabilitatea iniial; M permeabilitatea maxim; H0 cmpul coercitiv; 4 Js intensitatea de magnetizare la saturaie; pH pierderi prin histerezis; F10, F15 magnetizarea n cicluri n cmp magnetic 50 Hz pentru valorile de vrf BH =1; 1,5 Wb/m2 la 20 C; B25...300 inducia magnetic corespunztoare cmpurilor H = 25...300 A/cm.23

Tabl cu textur cubic, cu permeabilitate magnetic mare, n dou direcii perpendiculare, utilizat pentru confecionarea miezurilor magnetice ale transformatoarelor i bobinelor cu miez de fier din tole tanate, cu forme complicate. Coninutul de siliciu este de 3-3,5%. Factorii care influeneaz proprietile magnetice ale acestor materiale sunt: impuritile, mrimea de grunte i tensiunile interne datorate prelucrrilor mecanice. Impuritile cel mai frecvent ntlnite sunt: C, O2, S, Ph, H. Dintre acestea cele mai duntoare sunt C i O2. Cu ct mrimea de grunte a materialului magnetic (granulaia) este mai mare cu att va fi mai mare permeabilitatea magnetic, iar Hc (cmpul coercitiv) va fi mai mic. Influena mrimii de grunte asupra permeabilitii se explic prin faptul c la limitele dintre gruni reeaua fiind puternic deformat, proprietile magnetice sunt puternic afectate. Deoarece cu creterea grunilor suprafeele de separare dintre gruni i implicit tensiunile interne se micoreaz, permeabilitatea crete cu creterea grunilor, n timp ce Hc i pierderile prin histerezis scad. Tensiunile interne micoreaz permeabilitatea i cresc cmpul coercitiv. Ecruisarea cu numai (0,5-1)% produce scderea permeabilitii maxime cu (25-30)% i creterea cmpului coercitiv cu (15-20)% La aliajele fier-siliciu (alierea fierului cu 6-5% siliciu), rezistivitatea materialului crete de aproximativ 6 ori, pierderile prin cureni turbionari micorndu-se foarte mult. Totodat siliciul trece oxigenul din compusul FeO n SiO2 care este mai puin duntor din punct de vedere magnetic. Permeabilitatea aliajelor fier siliciu fiind mai mare ca a fierului, iar pierderile histerezis mai mici. Siliciul are influen favorabil i asupra fenomenului de mbtrnire magnetic, aliajele fier siliciu avnd proprieti mai stabile n timp dect fierul moale. Tablele sau benzile din aliajele Fe-Si se obin prin laminare. O mbuntire remarcabil a proprietilor magnetice ale acestora se obine prin texturarea cristalin. Tabla silicioas i n special cea texturat i schimb proprietile magnetice n urma tierii sau tanrii (ecruisare). Pentru refacerea proprietilor magnetice se face recoacerea tolelor.Astfel pierderile n miezurile magnetice scad cu 10 15% fa de cazul n care nu s-ar face recoacerea. Recoacerea const din nclzirea tablei pn la aproximativ 800oC n atmosfer controlat: 90% azot i 10% hidrogen. nclzirea i rcirea trebuie s se fac mai ncet dac pachetul de tole este mai mare, astfel nct diferena de temperatur ntre diferitele poriuni ale tolelor s nu provoace deformarea i ondularea tablei. Cuptoarele continue sunt cele mai utilizate i cele mai performante.

24

2.4. Probleme de urmrit1. Evideniai principalii factori ce influeneaz rezistivitatea electric a materialelor conductoare. 2. Ridicai caracteristica = () pentru conductoare din cupru electrotehnic moale respectiv pentru cupru electrotehnic tare n intervalul de temperatur 200C - 800C. 3. Verificai influena ecruisrii asupra rezistivitii cuprului. Exprimai procentual aceast influen. 4. Verificai influena alierii asupra rezistivitii aluminiului prin comparare cu aliajul aldrey [(0,30,5)% Mg, (0,40,7)% Si, (0,20,31%) Fe]. 5. Efectuai msurtori (cu ajutorul osciloscopului) asupra ciclului de histerezis, curba de magnetizare i pierderile n fier ale unui un miez magnetic lamelat. 6. Se vor compara ciclurile de histerezis ale pachetelor de tole ecruisate i respectiv tratate termic prin recoacere.

7. Pentru ciclul de histerezis vizualizat pe osciloscop se vor determina pe cale grafic (n cel puin trei puncte) mrimile: Permeabilitatea relativ static:r = 1 B 0 H

1 B lim 0 H 0 H 8. Studierea la microscop a materialelor magnetic moi laminate la cald, la rece i texturate. Se vor evidenia domeniile Weiss i pereii Bloch i influena granulaiei asupra ciclului de histerezis. rdif =

Permeabilitatea relativ diferenial:

25

26

Lucrarea nr. 3

TEHNOLOGIA MIEZURILOR FEROMAGNETICE LAMELARE3.1. Scopul lucrriiLucrarea i propune s prezinte etapele de realizare a procesului tehnologic de realizare a miezurilor lemelare ale mainilor electrice. Sunt prezentate materialele utilizate la realizarea miezurilor feromagnetice din tole, procesul tehnologic de tamare i procesul tehnologic de asamblare a miezurilor feromagnetice. Pentru fiecare etap a procesului tehnologic de fabricare sunt prezentate prescripiile standardizate, utilajele folosite i cerinele calitative, precum i posibilitile de automatizare a procesului de fabricaie.

3.2. Materiale i semifabricate folositePentru realizarea miezurilor magnetice ale mainilor electrice sunt necesare urmtoarele tipuri de materiale: materiale active; materiale electroizolante; materiale auxiliare. Materialele active ale miezurilor magnetice trebuie s fie materiale cu proprieti de magnetizare bune i cu pierderi specifice mici, pentru a asigura realizarea unor maini electrice cu randamente ridicate. Materialele electroizolante care intr n construcia miezurilor magnetice au drept scop micorarea pierderilor prin cureni turbionari, prin izolarea tolelor de oel, sau eventual, prin intercalarea n pachetul de tole de oel a unor tole izolante. Tolele izolante se confecioneaz din foi de material electroizolant corespunztor clasei de izolaie a mainii, grosimea fiind obinuit de 0,5...1 mm. Materiale auxiliare. n aceast categorie se ncadreaz materialele folosite la realizarea pieselor de consolidare, cum sunt: tolele de capt, inelele de strngere sau presare, scoabele, tijele sau buloanele de strngere, degetele de presare, distanierele pentru canalele de ventilaie, tifturile de asigurare, penele de pachet i alte piese de fixare. Cele mai multe din aceste piese se confecioneaz din OL37 STAS 500/2. Miezurile magnetice fiind strbtute de un cmp magnetic alternativ necesit msuri specifice pentru reducerea pierderilor prin cureni turbionari. Astfel partea activ a acestor miezuri, ca la orice miez pentru flux variabil, trebuie executat din tole izolate.27

