Kādi elektriskā tērauda veidi ir pieejami?

GNEE tērauda elektriskā tērauda spole

Uz graudainiem orientēts elektrotērauds (GOES)

GOES ražošanas procesu 1930. gados izstrādāja amerikāņu pētnieks Normans P Goss. Tērauda loksne tiek velmēta noteiktā veidā (ar tā saukto kritisko biezuma samazināšanu), kas rada graudu sēklas, kas ir saskaņotas ar velmēšanas virzienu. Turpmākās termiskās apstrādes un pārkristalizācijas laikā graudi izaug no sēklām, līdz tie aizpilda visu tilpumu.

Tāpēc katrs graudiņš ir izlīdzināts, un magnētiskās īpašības tiek maksimāli palielinātas gar rites virzienu, ko sauc arī par "vieglas magnetizācijas" virzienu. (Magnetizācija pie 90° šajā virzienā ir "cieta" un pie 60° ir "viscietākā" – tiešs graudu orientācijas rezultāts). Tas nozīmē, ka GOES ir ļoti noderīgs lietojumos, kur magnētiskā plūsma ir jāvada noteiktā virzienā, piemēram, transformatora daļā.

GOES parasti satur aptuveni 96,5% dzelzs, 3% silīcija un 0,5% citu elementu. Silīcijs samazina zudumus un palīdz izlīdzināt graudu augšanu. No magnētiskā viedokļa optimālais silīcija daudzums faktiski ir 6,5%, kur zudumi ir vēl mazāki, caurlaidība sasniedz maksimumu un tēraudam nav magnetostrikcijas, kas ir galvenais transformatoru radītā akustiskā trokšņa cēlonis. Tomēr tērauds ar 6,5% silīcija saturu ir tik trausls, ka to nevar mehāniski sagriezt vai caurumot, tāpēc to nepieciešams griezt ar lāzeru vai izmantojot citas specializētas metodes. Alternatīva pieeja ir griezt parasto 3% silīcija materiālu un pēc griešanas tajā ievadīt vairāk silīcija.

Gadu gaitā GOES ražošanas procesā ir veiktas daudzas modifikācijas un uzlabojumi, kas galvenokārt noveda pie zudumu samazinājuma apmēram desmit reizes. Pašlaik izmantotajā ražošanas procesā ir vairāk nekā 20 soļi, kas nozīmē, ka GOES ir daudz dārgāks nekā celtniecības tērauds. Tomēr tas joprojām ir daudz lētāks nekā citas magnētiskās alternatīvas, piemēram, niķeļa un kobalta sakausējumi.

Viens no veidiem, kā ir uzlabota GOES magnētiskā veiktspēja, ir speciāla pārklājuma slāņa pievienošana, kas izraisa stiepes spriegumu loksnes virsmā. Tas uzlabo GOES caurlaidību un samazina zudumus. Rezultāts ir tāds, ka šādā veidā ražots tērauds var strādāt ar lielāku magnetizāciju (B) nekā tradicionālās kategorijas. Šo procesu bieži apzīmē ar tā patentēto komercnosaukumu "Hi-B".

Ir veikti arī tā sauktā "dubultorientētā" tērauda laboratorijas izmēģinājumi, kuriem ir divi ortogonāli "vieglie" virzieni, kas sasniegti ar atbilstošu graudu augšanu. Tomēr tā ražošanas process ir vēl dārgāks, un materiālam vēl nav jāatrod liela apjoma komerciāls pielietojums.

Komerciāli lietojamo GOES dominējošie biezumi ir {{0}},35 mm (lētākais), 0,27 mm un 0,23 mm (dārgākais). Cena parasti ir daži ASV dolāri par kilogramu.

Neorientēts elektrotērauds (NOES)

NOES graudi ir daudz mazāki, parasti mazāki par 0,1 mm. Tie nav orientēti kādā noteiktā virzienā. Tieši otrādi – tie ir jāsadala pēc iespējas nejauši, lai nodrošinātu slodzes simetriju. Tas ir tāpēc, ka NOES tiek izmantoti rotējošu mašīnu serdeņos, kur magnētiskā plūsma rotē un visu laiku maina savu pozīciju laminēšanas "zobos". Ražošanas process ir vienkāršāks nekā GOES, un tāpēc tērauds ir lētāks – parasti mazāk par pusi no cenas.

Tā kā NOES tiek ražots biezākās loksnēs (0,35 mm un vairāk), caurumošana ir grūtāka, un griešanas laikā rodas vairāk mehānisku deformāciju un spriedzes. Tas pasliktina magnētisko veiktspēju, un to ne vienmēr var pieļaut. Šādos gadījumos laminējums pēc griešanas ir jāatlaidina, lai uzlabotu to magnētiskās īpašības. Rezultātā NOES ir pieejami divos galvenajos veidos: pilnībā apstrādāti, kuriem nav nepieciešama atkārtota atkausēšana, un daļēji apstrādāti, kuriem ir nepieciešama galīgā termiskā apstrāde.

Vēl viens svarīgs faktors ir arī silīcija saturs. Silīcija pievienošana nedaudz samazina piesātinājuma magnetizāciju. Tas ir svarīgi rotējošās iekārtās, kurās zobi var strādāt piesātinātos apstākļos. Rotējošās mašīnas mehāniskais griezes moments ir proporcionāls magnetizācijas kvadrātam, tāpēc pat neliels magnetizācijas uzlabojums ir attaisnojams, lai panāktu ievērojamu griezes momenta pieaugumu. Šī iemesla dēļ, ja mehāniskā veiktspēja ir ļoti svarīga, silīcija saturs bieži tiek samazināts līdz daudz zemākam līmenim (dažreiz pat zem 0,5%). Tas uzlabo griezes momentu, bet, protams, rada lielākus virpuļstrāvas zudumus, kurus var samazināt, tikai samazinot izmantoto laminējumu biezumu.

NOES bieži izmanto maziem lētiem sadzīves tehnikas transformatoriem, kur ierīces cena ir izšķirošs faktors.