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研究生:許恭華
研究生(外文):HSU, KUNG-HUA
論文名稱:冲切製程對於馬達矽鋼片鐵損性質影響之研究
論文名稱(外文):Effect of Stamping Process on Iron Loss of Electrical Steel
指導教授:楊玉森
指導教授(外文):YANG, YU-SEN
口試委員:劉育達楊俊彬卓廷彬楊玉森
口試委員(外文):LIU, YU-DAYANG, CHUN-BINCHI, TIN-BINYANG, YU-SEN
口試日期:2017-07-04
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:機械與自動化工程系先進製造科技碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:矽鋼冲切鐵損值殘留應力退火處理
外文關鍵詞:silicon steelstamping processiron lossresidual stressannealing
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本研究以冲切參數對馬達矽鋼片鐵損劣化的影響,釐清馬達矽鋼片鐵損劣化的原因,以建立高效率低鐵損劣化的矽鋼片成型技術。針對中鋼料號50CS470、50CS1300及35CS210矽鋼片,分析冲切間隙量(10~25μm)、冲切速度(250~510Spm)以及壓料力(635~3175Kgf)等冲切參數對矽鋼片鐵損值的影響,以及退火處理對於矽鋼片鐵損劣化改善。實驗結果顯示:(1)50CS470最低鐵損劣化百分比為10.1%,冲切參數為冲切間隙量3.5%,壓料力10%,冲切速度並無明顯影響。(2) 50CS1300最低鐵損劣化百分比為5.2%,冲切參數為冲切間隙量2%,壓料力10%,冲切速度並無明顯影響。(3) 35CS210最低鐵損劣化百分比為46%,冲切參數為冲切間隙量5%,壓料力12%,冲切速度並無明顯影響。(4)退火溫度在860℃時會因為殘留應力釋放使鐵損劣化獲得改善,鐵損劣化百分比會與較沒有殘留應力的電化學加工法相當。(5)相同板厚之50CS470與50CS1300在經冲切成型後,50CS470的晶粒尺寸為65~70μm,相較於50CS1300的晶粒尺寸30~40μm鐵損劣化百分比平均高出約11%。
The aim of this study is to build high efficiency and low iron loss deterioration on silicon steel (China Steel Corporation:50CS470、50CS1300&35CS210) with technology. In comparison to electro chemical machining, stamping process induces residual stress inside the material which deteriorates the iron loss property. Important parameters to decrease the deteriorated iron loss property are analyzed, including commonly adjusted trimming tolerance (10~25μm),stamping speed (250~510SPM) and blank hold force (635~3175Kgf). In addition annealing the process after stamping process. The results show: (1) 50CS470: the lowest percentage of iron loss deterioration is 10.1%, while 3.5% trimming tolerance and 10% blank hold force are applied. (2) 50CS1300: the lowest percentage of iron loss deterioration is 5.2%, while 2% trimming tolerance and 10% blank hold force. (3) 35CS210: the lowest percentage of iron loss deterioration is 46%, while 5% trimming tolerance and 12% blank hold force. (4) Iron loss property of silicon steel is affected by residual stresses and grain size, when annealing temperature is lower than 860℃, the effect of residual stress dominates and the iron loss property improve with the annealing temperature. With the optimum annealing condition of 860℃ holding temperature, 3 hours holding time at 5.5╳10-4Torr vacuum level, the iron loss is very close to electro chemical machining.(5) The grain size increases from 30~40μm to 65~70μm after stamping and the iron loss deterioration rate is from 10% to 21%.
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1. 前言 1
第二章 文獻回顧與基礎原理 2
2.1 文獻回顧 2
2.2冲切加工 3
2.2.1冲切加工原理 4
2.2.2冲切力工式運算 6
2.2.3冲切毛邊 7
2.3熱處理原理 8
2.4晶粒尺寸量測 10
2.5 鐵損值 11
第三章 實驗步驟與流程 13
3.1 實驗步驟與流程 13
3.2 材料備製 14
3.3 冲切製程參數 15
3.4 金相顯微組織觀察 19
3.5 試片拼接 23
3.6 鐵損值檢測 24
3.7 鐵損劣化百分比 24
3.7 退火處理 25
第四章 冲切參數對於馬達矽鋼片鐵損性質影響之研究 26
4.1 冲切參數對於50CS470鐵損性質影響 26
4.1.1 50CS470顯微組織觀察 26
4.1.2冲切間隙量對於50CS470鐵損性質影響 26
4.1.3壓料力對於50CS470鐵損性質影響 28
4.1.4冲切速度對於50CS470鐵損性質影響 30
4.1.5冲切間隙量及壓料力對於50CS470鐵損性質影響 31
4.2 冲切參數對於50CS1300鐵損性質影響 32
4.2.1 50CS1300顯微組織觀察 32
4.2.2冲切間隙量對於50CS1300鐵損性質影響 32
4.2.3壓料力對於50CS1300鐵損性質影響 34
4.2.4冲切速度對於50CS1300鐵損性質影響 36
4.2.5冲切間隙量及壓料力對於50CS1300鐵損性質影響 37
4.3 冲切參數對於35CS210鐵損性質影響 38
4.3.1 35CS210顯微組織觀察 38
4.3.2冲切間隙量對於35CS210鐵損性質影響 38
4.3.3壓料力對於35CS210鐵損性質影響 40
4.3.4冲切速度對於35CS210鐵損性質影響 42
4.3.5冲切間隙量及壓料力對於35CS210鐵損性質影響 43
4.4退火處理對於鐵損劣化的影響 44
4.4.1退火處理對於晶粒尺寸的影響 44
4.4.2退火處理對於鐵損劣化的改善 45
4.5晶粒尺寸對於鐵損劣化之影響 47
第五章 總結 49
第六章 參考文獻 50