Se folosete tabl electrotehnic cu grosimea de 0,35 mm (pentru transformatoare), 0,5 mm pentru mainile rotative (sau 0,635 mm licen SUA). a) Tabl silicioas laminat la cald, care se livreaz n stare recoapt i se fabric n mai multe sortimente, n funcie de gradul de aliere cu Si, de care depind pierderile specifice p10/50 (p15/50) i proprietile de magnetizare exprimate prin valoarea induciei BH la o anumit valoare a intensitii cmpului magnetic H (25; 50; 100 sau 300 A/cm). De exemplu, tabla E II-2,6, cu 1,7% Si, se caracterizeaz prin p10/50 = 2,6W/kg i B25 = 1,5 Wb/m2 (STAS 673). b) Tabl silicioas laminat la rece cu cristale neorientate, caracterizat prin valori BH mai mari (cu 10-15%) i valori p10/50 (obinuit 2-3 W/kg), mai mici dect tabla laminat la cald, la un coninut de Si mai redus. c) Tabl silicioas laminat la rece cu cristale orientate, a cror utilizare este limitat la cazul miezurilor segmentate, deoarece direcia de magnetizare trebuie s corespund cu cea de laminare. d) Tabl laminat la rece fr Si. Iniial aceast tabl are proprieti magnetice proaste. Dar, dac tolelor stanate din aceast tabl li se aplic un tratament termic specific, atunci proprietile magnetice devin comparabile sau chiar mai bune dect cele ale tablei laminate la rece cu Si (B25 = l,68 Wb/m2 i p10/50 = 2,8 W/kg). Prezena siliciului (0,4-4,3% Si) n tablele de oel electrotehnic nrutete proprietile tehnologice de prelucrare a tablei, care devine mai dur i uzeaz mai pronunat sculele. Dup gradul de aliere cu Si se deosebesc: table slab aliate (sub 1% Si), mediu aliate (1-2% Si) i puternic aliate (peste 2% Si). Tablele de oel electrotehnic se livreaz sub form de foi i benzi. Pentru a facilita tanarea tolelor pe maini automatizate, n prezent se prefer livrarea benzilor de oel electrotehnic sub form de rulouri gata izolate i avnd limea cerut. Semifabricatele sub form de foi se mai livreaz practic numai pentru tolele de dimensiuni mari. Izolarea tablei pentru tole se execut astfel: a) dup tanarea tolelor: cu lac pe baz de rini sau prin oxidare. b) nainte de tanarea tolelor (la ntreprinderea productoare): cu lac pe baz de rini, cu lac ceramic (carlit) sau prin oxidare.

3.3. Procesul tehnologic de tanare a tolelorTolele din care se confecioneaz miezurile magnetice lamelare ale mainilor electrice se execut prin tanare, care este singurul procedeu tehnologic folosit n acest scop i care asigur o identitate practic perfect a tuturor tolelor, n condiii tehnologice de nalt productivitate. Procesul de tanare poate fi automatizat.28

Operaia de tanare, care este o operaie de tiere fr achiere a unor obiecte de aceeai form, se execut cu ajutorul unor scule numite stane, montate pe prese mecanice cu simpl aciune, de obicei de tip nchis, cu manivel sau cu excentric. Tolele-rotor se staneaz de obicei din aceeai tabl cu tolele-stator. ]Se pot folosi urmtoarele tipuri de stane: 1) stane cu aciune simpl, care asigur decuparea unui singur contur nchis, cum este de exemplu gaura pentru arbore n tola-rotor, o cresttur etc.; 2) tane-bloc, care asigur decuparea tuturor contururilor de stanat printr-o singur lovitur a berbecului presei; 3) stane cu aciune succesiv (n pai), care asigur decuparea tuturor contururilor de stanat n mod succesiv n spaiu i n timp, prin deplasarea semifabricatului de la un cuib de stanar la altul, respectiv de la o fa de tanare la alta, n sensul avansului. Pasul avansului trebuie s fie egal cu distana dintre dou cuiburi de tanare consecutive ale tanei. Numrul de faze din care se compune operaia de tanare este egal cu numrul de cuiburi succesive ale stanei. La o anumit curs a berbecului presei se realizeaz toate fazele (decuprile) operaiei de tanare, dar n poziii diferite (succesive) n spaiu. Deci nu pentru aceeai tol, pentru obinerea unei tole gata stanate, berbecul presei trebuie s efectueze un numr de curse egal cu numrul de cuiburi succesive ale stanei. Dup fiecare curs a berbecului presei, semifabricatul trebuie s avanseze cu cte un pas. Tehnologia i utilajele utilizate la tanarea tolelor sunt n funcie de mrimea acestora i de tipul produciei. Pentru condiiile produciei de serie mare i de mas sau impus tanele cu aciune succesiv (n pai), montate pe maini de tanat (prese) cu avans automat, care se alimenteaz cu tabl sub form de benzi n rulouri i evacueaz automat, ntr-un proces practic continuu, att tolele stanate, ct i deeul. Tolele-stator i tolele-rotor se taneaz simultan. La montarea stanei pe pres, aceasta din urm trebuie reglat astfel nct tanarea s nceap cnd berbecul se apropie de punctul limit inferior i poansoanele s nu intre n placa tietoare mai mult de 1-2 mm (obinuit 0,5-1 mm). De asemenea, n poziia eliberat, plcile de desprindere trebuie s acopere muchia tietoare a poansoanelor cu 0,5-1 mm. Cursa berbecului este de obicei de 30-50 mm. Proiectarea tehnologic a tanrii tolelor trebuie s asigure att utilizarea raional a puterii presei, ct i reducerea la minimum a deeurilor de tabl. n acest scop se ntocmete un plan de croire, se calculeaz fora de tanare necesar i se stabilete frecvena de tanare (obinuit 100-300 bti/min). Ultimele dou mrimi determin puterea cerut de la motorul de acionare a presei.

29

Figura 3.1. Main automat de tanare a tolelor 1-derulator; 2-alimentator; 3-controlor de bucl; 4-presa mecanic de tip nchis cu dou manivele: a-mas; b-montant lateral; c-traversa superioar; d-sistem de acionare electromecanic; e-berbec; f-plac de aezare a sculei; g-mecanism de avans automat al benzii; h-dispozitiv de umezit cu emulsie de rcire si ungere; 5-tana cu aciune succesiv; 6-dorn de captare tole-rotor; 7-dorn de captare tole-stator; 8-foarfeca ghilotin pentru deeu; 9-jghiab de evacuare a deeului mrunit (ntr-un container sau pe un transportor cu band subteran) Lp Lb b a Lp Lp Lp

Der6

1 3

Tolerana crestturilor i a locaurilor pentru scoabe i pan este H10 Tolerana la coaxialitate este de 2 0,02 mm, iar la concentricitate de 0,030,05 mm

Figura 3.2. Fazele tanrii tolelor pentru maini asincrone. Cazul unei stane n patru pai: 1-Band laminat la rece; 2-Tol-rotor; 3-Tol-stator.30

