Электротехническая сталь: виды, свойства и применение

Электротехническая сталь, которую также называют трансформаторной, характеризуется снижением потерь тока на перемагничивание, что достигается благодаря высокому содержанию кремния в таких сплавах (вплоть до нескольких процентов). В связи с этим она нашла применение в производстве элементов электродвигателей, реле, звонков, трансформаторов.

Стоимость такой стали выше нержавейки, что связано с высоким удельным электросопротивлением электротехнических сплавов. За счет этого электрическая техника не перегревается, а ее КПД повышается.

Свойства электротехнической стали

Электротехническая сталь в сравнении с легированным каленым сплавом уменьшает утраты на вихревое перемагничивание примерно на 30%. Чем больше в составе кремния, тем меньше эти потери. Но, слишком много кремния — это также плохо, так как деталь из-за его повышенного содержания становится ломкой. Поэтому очень важно соблюдать баланс.

Использование в составе сплава кремния есть возможность сократить расход железа в среднем до 1/5 от общей массы изделия. В свою очередь, вихревые потери сокращаются за счет истончения пластин, изготовленных из трансформаторной стали.

Разновидности электротехнических сталей

Независимо от состава такого сплава вначале создаются заготовки, представляющие собой слитки одинакового размера и формы. При этом они раскалены докрасна. Затем применяется холодная и горячая прокатка.

Горячекатаные электротехнические стали не обладают какими-то особыми свойствами. Единственная их отличительная особенность — высокое содержание кремния (4,5% от общей массы) и наличие алюминия, необходимого для легирования. Горячекатаная сталь без алюминия получила название релейной. Ее применяют для изготовления пластин генераторов.

Раскаленные заготовки в процессе производства подвергаются прокатке через специальные валки. Иногда это делают несколько раз для того, чтобы отрегулировать размеры и толщину листа. Когда пластины остывают, их разрезают на равные части, упаковывают и передают на отправку.

В свою очередь, холоднокатаная трансформаторная сталь все интенсивнее вытесняет горячекатаную. Изготовленные из нее детали гораздо лучше преобразуют электроэнергию в механическую (и наоборот).

Перед тем, как выполнить холодную прокатку, вначале также создают заготовки. Раскатывая их вначале горячими, после остывания заготовки пропускают через валки. Очень важно подобрать правильное направление для того, чтобы оно совпадало с направляющими жесткости, характерными для кристаллической решетки.

Сферы применения электротехнической стали и ее маркировка

Трансформаторные сплавы бывают неизотропными и изотропными. Если первые маркируются как 3311, 3411 и так далее, то вторые — 2011, 2012 и далее по порядку в количестве нескольких десятков.

Маркировка сплава указывает на его свойства и, соответственно, особенности применения. Например, из электротехнической стали марок 1211 и 1212 изготавливают пластины статорных сборок и роторы, а марки 1311 и 1312 используются для создания пластин асинхронных трехфазных двигателей, мощность которых составляет 100-400 кВт.

Марки 1411, 1412, 2411 активно применяются для производства 400-герцовых двигателей, для которых характерна мощность до 1 мВт. Также их используют для изготовления трансформаторов и пластин, предназначенных для сердечников. При этом стоит учесть, что получаемые детали являются достаточно хрупкими, поэтому способны поломаться даже из-за незначительных механических нагрузок. Наряду с этим они остаются целыми при выполнении сборки и разборки устройств.