表目錄
表3-1 中鋼馬達矽鋼片規範 14
表3-2 50CS470、50CS1300及35CS210合金成份 15
表3-3 50CS470、50CS1300及35CS210顯微組織及晶粒尺寸 15
表3-4 50CS470/50CS1300冲切參數表 19
表3-5 35CS210冲切參數表 19
表4-1冲切間隙量及壓料力對於50CS470鐵損性質影響 31
表4-2冲切間隙量及壓料力對於50CS1300鐵損性質影響 37
表4-3冲切間隙量及壓料力對於35CS210鐵損性質影響 43
表4-4退火處理溫度對於35CS210晶粒尺寸的影響 45

圖目錄
圖2-1冲切加工基本形式 4
圖2-2材料冲孔示意圖 5
圖2-3材料冲孔過程冲壓力變化 5
圖2-4材料剪斷之斷面 6
圖2-5熱處理分類 8
圖2-6退火種類分類 9
圖2-7金屬退火時組織和機械性能變化示意圖 10
圖2-8晶粒尺寸量測示意圖 11
圖3-1實驗流程圖 14
圖3-2下料件/冲切件示意圖 17
圖3-3矽鋼片送料方向示意圖 18
圖3-4冲床機台(提供:直正精密) 18
圖3-5試片取樣的示意圖 20
圖3-6熱鑲埋機 20
圖3-7拋光研磨機 22
圖3-8光學顯微鏡 22
圖3-9 鐵損量測治具 23
圖3-10鐵損量測方法(a)探頭對齊拼接間隙(b)探頭置放於治具中心 24
圖3-11 真空熱處理爐 25
圖4-1 50CS470馬達矽鋼片金相組織圖 26
圖4-2冲切間隙量對於50CS470鐵損劣化百分比影響(冲切件及冲切速度250Spm) 27
圖4-3冲切間隙量對於50CS470鐵損劣化百分比影響(全因子) 28
圖4-4壓料力對於50CS470鐵損劣化百分比影響(冲切件及冲切速度250Spm) 29
圖4-5壓料力對於50CS470鐵損劣化百分比影響(全因子) 29
圖4-6冲切速度對於50CS470鐵損劣化百分比影響(下料及冲切間隙3.5%) 30
圖4-7冲切速度對於50CS470鐵損劣化百分比影響(全因子) 31
圖4-8 50CS1300馬達矽鋼片金相組織圖 32
圖4-9冲切間隙量對於50CS1300鐵損劣化百分比影響(冲切件及冲切速度380Spm) 33
圖4-10冲切間隙量對於50CS1300鐵損劣化百分比影響(全因子) 34
圖4-11壓料力對於50CS1300鐵損劣化百分比影響(冲切件及冲切速度380Spm) 35
圖4-12壓料力對於50CS1300鐵損劣化百分比影響(全因子) 35
圖4-13冲切速度對於50CS1300鐵損劣化百分比影響(下料及冲切間隙2%) 36
圖4-14切速度對於50CS1300鐵損劣化百分比影響(全因子) 37
圖4-15 35CS210馬達矽鋼片金相組織圖 38
圖4-16冲切間隙量對於35CS210鐵損劣化百分比影響(冲切件及冲切速度380Spm) 39
圖4-17冲切間隙量對於35CS210鐵損劣化百分比影響(全因子) 40
圖4-18壓料力對於35CS210鐵損劣化百分比影響(冲切件及冲切速度380Spm) 41
圖4-19壓料力對於35CS210鐵損劣化百分比影響(全因子) 41
圖4-20冲切速度對於35CS210鐵損劣化百分比影響(冲切件及冲切間隙7%) 42
圖4-21冲切速度對於35CS210鐵損劣化百分比影響(全因子) 43
圖4-22殘留應力及應變對於鐵損質劣化的影響 44
圖4-23退火溫度對於鐵損質劣化的影響 46
圖4-24冲切參數對於殘留應力的影響 47
圖4-25晶粒尺寸與鐵化劣化之關係(示意圖) 48
圖4-26晶粒尺寸與鐵化劣化之關係 48


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