Prin planul de croire se stabilesc urmtoarele: limea benzii Lb = De + 2 a, unde De este diametrul exterior al tolei-stator, iar a = f (g, De) = 1,5...5 mm este limea marginilor, g fiind grosimea tablei; pasul avansului, respectiv distana ntre dou culta consecutive ale stanei, adic Lp = De + b, unde b = a este limea puntiei; numrul de cuiburi (pai) ale stanei; repartizarea pe cuiburi a contururilor de decupat. Stanarea tolelor trebuie s se fac cu scule (stane) bine ascuite, respectiv cu un grad de uzur redus, pentru ca bavurile rezultate n urma tanrii s fie neglijabile (sub 0,1 mm). n acelai scop, jocul dintre poansoane i plcile tietoare trebuie s fie optim din punctul de vedere al forfecrii. n caz contrar cresc pierderile prin cureni turbionari n miez i se micoreaz factorul de umplere al acestuia, respectiv devine necesar intercalarea n procesul tehnologic a unei operaii de debavurare. Debavurarea se poate face cu abraziv, prin tasare sau prin recoacere de decarburare recristalizare (n cazul tolelor fr Si). Controlul tehnic al tolelor: prima tol se verific foarte amnunit (geometria, dimensiunile, planeitatea, calitatea tanrii, inclusiv bavura, etc.) i dac corespunde desenului se consider tol-ablon cu ajutorul creia se controleaz apoi, prin suprapunere, celelalte tole, ntr-o anumit proporie (de exemplu 1%). Dup orice revizuire sau reascuire a stanei se confecioneaz o nou tol-ablon. Tolele scoase de pe dornuri se depoziteaz n ordinea tanrii i cu bavurile n acelai sens, cum cere tehnologia mpachetrii

3.4. Tehnologia asamblrii miezurilor magnetice lamelare.Miezurile magnetice (stator i rotor) ale mainilor asincrone sunt miezuri heteropolare lamelare, formate din unul sau mai multe pachete de tole din tabl de oel electrotehnic. Prin pachet de tole se nelege ansamblul continuu al tolelor ntre dou canale de ventilaie radiale. Miezurile mainilor pn la aproximativ 100 kW se execut de obicei sub form de miezuri compacte, fr canale de ventilaie radiale. Miezurile mainilor mai mari se mpart n pachete de tole de 45-100 mm lungime, ntre care, prin distaniere corespunztoare, se las canale de ventilaie de aproximativ 10 mm lime, rezultnd aa numitele miezuri divizate. Miezurile magnetice al cror diametru depete limea maxim de livrare a tablei de oel electrotehnic (1000 mm), neputndu-se executa din tole ntregi, se confecioneaz prin mpachetare din segmente de tole. Consolidarea pachetelor de tole se poate face n mai multe feluri, n funcie de felul, mrimea i modul de asamblare (mpachetare) a miezului: a) cu cte un inel de strngere la fiecare capt i 6...8 scoabe ngropate i presate n locauri corespunztoare de pe periferia pachetului statoric. b) prin sudare n mediu protector de argon, 6...8 custuri de-a lungul generatoarei pachetului statoric;31

c) cu tije de strngere nituite sau bordurate la capete; d) prin turnare n carcas de aluminiu; e) prin lipire cu lacuri de lipit (numai miezurile pentru micromaini); f) cu tole de capt, degete de presare (piese din dispozitivul de consolidare, montate la fiecare extremitate a miezului magnetic, pentru asigurarea presiunii longitudinale pe dini), inele de presare i piese de fixare (cazul miezurilor asamblate n carcas, respectiv pe arborele propriu); g) cu buloane sau tije filetate de mpachetare (cazul miezurilor mpachetate din segmente de tole); h) prin colivia rotoric (cazul miezurilor rotoarelor n scurtcircuit). Fixarea n carcas a pachetelor de tole statorice asamblate n afara carcasei se face prin ajustajul cu strngere H7/p6 (r6) sau H8/r7 existent ntre carcas i pachet. Uneori se mai folosesc 1-2 tifturi de asigurare care strbat parial carcasa i jugul statoric. Pachetele de tole rotorice mpachetate pe un arbore (dorn) fals, se monteaz pe arborele propriu prin presare, fixarea fcndu-se obinuit cu o pan longitudinal. n cazul mainilor mici (sub 1 kW), n locul penei de pachet se execut pe suprafaa arborelui striuri longitudinale prin randalinare sau presare. ntre pachet i arbore se prevede un ajustaj cu strngere H7/r6 (s6), sau intermediar H8/k7. Asamblarea miezurilor magnetice este o operaie de cea mai mare importan pentru asigurarea calitii acestora. O asamblare defectuoas poate avea urmtoarele urmrii: pierderi mrite n fier prin cureni turbionari; joc de mpachetare mrit; ntrefier neuniform, datorit unor abateri de ferm i de poziie; slbirea miezului n exploatare. Un joc de mpachetare mrit are urmtoarele consecine: micorarea seciunii efective a crestturilor i alezajului; creterea diametrului exterior al miezului fa de valoarea prescris; imposibilitatea bobinrii mecanizate sau automatizate. n practic se aplic urmtoarele dou procedee de mpachetare a miezurilor magnetice din tole: n carcas, respectiv pe arborele propriu; n afara carcasei, respectiv pe un arbore (dorn) fals. Cel mai uzitat procedeu de asamblare pentru motoarele asincrone de putere mic i medie este procedeul de asamblare pe arbore fals. A Asamblarea miezurilor-stator. Se consider cazul consolidrii pachetului de tole cu scoabe i inele de strngere.

32

Inelele de strngere (figura 3.4.) se confecioneaz din bare de oel lat STAS 395 sau OL37 STAS 500 prin urmtoarele operaii tehnologice: trasare la lungime, corespunztor mai multor inele, cu un ablon de lungime; fasonat n spiral elicoidal la o main special cu cilindri de ndoire; presare plan spire, la o pres cu urub; sudare capete, cu arc electric.

Figura 3.3.Tehnologia confecionrii scoabelor Scoabele de consolidare (figura 3.3.) se confecioneaz din tabl 1,510002000 mm STAS 90l / OL37.2k STAS 500/2 prin urmtoarele operaii tehnologice: debitare n fii de 1,51000(Ls 0,5) mm la o foarfec ghilotin; debitare n fii de 1,5(bs 8,5)( Ls 0,5) mm la o pres cu excentric echipat cu o stan pentru tiere; ndoire n matri la 110, pe o pres cu excentric; control prima pies i apoi 1% din piese, dup fiecare operaie; se verific cotele Ls, bs, respectiv b, inclusiv egalitatea laturilor.

Figura 3.4. Tehnologia confecionrii inelelor de strngere a, b, c, d, e stadii tehnologice33

n cadrul procesului tehnologic de asamblare a miezului-stator se aplic tehnologia i se folosete utilajul tehnologic prezentat n figura 3.5.. La micarea sculelor n timpul desfurrii procesului tehnologie trebuie s se pstreze ordinea stanrii i sensul bavurilor, evitndu-se orice solicitri mecanice inutile (ocuri mecanice, lovituri, ndoiri, etc.). Sortarea tolelor. Aceast operaie are drept scop eliminarea tolelor care prezint degradri i stabilirea numrului de tole necesare pentru un miez. n acest ultim scop se poate proceda prin cntrire, prin numrare, sau prin msurarea lungimii pachetului de tole n stare presat. Toate tolele unui pachet trebuie s corespund aceleiai tole-ablon.

