電機、電器所用的矽鋼片常規生產是透過模具裝在機械壓力機上生產的。矽鋼片冷衝壓模具主要由凸凹模組成，並安裝在壓機上，將矽鋼片衝壓成電機定子和轉子或變壓器鐵晶片。矽鋼片沖模在工作時刃口部分承受著衝擊力、剪下力和彎曲力，同時刃口部分又受到矽鋼片的擠壓和摩擦，矽鋼片表面的特殊塗料更加強了刃口的摩擦和磨損，矽鋼片沖模的正常失效主要是刃口的磨損。因此，模具磨損嚴重，常常不到理想的壽命就要刃磨，一套模具衝製件數往往小於其理論值。以某種電機的矽鋼片下料為例，完成一臺電機的矽鋼片下料需要7種模具，總共需要19萬元，某轉子片衝壓模具硬度為60～62HRC，安裝在60t的衝壓機床上，在正常情況下，該模具可以衝制20萬件以上。然而，該模具上機後使用不到9000次便產生凹模槽孔邊崩塌。將模具刃磨（正常情況下5～6萬次才刃磨），再次上機，崩塊現象繼續產生，並且在模具外緣出現裂紋。在繼續衝壓過程中裂紋迅速擴充套件，不到2萬次就使模具失效而無法使用；每生產完兩臺電機就有三種模具需要刃磨，其費用為400～800元/次，其產品製造成本是比較高的。特別是在新產品試製過程中，模具製造所需的費用很高，並且生產週期長，使新產品開發成本成倍增加。

矽鋼片的生產及要求

矽鋼片是電機及電器上的關鍵部件，其效能不僅直接關係到電能的損耗，而且關係到電機和變壓器等產品的效能、體積和重量。因此，對矽鋼片的效能大致有如下要求：（1）具有良好的板形和表面塗層，高的尺寸精度，極小的同板厚差；（2）具有良好的電磁效能，符合用途要求的晶粒取向結構。

矽鋼片的衝裁工藝除應具備一般金屬剪下的工藝及產品特點外，還應滿足下列幾種特殊要求。

毛刺高度

矽鋼片衝裁毛刺高度不大於0。05mm，機械零件上的毛刺對整機效能的影響越來越受到人們重視，發電機、電動機和變壓器所用的矽鋼片上的毛刺，對其電磁特性有著很明顯的影響。發電機、電動機及變壓器所用的矽鋼片，都是採用模具衝裁成形的。通常模具製造間隙過大，或因磨損導致間隙增加，在衝裁時，矽鋼片受到擠壓，產生微小的塑性變形，殘留在衝片的邊沿而形成毛刺。發電機、電動機的轉子和定子、變壓器的芯子由大量衝裁成形的矽鋼片疊裝而成。矽鋼片上的毛刺使疊裝係數減少，若想裝同樣片數，電機體積必然增大。另外毛刺對電機輸出功率亦產生影響。實踐表明，用去毛刺的矽鋼片比用不去毛刺的矽鋼片疊裝的發電機，其輸出功率可以提高0。1％～0。2％。僅此一項就可以為國家創造上億元的收益。

對發電機壽命產生影響

矽鋼片毛刺的存在，使疊片之間產生較大的間隙，從而易於產生渦流，增加磁損耗，溫升和噪聲增大，甚至產生短路，使電機發生故障。用去毛刺和用不去毛刺矽鋼片疊裝的電機相比，其壽命平均可提高5％以上。

加工好的矽鋼片一般可以透過自動或手動疊裝，結合處要儘量減少縫隙。這就要求裝置在達到最大生產能力時，能保持很高的精度（包括備件精度等），以保證剪下後的產品基本無毛刺（矽鋼片縱剪後的毛刺高度不大於0。05mm）。否則，疊片時毛刺造成片間搭接短路引起渦流損耗增加，同時降低了疊片填充係數。

我國有關標準明確地將矽鋼片的毛刺高度規定為不大於0。05mm。可實際上，有不少電機廠由於沒有采取有效的去毛刺手段，即便毛刺高達0。07～0。1mm，還仍然裝機使用，結果嚴重影響了質量。同時，在去毛刺過程中，矽鋼片表面的絕緣漆膜也不能有明顯劃傷。

