Оптимизиране на магнитната производителност: сърцевини от чисто желязо и отгряване за заключващи релета

 

Заключващото реле трябва да поддържа своето магнитно състояние без непрекъснато захранване на намотката. Следователно магнитната верига зависи от релейна сърцевина от чисто желязо с ниски-загуби, контролиран остатъчен магнетизъм, ниска коерцитивна сила и стабилна точност на размерите, а не непрекъснат ток на задържане. За интелигентни измервателни уреди, оборудване за-управление на енергия и системи за-захранване с батерии целта обикновено е геометрия на ядрото и процес на-топлинна обработка, който осигурява надеждно магнитно привличане и освобождаване с кратък импулс на възбуждане.

 

За снабдяването и инженерните екипи спецификацията на материала не трябва да спира до „чисто желязо“. Практическата работа на желязната сърцевина на заключващото реле се определя от степента на желязото, съдържанието на въглерод и примеси, историята на студена-работа, атмосферата на отгряване, повърхностната обработка, толеранса на размерите и окончателния дизайн на магнитната верига.

 

Следователно производствената спецификация трябва да свързва пет параметъра:

DT4C / DT4E електрическо чисто желязо с контролиран химичен състав и магнитни свойства.
Деформация при студена обработка, щамповане, струговане или машинна обработка, контролирана преди окончателното отгряване.
Вакуумно или контролирано{0}}атмосферно отгряване за намаляване на остатъчното напрежение и принудителната сила.
Проверка на CMM за геометрия на полюса, концентричност, дължина и толеранс на размерите.
Поцинковане или никелиране, избрано според изискванията за корозия, без ненужно увеличаване на не-магнитния повърхностен слой.

 

За релейна програма с голям{0}}обем тези променливи трябва да бъдат валидирани чрез сертификати за материали, магнитно изпитване, проверка на размерите, измерване на-дебелината на обшивката и документация за PPAP съгласно система за качество IATF 16949.
 

 

 

Електрическото чисто желязо се използва там, където магнитната верига изисква висока пропускливост и ниско магнитно съпротивление, като същевременно се избягва по-високото електрическо съпротивление или легиращите характеристики, свързани с някои други магнитни материали.

 

DT4C и DT4E обикновено се считат за електромагнитни компоненти като релейни ядра, ярема, полюсни накрайници, арматури и структури на магнитни полюси. Изборът на степен обаче трябва да се основава на действителната магнитна верига и условията на топлинна-обработка, а не само на името на материала.

 

DT4C / DT4E магнитни характеристики трябва да бъдат проверени след обработка

Един и същи номинален материал може да покаже различно магнитно поведение след щамповане, студено формоване, механична обработка или шлайфане. Пластичната деформация въвежда дефекти на решетката и остатъчно напрежение, увеличавайки магнитния хистерезис и потенциално променяйки коерцитивната сила.

 

За заключващо реле това може да засегне:

Включете-напрежение
Падащо напрежение-
Продължителност на импулса
Магнитна задържаща сила
Остатъчен магнетизъм
Консумация на енергия на намотката
Повторяемост на превключването
Температурно-магнитно поведение

 

Полезно инженерно сравнение е:

Параметър	Студено{0}}обработено чисто желязо	Отгрято чисто желязо
Остатъчно напрежение	По-високо	Намалена
Подвижност на магнитна област	Ограничен	Подобрено
Принудителна сила	Като цяло по-високи	Като цяло по-ниски
Загуба на хистерезис	По-високо	По-ниска
Магнитна пропускливост	Намален от деформация	Подобрено
Стабилност на размерите	Зависи от процеса	Подобрява се, когато стресът е облекчен
Подходящ за прецизно заключващо релейно ядро	Изисква валидиране	Обикновено се предпочита

 

Крайните магнитни свойства трябва да се измерват върху производствени-представителни проби, а не да се правят изводи единствено от сертификата за суров-материал.

 

Мед C1100 и месинг C2680 не са заместители на магнитната сърцевина

 

Замяната на материала трябва също така да вземе предвид магнитната пропускливост, проводимостта, механичната якост и поведението при формоване.