Figura 3.5. Procesul tehnologic de asamblare a miezurilor-stator. Modul de micare a tolelor. 1 main de adus tole la semn, cu dorn rotitor; 2 pres hidraulic; 3 dorn expandabil (sau fix); 4 buc pentru expandare; 5 furc de presare; 6 clopot de presare; 7 inel de presare; 8 pachet de tole; 9 scoab de consolidare; 10 dispozitiv hidraulic de rolat scoabe.

34

Aducerea tolelor la semn. Aceast operaie are drept scop reducerea jocului de mpachetare prin asigurarea suprapunerii tuturor tolelor unui pachet n aceeai poziie relativ de tanare, marcat prin semnul de mpachetare. Operaia se realizeaz cu un utilaj special (de exemplu, maina de adus tole la semn cu dorn rotitor). mpachetarea tolelor se face n poziie vertical i const n principiu n urmtoarele: introducerea tolelor pe un dorn expandabil (sau fix), cu dimensiuni precise), pentru centrare, adugarea pieselor de consolidare, presarea cu o for determinat i consolidarea. Utilajul special folosit cuprinde: un dorn expandabil (crestat, adic elastic, sau din trei segmente), al crui diametru corespunde diametrului interior al tolei; expandarea are loc sub aciunea unei pene tronconice interioare; o pres hidraulic cu ulei, cu buc i bacuri pentru expandare, respectiv inele, clopot i furc pentru transmiterea i repartizarea uniform a forei de presare; un dispozitiv hidraulic de rolat scoabe. n timpul mpachetrii miezului, tolele se ghideaz pe dorn i pe nite pene de mpachetare. Suprafaa pe care se face ghidarea tolelor n timpul mpachetrii se numete baz de mpachetare. Presiunea de mpachetare se alege n funcie de felul izolaiei tolelor i de tipul i importana miezului, avnd n vedere urmtoarele: prin creterea presiunii de mpachetare crete factorul de umplere i gradul de compactare a miezului, dar odat cu aceasta cresc i pierderile n fier i solicitarea mecanic a pieselor de consolidare a miezului. Presarea insuficient poate avea ca urmare slbirea miezului n exploatare. La alegerea presiunii de mpachetare i a modului de aplicare a acesteia mai trebuie s se in seam de urmtoarele fenomene: a) la repetarea comprimrii se obine aceeai contracie, respectiv aceeai densitate a miezului la o presiune mai mic dect la prima comprimare; b) la o presiune constant, contracia pachetului de tole crete n timp, ajungnd pentru o anumit presiune dat la o limit bine determinat (contracia de mbtrnire). De aceea, pentru ca n timpul funcionrii, presiunea n pachet s se menin n limitele dorite, pachetul trebuie s fie comprimat la mpachetare n dou etape i cu o presiune mai mare dect cea normal, cu cota necesar compensrii contraciei de mbtrnire. Presiunea iniial de comprimare se alege cu aproximativ 25% mai mare dect cea normal, avnd obinuit valori cuprinse ntre 10-30 daN/cm2. n cazul particular considerat (figura 3.6.), expandarea dornului (10-15 daN/cm2) i presarea pachetului (28-30 daN/cm2) se repet de dou ori. Apoi se introduc, scoabele n locaurile lor i se fixeaz. Urmeaz presarea prin rolare a scoabelor. Dup depresare i scoaterea furcii i clopotului de presare, se ndoaie capetele de sus ale scoabelor peste inelul de strngere.

35

Dup dezexpandarea dornului i ridicarea pachetului de tole cu ajutorul dispozitivului de rolat scoabe, se prinde pachetul cu un clete special, se scoate cu o macara de pe dorn i se aeaz, rsturnat, pe o mas, unde se ndoaie capetele scoabelor peste inelul de strngere. Se controleaz cotele Lp l i DjJs4, cu un metru, respectiv dorn de verificare. Strunjirea exterioar a pachetului. Aceast operaie are drept scop asigurarea unui ajustaj corect ntre miezul-stator i carcas. Pe lng strunjirea cilindric De Lp se execut i teirea muchiilor la t 45. Pentru a contribui la realizarea uniformitii ntrefierului, se alege ca baz tehnologic de orientare i fixare alezajul miezului-stator care se centreaz pe strung prin intermediul unui dorn expandabil. Dup strunjire se controleaz cota Dep6 (r6) cu un calibru potcoav, teiturile i rugozitatea. B Asamblarea miezului-rotor. Se consider cazul rotoarelor cu colivie n scurtcircuit, turnate din aluminiu. n acest caz procesul tehnologic prezint particularitile prezentate n continuare.

Figura 3.6. Miez-stator asamblat i strunjit 1 pachet de tole; 2 inel de strngere; 3 scoab de consolidare; 4 rola din dispozitivul de rolat scoabe a, b, c Stadii tehnologice de consolidare a pachetului36

nainte de sortarea tolelor i aducerea lor la semnul de mpachetare se aplic o operaie de uscare a tolelor (de exemplu prin centrifugare), pentru ndeprtarea picturilor de emulsie rmase de la tanare, care, n caz contrar, ar duna procesului de turnare coliviei rotorice, prin vaporizarea lor brusc exploziv. mpachetarea miezului rotor (a tolelor) se face pe un ax fals, respectiv pe un dorn special, adaptat la maina de turnat sub presiune care realizeaz i presarea pachetului rotoric. Presarea pe arbore a pachetului rotoric consolidat prin colivia rotoric, ajustat i debavurat, se face obinuit la o pres hidraulic (de exemplu de 300 kN), n poziie vertical. La aceast operaie se unesc fluxurile tehnologice ale arborelui, miezului-rotor i penei de pachet. Deoarece tola-rotor se decupeaz din tola-stator, la diametrul interior Di al acesteia din urm, ntrefierul = (Di Dr)/2 = 0,35...0,8 mm se realizeaz, de obicei, printr-o operaie de strunjire exterioar i, eventual, de rectificare a miezului-rotor presat pe arbore. Rectificarea miezului-rotor se execut n prezena unei emulsii de rcire, de exemplu 10-15% ulei emulsionabil (STAS 2598). n final se controleaz cota Drh2 i btaia radial cu ajutorul unui comparator (STAS 4293) montat pe un suport comparator.

3.5. Probleme de urmrit1. Prin ce proprieti se caracterizeaz tablele de oel electrotehnic? 2. Ce tipuri de tabl electrotehnic cunoatei? Comparaile. 3. Care sunt consecinele prezenei siliciului n tablele de oel electrotehnic (avantaje i dezavantaje)? 4. Cnd se folosesc table electrotehnice sub form de foi i cnd sub form de benzi n rulouri? 5. Cnd, unde i cu ce se izoleaz tolele? 6. Prin ce se caracterizeaz procedeul tehnologic de tanare? 7. Din ce se compune utilajul tehnologic de tanare? 8. De ce se execut plcile tietoare ale tanelor din segmente? 9. Care sunt condiiile de montare a tanelor pe pres? 10. Care sunt criteriile de elaborare a planurilor de croire pentru tanarea tolelor? 11. Care sunt posibilitile de reducere a volumului deeurilor la tanarea tolelor? 12. Ce probleme ridic construcia i tehnologia asamblrii miezurilor magnetice lamelare? 13. Ce posibiliti de automatizare a procesului tehnologic de asamblare a miezurilor magnetice lamelare cunoatei?37

14. Realizai fia tehnologic a unui reper utilzat la realizarea miezurilor magnetice lamelare. 15. Realizai planul de opraii a unuia din procesele tehnologice prezentate n lucrare.