應力的影響

矽鋼片經過剪裁、衝壓及疊裝，將會產生內應力，從而使晶粒變形，導致磁導率下降，比鐵損增加。為了避免或將此減小到最低程度，剪下加工後的冷軋取向矽鋼片，通常採取在800℃左右溫度下進行充氮退火處理工藝，以消除加工時產生的應力，確保原有效能。雖然經試驗表明，經退火處理後的冷軋取向矽鋼片的比鐵損下降約30％，但是由於此工藝導致成本增加，許多生產廠不採取這道工藝。

鋼片鐮刀彎

由於矽鋼片的特殊效能要求，決定了對矽鋼片必須有較高標準。此標準甚至超過了美國材料試驗學會（ASTM）對一般剪下後金屬的側彎標準（不大於6mm/3m長），這就對矽鋼片剪下工藝佈置提出了較高要求。

荷葉邊

剪下後的矽鋼片應該無明顯波浪（俗稱荷葉邊）。即使有波浪，其波浪高與波浪長之比應不大於2。5％。否則，矽鋼片發生嚴重塑性變形，磁疇結構被破壞，損耗明顯增加。

絕緣

不允許在剪下範圍和帶材體的表面上出現絕緣損傷，片料邊緣應無擠傷，否則影響鐵芯質量。

水切割技術的應用

超高壓水切割又稱水刀和水射流，它是將普通的水經過多級增壓後所產生的高能量水流，再透過一個極細噴嘴，以每秒近千米的速度噴射切割，這種切割方式稱為超高壓水切割。

高壓水切割的“發現”起源於蘇格蘭，經過100年的試驗研究，才出現了工業高壓水切割系統。實際上高壓水切割不是專利，直到1968年被美國的哥倫比亞大學的教授在高壓水中加入磨料，透過水的高壓噴射和磨料的磨削作用，加速了切割過程的完成。目前，國際上像美國、德國、俄羅斯、義大利都攻破了超高壓水切割的技術，最高切割壓力可達550MPa，並廣泛地應用於石材、金屬、玻璃、陶瓷、水泥製成品、紙類、食物、塑膠、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠、彈藥等各種材料的切割。

水切割的用途主要有三個：一是切割非可燃性材料，如大理石、瓷磚、玻璃、水泥製品等材料，這是熱切割無法加工的材料；二是切割可燃性材料，如鋼板、塑膠、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠等，以往的熱切割也可以加工這些材料，但容易產生燃燒區和毛刺，水切割加工則不會產生，並且被切割材料的物理、機械效能都不發生改變，這也是水切割的一大優點；三是切割易燃、易爆材料，如彈藥和易燃易爆環境內的切割，這是其他加工方法無法取代的。

從水質上分，超高壓水切割有純水切割和加磨料切割兩種形式。

水切割試驗

矽鋼片的水切割試驗方案中，主要採用的裝置為奧拓福水刀，該裝置高壓發生器（APW38037Z-09A）採用整套美國（Accustream Inc）原裝進口增壓器，控制系統採用PLC取代繼電器，與電腦實現通訊，柔性控制；切割平臺（APW-2030BA）採用龍門式結構代替懸臂式結構，使切割平臺更加平穩、精確；工業PC平臺，基於Windows的專用水切割軟體，正版WindowsXP系統支援；控制精度為±0。01mm，採用美國IWP原裝進口砂管，砂粒規格為80目；工藝切割速度直線部分採用800mm/min，圓弧切割速度為300mm/min；矽鋼片厚度為0。5mm。

試驗後，產品落入切割平臺的水槽中，撈出後烘乾，再檢查尺寸，其結果只有圓孔切割時的入刀處有超差，明顯感覺呈橢圓，主要是程式設計時進刀過快所致。再次試驗時此種現象消失，毛刺小於0。05mm，完全可以不加修磨就疊裝，其餘全部達到圖紙要求。

結束語

透過矽鋼片的水切割工藝試驗表明，採用正確的切割工藝引數，嚴格控制水質和沙粒大小，控制好圓弧的入口速度與方向，就可以獲得理想的產品質量。採用水切割具有速度快、質量好、節約成本，而且方便產品修改的優點。尤其是新產品的試製更為方便，不需模具，極大程度上縮短了生產準備週期，減少了新產品的前期投入，效果令人滿意。

——摘自《鈑金與製作》 2012年第6期