 

Материал	Типична роля	Магнитно поведение	Електрическа проводимост	Типично значение на релето
DT4C / DT4E	Магнитна сърцевина/полюс	Феромагнитни	Умерен	Магнитна верига на ядрото
C1100 чиста мед	Проводим компонент	По същество не-магнитни	Много високо, обикновено около 100% IACS	Шини, клеми, проводящи части
C2680 месинг	Структурен/контактен компонент	Слабомагнитно до ефективно не-магнитно при нормална употреба на реле	По-ниска от медта	Клеми, щампован хардуер

 

Чистата мед C1100 е избрана предимно за електрическа проводимост. Месингът C2680 често се избира заради комбинацията от възможност за формоване, здравина и устойчивост на корозия. Нито едно от тях не трябва да се уточнява като директен заместител на чисто електрическо релейно ядро, където магнитната сила е част от функционалното изискване.

 

Геометрията на щамповането влияе пряко върху магнитната верига

За щампованите релейни сърцевини контролът на размерите не е само механично изискване. Геометрията на лицето на полюса определя ефективната въздушна междина и пътя на магнитния поток.

 

Изпъкналост, ъглово изкривяване или прекомерно отклонение от плоскостта на полюсната повърхност може да промени ефективната контактна площ между магнитните компоненти. Спецификация на размери като ±0,01 mm може да е подходяща за избрани критични характеристики, но действителният толеранс трябва да се установи от чувствителността на магнитната-верига и изискванията за сглобяване.

 

За прецизни части планът за проверка може да включва:

Оптична проверка на размерите
Инспекция на CMM
Проверка на габарит
Измерване на плоскост
Измерване на концентричността
Измерване на грапавостта на повърхността
Проверка на-височината
Тестване на магнитни характеристики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В-Нитване и точност на сглобяване

Когато сърцевината е интегрирана с допълнителни щамповани магнитни или механични компоненти, -занитването на матрицата може да намали вторичните операции по сглобяване и да подобри позиционната повторяемост.

 

Силата на занитване обаче трябва да се контролира, тъй като прекомерната деформация може да въведе локално остатъчно напрежение в магнитния компонент. Прозорецът на процеса трябва да включва:

Диаметър на нита
Дебелина на материала
Геометрия на щанца
Формиране на денивелация
Сила на занитване
Височина на главата-нит
Разрешение за окончателен монтаж

 

За автомобилни или измервателни приложения, валидираният процес трябва да свърже тези променливи с възможностите за размери и функционалното магнитно изпитване.

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта

 

 

Отгряването е една от най-важните променливи на процеса за прецизно релейно ядро ​​от чисто желязо.

Щамповането, студената обработка, огъването, струговането, шлайфането и други механични процеси променят вътрешното напрежение на метала. Тези промени могат да ограничат движението на магнитния-домейн и да увеличат хистерезиса. За блокиращо реле това може да доведе до непоследователна магнитна реакция, дори когато самата суровина отговаря на спецификацията.

 

Вакуумно отгряване при контролирани термични профили

Типичният процес се състои от контролирано нагряване, температурно накисване, контролирано охлаждане и защита на вакуум или инертна-атмосфера.

Точният термичен цикъл трябва да се установи според:

 

Клас DT4C или DT4E
Геометрия на детайла
Максимална дебелина на сечението
Предишно ниво на деформация
Зареждане на пещта
Необходима магнитна производителност
Граници на повърхностно окисляване
Последващ процес на покритие

Общият прозорец на процеса не трябва да се копира между различни геометрии на ядрото. Дебелите и тънките участъци имат различни характеристики на термична реакция и прекомерната температура или неконтролираното охлаждане може да повлияе на стабилността на размерите.

 

Защо отгряването променя реле{0}}магнитното поведение на ядрото

Магнитната ефективност е тясно свързана с-движението на стената на домейна.

Механичната деформация води до дислокации и остатъчно напрежение. Те действат като сайтове за фиксиране на магнитни домейни. Отгряването-за облекчаване на напрежението намалява тези бариери и позволява на магнитните домейни да реагират по-лесно на приложено поле.

 

Инженерната цел не е просто „омекотяване на метала“. Това е да се установи повторяемо магнитно състояние с:

По-ниска коерцитивна сила
По-висока ефективна пропускливост
По-ниска загуба на хистерезис
Стабилно привличане-в поведение
Стабилно поведение при освобождаване
Намалена магнитна вариация между производствените партиди

Магнитното тестване трябва да следва действителния производствен път

Стабилна последователност за валидиране сравнява:

Суровина → щампована част → закалена част → покрита част → сглобено реле

Тестването само на входящата суровина може да пропусне -предизвиканото от процеса магнитно разграждане.