38

Lucrarea nr. 4

TEHNOLOGIA MIEZURILOR DE FERIT.4.1. Scopul lucrriiLucrarea i propune s studieze procesul tehnologic de realizare a miezurilor din materiale ferimagnetice (ferite) moi i dure, precum i factorii tehnologici ce influeneaz proprietile magnetice ale acestora. Miezurile feritice (magnetodielectrice) se obin de cele mai multe ori din pulbere de fier carbonil sau alsifier, n cazul miezurilor magnetice moi, respectiv din aliaje cu for coercitiv mare de tipul: alni, alnico, alnisi, n cazul miezurilor magnetice dure. Miezuri magnetice obinute prin presare se pot realiza sub form de: Ferite moi, adic materiale magnetoceramice, prelucrate la forma dorit prin sinterizare. n aceast categorie intr feritele de nichel-zinc (niferit) i mangan-zinc (niferit) i mangan-zinc (niferit), din care se execut miezuri de diferite forme I, L, U, E, oal, precum i de forme mai complicate; Ferite dure, dintre care cele mai rspndite sunt feritele de bariu, utilizate ca atare sau asociate ca magnei permaneni, precum i materiale mangnetoelectrice. Miezurile ferimagnetice sinterizate din pulberi prezint fa de cele feromagnetice lamelare (mpachetate) avantajul simplitii tehnologice, a miniaturizrii i a costurilor reduse.

4.2. Materiale ferimagneticeDup proprietile i aplicaiile lor, feritele pot fi mprite n urmtoarele grupe: ferite magnetice moi; ferite cu ciclu de histerezis dreptunghiular; ferite magnetic dure. Forma curbei histerezis a feritelor variaz de la un material la altul n funcie de caracteristicile magnetice, care la rndul lor depind de o serie de factori i pot fi influenate prin: compoziia chimic a aliajului; modul de elaborare; tratamente termice; prelucrri mecanice.39

Figura 4.1. Ciclul de histerezis pentru feritele moi i dure Feritele moi se utilizeaz n domeniul frecvenelor nalte i i gsesc cea mai larg rspndire la realizarea suportului ferimagnetic n sursele de comutaie. Cele mai utilizate materiale ferimagnetice sunt: A. Feritele mangan-zinc (denumiri industriale: Oxifer, Ferroxcube, Siferrit, Formalite,CIA,CIB,CIC). Aceste ferite au (n raport cu compoziia lor i cu temperatura de sinterizare) urmtoarele proprieti: inducia de saturaie: Bs=0,25..0,5T, cmpul magnetic coercitiv: Hc=824 A/m, factorul de pierderi: tg =10-3..10-1, permeabilitatea relativ iniial pn la 6000. Ele au o rezistivitate de 0,31 m i temperatura Curie T=120.180oC (relativ mare comparativ cu alte tipuri de ferite). Se utilizeaz la confecionarea miezurilor transformatoarelor de impulsuri, a filtrelor care pot lucra pn la sute de kHz. B. Feritele nichel-zinc au proprieti dependente de compoziia i tratamentul termic de sintetizare. Principalele proprieti sunt: permeabilitate relativ maxim ridicat, cmp coercitiv redus inducie de saturaie mic i temperatur Curie sczut. C. Feritele de litiu-zinc au permeabilitate redus, dar pierderi mici n domeniul sutelor de MHz. D. Feritele magneziu-zinc i magneziu-magneziu au rezistiviti foarte mari 8 (10 109) cm, frecvena de rezonan magnetic n domeniul GHz, dar au permeabilitate i inducia de saturaie sczute.40

E. Feritele cu structur hexagonal au urmtoarele proprieti: rezistivitate mare, frecven de rezonan magnetic ridicat, i permeabilitate relativ sczut.

4.2. Tehnologia de fabricaie a miezurilor de ferit moalePrincipalele operaii ale procesului tehnologic de confecionare a miezurilor magnetice din materiale metalo-ceramice presate din pulberi sunt: a) Producerea pulberilor (prin procedee mecanice, fizice, chimice, electrolitice). Materia prim (oxizii), sub form de pulbere, se amestec ntr-o moar cu bile n prezena unui mediu de amestec (de obicei apa), timp de 4-20 ore, pentru o perfect omogenizare. Urmeaz o uscare rapid. Spre exemplu, pulberea de fier se obine pe cale electrolitic n urmtoarele condiii: electrolitul conine 120-140 g/l FeSO4, 40-50 g/l NaCl i 0,2-0,28 g/l H2SO4, densitatea de curent: 4...5 A/dm2; tensiunea: 4,5...4,7 V; temperatura: 40-54 C. Stratul depus n grosime de 1,5...2 mm se ndeprteaz de pe catozi, se spal i se macin n mori cu bile. Pulberea rezultat este dur, fragil i oxidat, necesitnd un tratament de recoacere ntr-un mediu reductor. b) Dozarea amestecului de pulberi n proporia necesar (volumetric, gravimetric sau prin reglarea timpului de umplere). c) Presinterizarea amestecului, adic formarea soluiilor solide i a reaciei ntre oxizi. Operaia de presinterizare se execut n cuptoare, la temperaturi ntre 900 i 1000 C; ntreg materialul, sau numai o parte, se supune operaiei de presinterizare prin nclzirea la o temperatur de 900-1100oC, formndu-se ferita. n decursul acestui proces, culoarea roie-castanie a amestecului de oxizi (dat de oxidul de Fe2O3) se modific n culoare cenuiu nchis, specific feritei. Prin presinterizare se micoreaz contracia produsului final i se mbuntete omogenitatea acestuia. Urmeaz o nou mcinare i amestecarea cu fraciunea neprelucrat. Proporia componentelor se stabilete experimental. Se adaug un liant organic (trimetilceluloza) care mbuntete proprietile amestecului la presare sau extrudere. d) Formarea miezurilor, prin presarea n matri. Presarea n matri se face pentru piese de diverse forme simple iar extruderea pentru piese profilate cu lungime mare. Presiunea de presare este mare: 0,15-1,5 . 103 daN/cm2. e) Sinterizarea, (arderea) se face n cuptoare speciale la temperaturi ntre 1100o 1450 C, pentru durate ntre 2 i 24 ore; Temperatura crete lent n prima etap pentru c altfel, din cauza volatilizrii adausului organic, piesele crap. De asemenea n zona la care se produce sinterizarea, viteaza de variaie a temperaturii este redus ntruct au loc contracii mari, putnd apare tensiuni interne i fisuri.41

n figura 4.2. se prezint o diagram tipic a contraciei i temperaturii n funcie de timp pentru o ferit moale. alungire 5% l l0 dilatarel

