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PVA胶体排放时间对裂纹的影响

经过多次实验证实:压制磁芯毛坯时,为增加氧化锰、氧化锌、三氧化二铁等各成分材料的接合力,须按比例加入PVA胶体。排胶温度在200℃到600℃之间,当温度达到600℃时,PVA胶基本排放完毕,而磁芯毛坯须在1380℃左右才能结晶成铁氧体磁芯!从室温状态达到结晶温度有一缓慢的升温过程,就在这一过程中,PVA胶体不断燃烧、挥发并排出,通过排胶曲线知道在270℃时有一排胶峰,表明此时的PVA燃烧、挥发、排放好。通过实验并观察ER28毛坯,用两种不同的升温速度从室温升至400℃进行烧结,用较低的升温速度(1℃/分钟)加热得到样品A,用较高的升温速度(3℃/分钟)加热得到样品B,在400℃保温状态将样品A和样品B同时放到隧道窑中进行烧结后,在显微镜下发现样品A没有裂纹,而样品B可看到微小裂纹。

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磁芯大小对裂纹的影响

若升温速度不变,磁芯的体积大小,同样会对裂纹的产生与否产生影响!磁芯体积越大,所需的排胶时间越长,如窑体温度从200℃升高到600℃所用时间低于大颗磁芯的排胶时间时,易产生裂纹,而小颗磁芯则无此问题!

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磁芯粉料形状对裂纹的影响

以生产EF25为例,分别采用造粒后颗粒均匀、外形呈球状的粉料Q型和造粒后颗粒大小不一、外形呈苹果形状的粉料P型,使用同一压机、同一速度生产毛坯,窑炉内摆放同一位置、同样堆叠方式,烧结后发现Q型(球型)没有裂纹,P型(苹果型)有裂纹!

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压制磁芯毛坯时保压时间长短对裂纹的影响

压制磁芯毛坯时,若保压时间够长,则磁芯毛坯密度上、中、下三个位置会基本一致,磁芯毛坯内应力均匀,PVA胶体燃烧、挥发有序,则不易产生裂纹!

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窑体空气循环状态对裂纹的影响

通常窑体内空气循环状态保持优,不会变动;因为变动,只会使窑体内空气循环状态变差而已!但对于磁芯毛坯而言,其堆叠层数、堆叠位置、堆叠方式同样会对空气的流动性造成影响!此影响会造成排胶气体的浓度差异,排胶气体浓度越浓的地方,排胶速度较慢,需要的排胶时间较长,易产生裂纹!

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磁芯模具的合理性对裂纹的影响

开刻磁芯模具时,需要考虑磁粉的收缩率、收缩时应力大小及方向、某一形状磁芯的薄弱部位之承载能力、脱模难易,烧结时堆叠稳定性,避尖角位的应力集中!拐角位如不倒圆弧角(斜角)或圆弧角半径太小,除易毛刺外,易形成局部应力,产生可见裂纹或暗裂!

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磁芯出窑后本体温度与环境温度差值大小的影响

磁芯烧结后,出窑温度约控制在240℃以下,这只是表象,实际控制的是磁芯本体温度与环境温度的差值大小不超过210℃!夏天环境温度约30℃到40℃,若磁芯出窑温度控制在240℃以下,则温差小于210℃,使生产效率(周期)与品质风险合理匹配;但当冬天温度降低后,约-10℃至15℃时,磁芯出窑温度也应变为200℃以下,以保温差不超过210℃,减小因温度骤变而可能出现的开裂、产生裂纹等风险!

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磨加工时不当操作对裂纹的影响

磨加工包括磨削平面或开气隙两种过程。磁芯生产属陶瓷工艺,烧结后为降低漏感、真实表现磁芯本身电感系数、以及提高可设计功率和传输效率,应尽可能使磁芯接合面平整光洁,易于吻合,从而需要磨削磁芯结合面(甚至大颗磁芯为电感系数稳定考虑还要清底),磨削时除选择目数合适的砂轮外,还要注意首刀、末刀的进给深度、磨削速度、行进均匀性、磨削液的喷洒位置和液量等影响性因素!万勿造成周期性冲击和局部温度过高,周期性冲击易造成断裂、崩缺、掉块等外观瑕疵,局部温度过高易产生不规则裂纹等问题!但此种原因造成的裂纹深度均较浅,不会对变压器品质构成可见或隐藏的威胁!

磁芯裂纹或有危害

铁氧体磁芯本属于脆性材料,裂纹的存在使用产品机械强度变差,甚至出现电气性能恶化,功耗变高,承载功率降低等或有风险。用到变压器或电感器上,在温度达到200℃以上时,若磁芯本身还有应力存在,应力会继续释放,裂纹有加深可能,甚至导致磁芯的断裂,致使元器件完全失效,无法使用;如磁芯本身已经过时效处理(约5-10天静放),内部应力已释放完毕,则可在原额定功率85%状态下稳定的工作。

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磁芯裂纹允许规范:

磁芯配合面上允许存在深度不超过0.5mm、宽度不超过0.1mm、长度不超过延长线长度1/4的裂纹;磁芯非配合面上允许存在深度不超过0.7mm、宽度不超过0.2mm、长度不超过延长线长度1/3的裂纹。

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磁芯裂纹的检测方法:

1、肉眼目测,或在显微镜下察看!

2、对于微小裂纹,采用煤油或酒精擦拭磁芯表面,看有无气泡。

3、超声波探测仪或微波检测仪检测。

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裂纹磁芯使用性鉴定:

1、通过改变测试电压、频率、温度、湿度等条件或叠加电流测试,比较电感系数及Q的稳定性!

2、通过功耗仪测试功耗大小,与正常同规格磁芯功耗比较!

3、通过考评带载温升高低进行评判,带载4小时或温度稳定后,若温度不超过110℃,可使用!

综上所述,磁芯裂纹的影响主要是心理因素!因为磁芯裂纹,只有在外力冲击或功率设计已达临界状态或变压器工作温度达200℃以上时,才会产生进一步的影响!但如有外力冲击,不单是变压器,恐怕骨架、铜线、光藕、电容、电阻等元器件也不能幸免;如果功率设计已达临界状态,这本身已不可取,临界状态下的工况是不稳定的,是以牺牲稳定系数为代价的不智行为,即便是正常的磁芯也难确保正常、不出问题;再者变压器工作温度高达200℃以上,***为理想状态而已,因为当变压器四周温度超过150℃时,相邻的其他元件就停止了工作!再退一步,每个磁芯厂都有相应的检测环节,出厂货物的品质状况比使用者心中有数,是瑕疵、是致命伤,影响的大小,或有损失的高低,都是经过权衡才进入正常流通渠道的!以上并非占在生产方的立场,是据实而言,己是而为众示矣!


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