Планът за производствен контрол може да включва:

 

Етап на производство	Препоръчителен контрол	Инженерно предназначение
Входящ материал	Химичен състав + сертификат за материал	Потвърдете клас DT4C/DT4E
Щамповане	Проверка на размерите + контрол на неравностите	Защитете магнитната геометрия
Предварително-отгряване	Запис на деформация/процес	Установете въвеждане на термичен-цикъл
Отгряване	Температура на пещта + запис на вакуум/атмосфера	Контролирайте облекчаването на стреса
След{0}}отгряване	Тестване на-магнитни свойства	Проверете магнитната реакция
Покритие	Тест за дебелина на покритието	Контролен корозионен слой
Окончателно сглобяване	Проверка-въвеждане/освобождаване	Потвърдете функцията на релето
Издаване на партида	Проследимост + записи от инспекции	Поддръжка на PPAP и одит на клиента

 

За програмите от ниво 1 записите на пещта трябва да могат да бъдат проследени до производствените партиди. Ако магнитното представяне е специална характеристика, контролният план и PFMEA трябва изрично да идентифицират процеса на отгряване като потенциален източник на вариации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вакуумно отгряване срещу конвенционално атмосферно отгряване

 

Фактор	Вакуумно отгряване	Отгряване в конвенционална атмосфера
Повърхностно окисляване	Ниска, когато се контролира правилно	По-висок риск
Чистота на повърхността	високо	Зависи от атмосферата
Съгласуваност на магнитните-свойства	Високо с контролирана рецепта	Зависи- от процеса
Почистване след-отгряване	Често намалена	Може да изисква допълнително лечение
Проследимост на пещта	Силно контролируем	Зависи от оборудването
Подходящ за прецизни релейни ядра	да	Да, когато атмосферата е валидирана

 

Правилният избор зависи от необходимото състояние на повърхността, магнитната спецификация, капацитета на пещта, производствения обем и последващия процес на покритие.

 

 

Ядрото на релето може да изисква повърхностна защита, тъй като чистото желязо е податливо на окисление. Предизвикателството е, че покритието добавя друг материален слой към компонент, чиято основна функция е магнитна.

 

Следователно спецификацията на покритието трябва да балансира:

Устойчивост на корозия + контрол на размерите + адхезия + състояние на повърхността + магнитни характеристики.

 

Поцинковане за разходи и контрол на корозията

Поцинковането осигурява жертвена защита от корозия и се използва широко за стоманени и железни компоненти.

За релейни ядра инженерните средства за контрол трябва да включват:

 

Дебелина на цинковото покритие
Тип пасивация
Изисквания за-управление на водорода
Чистота на повърхността
Адхезия
Проверка-на солен спрей, където е посочено
Натрупване на размери върху критични характеристики

 

Дебелина на покритието от няколко микрометра може да бъде приемлива за много приложения, но крайната спецификация трябва да идва от необходимия клас на корозия и набор от-размери.

 

Покритие с никел за издръжливост на повърхността и устойчивост на околната среда

Никелирането осигурява по-твърда, по-устойчива-на износване повърхност и може да предложи по-добра устойчивост на определени условия на околната среда.

 

Въпреки това, никелът не е електрически или магнитно еквивалентен на основното чисто желязо. Покриващият слой може също така да промени критичните размери, особено върху прецизни полюсни повърхности, зони за-налягане или интерфейси с арматура.

 

Поради тази причина процесът на покритие трябва да бъде валидиран заедно с магнитния модул.

 

Цинк срещу никел: Инженерна матрица за избор

 

Параметър	Поцинковане	Никелиране
Основна функция	Жертвена защита от корозия	Повърхностна защита и издръжливост
Типичен външен вид	Сребрист/сив след пасивация	Метален ярък/полу{0}}ярък
Натрупване на размери	Трябва да се контролира	Трябва да се контролира
Устойчивост на износване	Умерен	По-високо
Стратегия за корозия	Жертвена защита	Бариерна защита
Магнитно валидиране-на сърцевината на релето	Задължително	Задължително
цена	Като цяло по-ниски	Като цяло по-високи
Най-добър случай на употреба	Разходо{0}}чувствителни защитени релейни компоненти	По-високи изисквания за устойчивост на повърхността

 

Ключовият момент е, че дебелината на покритието никога не трябва да се определя независимо от магнитната верига.

 

Ако лицето на стълба има изискване за плътна въздушна-хлабина, дори малко натрупване на покритие може да повлияе на крайното състояние на сглобяване. Поради това критичните повърхности може да изискват селективно покритие, маскиране, контрол на размерите след нанасяне на покритие или разрешение за проектиране.