C 1600 1200

0 contracie temperatura 200 400 t

5% 10% 0

800 400 600s

Figura 4.2. Variaia dimesional a feritelor moi n procesul de sinterizare. f) Rectificarea pieselor sinterizate. Ultima operaie tehnologic este lefuirea suprafeelor de contact, pentru asigurarea dimensiunilor de montaj; g) Asamblarea circuitelor magnetice ale miezurilor sinterizate. n urma procesului de sinterizare se obin piese cu densitate i duritate mare. Contracia total mare (de pn la 20%) nu permite obinerea de dimensiuni foarte precise. n figura 4.3.. este prezentat un miez magnetic U+I pentru un transformator de nalt frecven realizat din ferit moale. Se observ toleranele mari ale dimensiunilor de montaj. 1,2 1,2 1528 45 430,85

Figura 4.3. Miez de ferit moale U+I.42

150, 4

580,85 2,50,2

1,5

44,60,4

Figura 4.4. Seciunea transversal a unui miez de ferit toroidal

Figura 4.5. Seciunea transversal a unui miez de ferit tip oal

4.3. Tehnologia de fabricaie a miezurilor de ferit dureFeritele dure anizotrope au proprieti superioare n ceea ce privete inducia remanent. Se utilizeaz pulbere obinut prin presinterizare i mcinare fin (1-5 m), n suspensie apoas. Presarea se face ntr-o matri din material nemagnetic aplicndu-se un cmp magnetic exterior. Prezena acestui cmp face ca particulele s capete o orientare preferenial, dup direcia cmpului. Materialul rezultat are proprieti superioare pe aceast direcie (pe direcia perpendicular inducia remanent este de 2-10 ori mai mic) anizotropia fiind cu att mai pronunat cu ct temperatura de sinterizare este mai ridicat. Pentru a se asigura o densitate uniform n direcia presrii, construcia sculei trebuie s permit presarea simultan, bilateral, a miezului. Aceasta se realizeaz cu prese de construcie special. Tratamentul termic la sinterizare se alege astfel nct s se obin un material cu o energie magnetic maxim. n figura 4.6. este prezentat caracteristica B-H pentru ferit dur dup sinterizarea la diverse temperaturi. Se observ c varianta optim este sinterizarea are loc la 1100oC.

43

Densitatea sinterizat " " " presat 1300 1100 1000 900 5,0 4,7 3,7 3,7

g/cm3

T 0,24

B

0,16

0,08

20 102 Oe 16 H

12

8

4

0

Figura 4.6. Caracteristici B-H pentru ferite dure dup sinterizarea la diferite temperaturi. Procesul tehnologic de sinterizare este foarte productiv, putndu-se aplica n producia de serie mare. n acelai timp trebuie relevat faptul c regimurile de temperatur i duratele precum i compoziia chimic trebuie respectate cu strictee, n caz contrar obinndu-se procente foarte ridicate de rebuturi. Un alt aspect demn de relevat este acela c feritele se obin din materii prime ieftine, n timp ce unele materiale magnetice dure, metalice (de tip AlNiCo) se obin din materiale scumpe, motiv pentru care utilizarea feritelor dure se face pe scar din ce n ce mai larg.

4.4. Influena factorilor tehnologici asupra proprietilor magneticePrin tehnologia de fabricaie se pot varia urmtoarele proprieti: magnetizarea; energia cristalin; anizotropiile; magnetostriciunea; textura, forma i mrimile particulelor.

44

tg m '1 2

B0 B=0

pierderi prin histerezis tg f pierderi prin cureni turbionari (Foucalut) ' tg r pierderi reziduale '

tg h '

f Figura 4.7. Dependena factorului de pierderi funcie de frecven.

Figura 4.8. Variaia factorului de inductan (calitate) i a pierderilor n funcie de poziionarea bobinei n fereastra unui miez de tip oal, cu ntrefier mare: a) poziionarea bobinajului; b) factorul de inductan; c),d) rezistena de pierderi raportat la inductana pentru un conductor monofilar (c) i conductor liat (d); I bobinaj lateral; II bobinaj n toat fereastra; III bobinaj central.

45

Prin metode experimentale se determin influena factoriulor tehnologici asupra parametrilor tehnici ai miezurilor de ferit. Fiind utilizate la frecvene mari n industria electronic este important studierea influenei frecvenei asupra factorului de pierderi tg. (figura 4.7.) n cazul miezurilor pentru surse n comutaie se studiaz variaia factorului de inductan (calitate) i a pierderilor n funcie de poziionarea bobinei n fereastra unui miez (de tip oal cu ntrefier mare n figura 4.8.) Pentru miezurile bobinelor de filtraj trebuie determinat influena formei miezului de ferit i a tehnologiei de fabricaie asupra permeabilitii magnetice r (figura 4.9). Miezurile pentru relee electromagnetice polarizate se studiaz influena tehnologiei de fabricaie asupra inducieie i a factorului de calitate (figura 4.10.)

Figura 4.9. Miez magnetic cu seciune n scar pentru bobine n filtraj: a) forma miezului; b) dependena r=f (H).

Figura 4.10. Miez magnetic prepolarizat: a) forma miezului; b) dependena inductanei de intensitatea cmpului magnetic.

46

n cazul magneilor din ferite dure trebuie determinat influena temperaturii de utilizare i a tehnologiei de fabricaie asupra permeabilitii magnetice (figura 4.11.). '0 1 2000

2 1000 3 4 5 -100 -50 0 50 100 t 150 C

Figura 4.11. Variaia permeabilitii magnetice efective n funcie temperatur 1-oxifer 2000; 2-oxifer 1000; 3-oxifer 400; 4-oxifer 200; 5-aliaj de Fe-Ni 50NXC -0,1mm Astfel, de exemplu ferita de Ni-Zn cu permeabilitate iniial a =200 la frecvena de 1kHz are =400, iar la frecvena de 10MHz permeabilitatea lui dielectric este =15. Valorile mari ale lui corespund feritelor de Mn-Zn i Li-Zn.

4.5. Probleme de urmrit1. Care sunt aplicaiile feritelor moi? 2. Care sunt aplicaiile feritelor dure? 3. Ce proprieti magnetice ale materialelor ferimagnetice cunoatei? 4. Ce semifabricate din ferite cunoatei? 5. Care sunt etapele tehnologiei de fabricaie a miezurilor ferimagnetice moi? 6. Realizai desenul de execuie a unui semifabricat din ferit. 7. Elaborai fia tehnologic pentru executarea unui miez de ferit moale. 8. Elaborai procesul tehnologic de fabricare a aceluiai miez de ferit. 9. Care sunt operaiile principale ale procesului tehnologic ale feritelor dure? 10. Ce particulariti prezint feritele dure anizotrope? 11. Evideniai factorii ce influeneaz proprietile magnetice ale feritelor. 12. Determinai experimental curba de magnetizare a unui mioez de ferit moale. 13. Determinai experimental influena frecvenei asupra factorului de calitate a unei bobine cu miez de ferit. 14. Determinai experimental influena temperaturii asupra permeabilitii magnetice a unui magnetic feritic.47

15. Determinai experimental temperatura Curie a unui miez de ferit.

48

Lucrarea nr. 5

TEHNOLOGIA BOBINELOR5.1. Scopul lucrriiLucrarea i propune s prezinte etapele de realizare a procesului tehnologic de realizare a bobinelor echipamentelor electrice. Tehnologia bobinrii se refer la ansamblul de metode, procedee, reguli, opera-ii, faze, mijloace i condiii tehnice aplicate pentru realizarea procesului tehnologic de bobinare.

5.2. Materiale i semifabricate folositeLa fabricarea bobinelor echipamentelor electrice (electromagnei, relee, meca-nisme de acionare) se utilizeaz urmtoarele materiale i semifabricate: conduc-toare de bobinaj izolate, materiale electroizolante, materiale de impregnare (lacuri, rini) i materiale electroizolante (materialele de consolidare, materialele de prindere metalice, substanele decapante, adezivii, aliajele de lipit, rasinile de turnare). A. Conductoarele de Cu i Al se fabric sub form de srme rotunde (STAS 685 i 4130, respectiv STAS 3033), srme i bare dreptunghiulare (STAS 2873, respectiv STAS 6499/1) i benzi (STAS 6499/2). Conductoarele cu seciunea dreptunghiulara au muchiile rotunjite spre a nu tia izolaia. Ele se mai numesc profilate. Conductoarele, care constituie o cale unic de curent, pot fi formate dintr-un singur fir (conductoare unifilare) sau din mai multe fire (conductoare multifilare), indiferent de forma seciunii. Conductoarele multifilare la care diametrul unui fir dfir 0,3 mm poart denumirea de li, iar cele cu dfir > 0,3 mm sunt de tip funie (STAS 6007). Liele i funiile sunt realizate prin cablare (simpl sau compus), adic prin rsucirea firelor. n cazul cablrii compuse, firele sunt rsucite n mnunchiuri care apoi sunt torsadate ntre ele. n funcie de flexibilitatea lor, conductoarele multifilare se fabric n variantele: conductoare flexibile (simbol f); conductoare foarte flexibile (simbol ff). Conductoarele multifilare se folosesc obinuit la realizarea conductoarelor i cablurilor de conexiuni (de ieire la borne), precum i a unor conductoare de bobin flexibile profilate. Caracteristicile mecanice, tehnologice i electrice ale materialului conductor depind n mare msur de gradul de ecruisare Din acest punct de vedere se deosebesc (STAS 9872 i 9439)

49

Materiale (Cu, Al i aliajele acestora) n stare (brut) de fabricaie, fr nici un control special asupra condiiilor termice sau gradului de ecruisare n timpul prelucrrii. Aceste materiale cu simbolul strii de livrare K, nu se folosesc la fabricarea conductoarelor de bobinaj. Materiale moi, recoapte, care, dup deformarea plastic, au fost supuse la un tratament termic de recoacere complet, n scopul mririi capacitii de deformare i a stabilizrii caracteristici lor. Sub aceast form, simbolizat cu litera 0, se livreaz majoritatea srmelor pentru fabricarea contractoarelor de bobinaj. Materiale ecruisate, cu diferite grade de ecruisare, obinute printr-o deforma-re plastic la rece dup recoacere, sau n un unei combinri ntre o deformare plastic la rece i un tratament parial de recoacere sau de stabilizare, n scopul obinerii carac-teristicilor prescrise. Starea de livrare de baz a acestor materiale se simbolizeaz cu litera H. Pentru a preciza diversele grade de ecruisare, simbolul H este urmat totdeauna de o a doua liter majuscul, n ordinea alfabetic i a creterii rezistenei mecanice la rupere, sub forma HA, HB, ... Materialele ecruisante jumtate tare (HA la Cu i HD la Al) sunt utilizate de obicei pentru fabricarea barelor conductoare. Cu gradul de ecruisare tare se fabric de obicei numai piesele de legtur i lamelele de colector. Materiale tratate termic, n scopul obinerii unor stri diferite de cele simbo-lizate cu M, O sau K. Starea de livrare a acestor materiale este simbolizat cu grupul de litere TA, TB, ...TL unde cea de a doua liter indic seria specific de tratamente aplicate. Materialele conductoare utilizate n construcia nfurrilor mainilor electri-ce nu necesit, n general, aplicarea unor astfel de tratamente specifice. Srmele de cupru se metalizeaz, uneori, cu un strat subire de cositor, aliaj de cositor etc., n scopul de a feri conductorul de aciunea vtmtoare a diverilor ageni chimici din mediu sau izolaie. B. Materialele electroizolante servesc pentru realizarea izolaiei ntre straturi, a izolaiei peste stratul exterior al bobinei i ca materialul pentru confecionarea carca-selor. Materialele folosite pentru izolaia intre straturi trebuie sa aib o grosime redus, s nu strpung uor i s posede o putere de absorie mare a lacurilor de impregnare. Materialele frecvent folosite pentru izolare sunt: bumbacul, mtasea, prespanul, micafoliul, micabanda, hrtia de mic, benzi i esturi de sticl neimpregnate i impregnate, poliglasul, benzi din poliesteri, psla, lna artificiala, bachelita, melamina, pertinaxul, textolitul, sticlotextolitul etc. Pentru confecionarea carcaselor se utilizeaz materiale electroizolante termogide, termoplaste, sau stratificate. Pentru anumite construcii de echipamente electrice de joas tensiune, carcasele bobinelor parcurse de curent continuu se pot executa din aluminiu sau din alam. Folosind drept criteriu de clasificare stabilitatea termic, materialele electroizolante se mpart n clase de izolaie i au ca i caracteristica comun temperatura maxim la care pot fi utilizate timp ndelungat.50