 

Измерване на дебелината на покритието и окончателна магнитна проверка

Планът за инспекция на производството може да комбинира:

 

Тестване на дебелината на-рентгеново флуоресцентно покритие
Измерване на размери с микрометър или CMM
Визуална проверка
Изпитване на адхезия
Тестване на корозия по спецификация на клиента
Тестване-вкарване и освобождаване
Проверка на-ток на бобина
Проверка на силата-на магнитно задържане

 

За дебелината на покритието обхватът на приемане трябва да се дефинира като спецификация на контролиран процес, а не просто като "никелирано" или "поцинковано".

 

 

Производителят на-готови за производство електромагнитни железни сърцевини трябва да контролира цялата верига на процеса, вместо да проверява само готовите размери.

За приложения за автомобили, интелигентни-измервателни уреди и-енергиен контрол препоръчителната структура за качество свързва материал, инструментална екипировка, формоване, отгряване, покритие, проверка и окончателно функционално тестване.

 

Прогресивно щамповане с контролирано зачеркване и функции ±0,01 mm

Прогресивното щамповане е подходящо за релейни компоненти с голям{0}}обем, когато геометрията и дебелината на материала са съвместими с процеса.

Критичните параметри включват:

 

Дебелина на лентата
Просвет на матрицата
Подравняване-на-щанца
Авангардно-състояние
Точност на подаването
Плоскост на лентата
Височина на борда
Износване на инструмента
Деформация на част

 

Износването на инструмента променя хлабината на рязане с течение на времето. Следователно интервалите за поддръжка на матрицата трябва да бъдат свързани с измерената способност на частта, а не само с календарен график.

 

Инструмент-Управление на жизнения цикъл и възможности за процеси

 

Планът за производствена инструментална екипировка трябва да документира:

Първоначална квалификация на инструмента
Проверка на-първо парче
Cpk/Ppk мониторинг за критични размери
Инструмент{0}}проследяване на изстрел
Критерии за смяна на поансон и матрица
Превантивна поддръжка
Управление на резервни{0}}компоненти
Записи за-коригиращи действия

За голям{0}}обем на производство на релета доставчикът трябва да може да осигури проследимост от готовите части обратно до партидата на материала, матрицата за щамповане, партидата за отгряване, партидата за нанасяне на покритие и запис на проверка.

 

Инспекция на CMM за геометрия на магнитни-вериги

Инспекцията на CMM е особено полезна, когато няколко геометрични характеристики си взаимодействат.

Типичните характеристики включват:

 

Характеристика	Примерен контролен метод	Потенциален функционален ефект
Дължина на стълба	CMM	Геометрия на магнитната верига
Плоскост-на лицевата страна	CMM / оптично измерване	Арматурен контакт
Концентричност	CMM	Монтажно подравняване
Позиция на отвора	CMM / визия	Занитване или монтаж
Дебелина	Микрометър / CMM	Магнитно нежелание и прилягане
Височина на борда	Оптична проверка	Намеса в монтажа
Състояние на повърхността	Визуален тест / тест за грапавост	Интерфейс за контакт

 

Точният толеранс трябва да се установи от проекта на релето. Общо изискване за ±0,01 mm за всяка функция може да увеличи производствените разходи, без да подобрява производителността на релето; обратно, недостатъчният контрол върху характеристика на магнитна-пролука може да причини функционална вариация.

 

Документация за качество за PPAP ниво 3

За автомобилни програми подаването на PPAP ниво 3 може да включва:

 

Гаранция за подаване на част
Диаграма на процеса
PFMEA
Контролен план
Резултати от размерите
Сертификация на материалите
Резултати от тестове за ефективност
MSA / габаритни изследвания
Възможност за начален процес
Информация за инструментите
Примерни производствени части

 

Когато релейното ядро ​​е класифицирано като специална характеристика, данните за магнитните-свойства трябва да бъдат свързани с контролния план и анализа на възможностите на процеса.

 

 

 

Когато доставят желязна сърцевина на заключващо реле, екипите за доставка трябва да оценят целия производствен маршрут, вместо да сравняват единичните цени между номинално идентични компоненти.