Folosind drept criteriu de clasificare stabilitatea termic, materialele electroizolante se mpart n clase de izolaie i au ca i caracteristica comun temperatura maxim la care pot fi utilizate timp ndelungat. Pentru determinarea stabilitii termice, pe lng temperatur, se pot utiliza i mrimi electrice (constante de material) ca de exemplu scderea rigiditii dielectrice cu creterea temperaturii (STAS 10242/1 i STAS 10514/1), mrimi fizice sau mrimi mecanice. C. Dintre materialele auxiliare utilizate la construcia bobinelor fac parte materialele de consolidare (ex: pene de lemn), materialele de prindere metalice, lacurile de impregnare, de acoperire, substanele decapante, adezivii, aliajele de lipit, rasinile de turnare. Cele mai rspndite aliaje de lipit sunt cele de staniu i plumb. Pentru racordarea capetelor bobinelor la borne sau la legturilr terminale flexibile se folosesc aliaje de plumb staniu cu 40-60% staniu (ex. LP 40, LP 50, LP 60). Aderena lor bun la srma de cupru utilizat la execuia bobinelor permite o reducere important a rezistenei de contact. Se menioneaz ns c aliajele de lipit au o rezisten mecanic redus, motiv pentru care trebuie s se asigure din punct de vedere mecanic conductoarele, prin legare, lipire cu adezivi etc. Aliajul de lipit se prezint sub form de bar sau srm, uneori srma avnd form de eav i are substana decapant n interior. Tuburile din aliaj de lipit, de exemplu LP 50 tip E, se livreaz curent pentru diametre exterioare de 1, 2, 3 i 4 mm. Deoarece oxidul de cupru ce se formeaz la suprafaa capetelor neizolate ale conductorilor de bobinaj din cupru nu permite efectuarea unei legturi electrice corespunztoare, se utilizeaz ndeprtarea acestuia cu ajutorul unor substane decapante de natur organic sau anorganic. Caracteristicile unor lacuri de impregnare a bobinelor sunt prezentate n tabelul 5.1.. Dintre substanele decapante de natur organic cel mai utilizat se remarc a fi colofoniul (saczul), deoarece acesta este activ numai n stare topit, resturile de colofoniu rmase dup lipire neatacnd conductorul. Tot un amestec organic de decapare sub form de past l constituie pasta decapant DS1, n a crei compoziie intr circa 22% alcool etilic, 60% colofoniu i 18% acid stearic. Se pot utiliza ca substane decapante i compui anorganici ca, de exemplu: acidul clorhidric, clorura de amoniu etc., ns trebuie inut seama c urmele rmase pe conductor produc corodarea acestuia i dup terminarea operaiei de lipire, deci trebuie s fie nlturate rapid i complet de pe suprafaa acestuia. Att adezivii, ct i lacurile de impregnare folosite sunt materiale lichide n momentul aplicrii lor, dar sunt solide n stare final. Adezivii se utilizeaz n construcia bobinelor pentru fixarea bornelor de racordare de carcasa bobinei sau la lipirea pieselor din materiale stratificate, din care se pot confeciona carcase.

51

Tabelul 5.1. Caracteristicile lacurilor de impregnare.Tipul lacului de impregnare Oleobitumin os Denumire Cod C 41 Baza lacului Solvent ntrire prin Reacie chimic i evaporare Caracteristici Utilizri

Uleiuri sicative, bitumuri

White spirt solvent nafta

Oleobitumin os Oleogliptalic

C 42 C 51

Idem Rin gliptalic, uleiuri sicative Rin gliptalic i melaminic

Idem Alcool +benzen

Idem Reacie chimic i evaporare

Gliptalic

ALM

-

Reacie chimic i evaporare

Epoxidic

Araldit MY-745

Rin epoxidic

-

Reacie chimic

Nehigroscopic. Impregnarea Indice de bobinelor cu temp.: 1050C. conductor Uscare n izolat cu cuptor bumbac sau mtase Idem cu uscare Idem mai rapid Indice de Impregnarea 0 temp.: 120 C. bobinelor ce Higroscopic. nu lucreaz Proprieti n ulei electrice medii Propieti Impregnarea nfurrilor electrice satisfctoare. din Rezist la conductoare cdur i emailate cureni de suprafa Indice de temp.: 1200C. Propieti Impregnarea electrice bune, bobinelor funcionnd mecanice la medii. Indice de temperaturi ridicate temp.: 1550C.

Adezivii cei mai utilizai sunt rinile naturale pe baz de elac dizolvate n alcool i care se ntresc prin evaporare, iar dintre rinile sintetice se remarc utilizarea adezivilor epoxidici, care se ntresc prin amestecarea cu un ntritor la rece. Cu adezivi epoxidici se pot asambla i piese metalice ntre ele, ca de exemplu tolele circuitelor magnetice ale unor elegtromagnei. n acest caz, pentru asigurarea unei comportri bune a adezivului se caut s se aproprie ct mai mult coeficientul de dsilataretermic al peliculeide adeziv de cel al pieselor lipite, lucru ce se poate realiza prin varierea cantitii materialului de umplutur. Ca materiale de umplutur se pot utiliza produse organice (fibre textile sau buci de esturi) i anorganice (pulbere sau foie de mic, pulbere sau fire din esturi din sticl, azbest etc.). Rinile de turnare pot fi folosite la mbrcarea unui aparat sau montaj electric (de exemplu bobinele de comand ale contactoarelor ce funcioneaz n medii agresive), izolarea fa de mediul nconjurtor a unei bobine montate n carcas.52

Pentru clasa de tenperatur de 1200C se folosete rina epoxidic DINOX 110, amestecat cu ntritor (anhidrida ftalic) i cu praf de porelan, iar pentru funcionare la temperatura de 1550C se folosete rina Araldit F, amestecat cu ntritorul HY 905, acceleratorul DY 061, flexibilizatorul DY 040 i praf de porelan. ntrirea acestor rini epoxidice se face la cald, la temperaturi cuprinse ntre 120 1400C. Introducerea materialului de umplutur n rin trebuie fcut nclzindu-l la temperatura rinii topite. Odat cu introducerea umpluturii intr n rin i o cantitate mare de aer, a crui evacuare natural este cu att mai dificil cu ct amestecul este mai vscos. Pentru obinerea unei mase omogene, fr incluziuni de gaze este necesar o degazare forat a amestecului. Aceast operaie se face ntrun recipient ermetic nchis, n care se asigur un vid de 0,1 0,3 mm Hg. n timpul degazrii, n cazul rinilor solide sau vscoase, amestecul este meninut la temperatura de fluidizare a rinii i agitat tot timpul pentru a uura evacuarea aerului. Rinile epoxidice cu adaos de umplutur au tendina de a deveni casante. Adugarea de plastefiani i flexibilizatori d produsului finit o elasticitate mrit, n funcie de cantitatea adugat, scznd mult tensiunile interne din masa ntrit i deci pericolul de fisurare.

5.3.Tehnologia realizrii bobinelor nfurate pe carcasBobinele se realizeaz din conductor de cupru flexibil, izolat cu bumbac, email sau fibre de sticla. Procesul tehnologic se realizare a bobinelor infasurate pe carcasa cuprinde urmtoarele operaii: dezizolarea conductorului si infasurarea lui pe firul terminal I; decaparea i lipirea cu aliaj de lipit a acestora; aezarea firului terminal introdus in tub izolant flexibil in carcasa si fixarea lui pe acesta cu banda adeziv; fixarea legturii terminale prin infasurarea a 4-10 spire peste banda de fixare; introducerea carcasei in dornul mainii de bobinat; infasurarea pe carcasa a conductorului; montarea si fixarea cu banda adeziva de carcasa a legturii terminale II; introducerea de materiale izolatoare printre straturi pentru bobinele cu tensiune nalt; izolarea la exterior cu band adeziv; dezizolarea, lipirea firului de conductorul terminal II i introducerea tubului izolat peste acesta. Carcasele se realizeaz din materiale electroizolante, termorigide, termoplaste sau stratificate. Carcasele din bachelita se obin prin presare la cald. Carcasele din materiale termoplaste se obin prin injecie.53

Carcasele confecionate din materiale stratificate (hrtie stratificat, esturi din bumbac, impregnate, esturi de sticl) au o utilizare limitat de productivitatea sczut a operaiilor de asamblare a unor piese separate. 3 4 2

1 Figura 5.1. Bobina concentrat nfurat pe carcas 1- Bobine; 2-carcasa; 3-clema de ieire; 4- clema de intrare

Figura 5.2. Carcase