 

Елемент за оценка	Минимален инженерен въпрос	Препоръчителни доказателства
Материал	Степента контролира ли се като DT4C/DT4E?	Сертификат за материал
Химия	Ограниченията на състава могат ли да бъдат проследени чрез партида?	Сертификат на мелница/запис на доставчик
Формиране	Как се контролира деформацията?	Процесен поток + PFMEA
Отгряване	Термичната рецепта контролира ли се и записва ли се?	Пещни записи
Магнитно изпълнение	Проверени ли са свойствата след{0}}отгряване?	Протокол от магнитен тест
Размери	Критичните характеристики измерени ли са статистически?	CMM / отчет за възможностите
Покритие	Дебелината на покритието контролира ли се?	XRF доклад
Корозия	Избраното покритие преминало ли е определения тест?	Лабораторен доклад
Сглобяване	Проверени ли са параметрите за{0}}включване/освобождаване?	Функционален тестов запис
качество	Могат ли производствените записи да поддържат PPAP ниво 3?	PPAP пакет
Проследимост	Могат ли завършените части да бъдат проследени до обработваните партиди?	Система за проследяване на партидата

 

Следователно предпочитаният доставчик не е просто фирма за щамповане. Производственият капацитет трябва да обхваща прецизно формоване на метал, отгряване-за освобождаване на напрежението, повърхностна обработка, проверка на размерите, магнитно валидиране и проследимост на производството.

 

 

Чертежът за закупуване или RFQ трябва да предостави достатъчно информация за доставчика, за да оцени възможността за производство преди оферта.

Препоръчителната информация включва:

 

Материал: чисто електрическо желязо DT4C / DT4E
Дебелина или диаметър на-суровия материал
Готови размери
Критични зони на толерантност
Плоскост-на лицевата страна
Изискване за-височина на бора
Магнитна цел за ефективност
Изискване за отгряване
Тип покритие
Дебелина на покритието
Изискване за-тест за корозия
Грапавост на повърхността
Метод на сглобяване
Изисквания за-въвеждане/освобождаване
Работна температура на околната среда
Годишен обем
Прототипно количество
Изискване за PPAP
Стандарт за проверка
Изисквания за опаковане и проследимост

 

За нови компоненти предоставянето на 2D чертеж, 3D CAD модел, годишно търсене, изискване за материал и целеви функционални параметри позволява на производителя на електромагнитно желязно ядро ​​да извърши преглед на DFM преди инвестиция в инструменти.

 

 

Ефективността на сърцевината на заключващото реле се определя от взаимодействието между състава на материала, механичната деформация, отгряването, повърхностната обработка, точността на размерите и крайната магнитна верига.

 

DT4C или DT4E могат да осигурят необходимата феромагнитна основа, но напрежението, предизвикано от щамповане-, може да увеличи коерцитивната сила и да намали магнитния отговор. Контролираното вакуумно отгряване може да намали това -предизвикано от процеса магнитно разграждане. Поцинковането или никелирането може да осигури защита от корозия, но дебелината на покритието трябва да бъде включена в плана за валидиране на размерите и магнитното поле.

 

Следователно за приложения с-интелигентен{1}}измервател с голям{0}}обем, управление на EV, ESS и-електроника практическото изискване за източник е:

Контролиран материал от чисто желязо → прецизно формоване → отгряване за облекчаване на напрежението → контролирано покритие → инспекция на CMM → магнитно функционално тестване → проследимост на PPAP ниво 3.

 

Apollo Electronic Components (Xiamen) Co., Ltd. поддържа прецизни електромагнитни компоненти чрез метално щамповане, формоване, механична обработка, повърхностна обработка, проверка на размерите и контрол на качеството на производството-. За ново желязно ядро ​​със заключващо реле инженерните екипи могат да осигурят чертежи или CAD данни за преглед на DFM, оценка на материала/процеса, планиране на прототипа и оценка на обема-производство.

 

 

Какъв е типичният цикъл на доставка на PPAP ниво 3 за aзаключващо реле желязна сърцевина?

Цикълът зависи от сложността на инструментите, количеството на пробите, изискванията за тестване и документацията на клиента. Производствената програма трябва да дефинира инструментална екипировка, проби T1, валидиране на размери, магнитно тестване и етапи на подаване на PPAP преди пускането на-поръчката за покупка.

 

Как могат производителите да контролират живота на матрицата за щамповане за релейни ядра-с голям обем от чисто желязо?

Животът на матрицата трябва да се управлява чрез записи-за броене на изстрели, превантивна поддръжка, възможност за определяне на критични-размери, наблюдение на неравностите и проверка на износването на поансона/ матрицата. Критериите за подмяна трябва да се основават на измереното отклонение на процеса, а не само на броя на изстрелите.

 

Как се проверява-дебелината на обшивката на сърцевината на релето, без да се компрометира магнитното представяне?

Рентгеновата флуоресценция (XRF) може да измерва без{1}}деструктивно дебелината на цинковото или никеловото покритие. След това трябва да се проверят критичните размери и окончателното издърпване/освобождаване след покриване, за да се потвърди, че натрупването на покритие не е променило магнитната въздушна междина.