8 difetti comuni nello stampaggio della laminazione dei motori e relative soluzioni

Lo stampaggio laminare dei motori è un processo di produzione fondamentale che determina le prestazioni magnetiche, l’efficienza e l’affidabilità dei motori elettrici utilizzati nei veicoli elettrici, nei sistemi industriali, negli elettrodomestici e nelle apparecchiature per le energie rinnovabili.

Poiché le laminazioni costituiscono il percorso magnetico centrale, eventuali difetti di stampaggio possono trasformarsi in costosi problemi a valle.

1. Formazione di bave

La formazione di bave si riferisce ai bordi metallici affilati e rialzati che rimangono su laminazione del motore profili esterni, fessure interne o fori dopo lo stampaggio, causati da tranciatura incompleta ed eccessiva deformazione plastica durante la penetrazione del punzone e la separazione nel processo di taglio.

Cause:

• Gioco errato tra punzone e matrice:Un gioco eccessivo o non uniforme provoca una tranciatura incompleta, generando sporgenze metalliche indesiderate.
• Utensili usurati:Con il passare del tempo, punzoni e matrici si smussano, aggravando la formazione di bave dovute ai bordi ruvidi.
• Disallineamento della matrice:Gli utensili progressivamente disallineati aumentano le forze di taglio irregolari.
• Forza di pressione instabile o vibrazione:La forza di pressatura fluttuante durante lo stampaggio provoca un taglio irregolare.

Soluzioni:

• Calibrare con precisione il gioco degli utensili in base allo spessore e alla qualità del materiale; mantenere i valori di gioco consigliati.
• Implementare piani programmati di affilatura e sostituzione degli utensili per preservare la nitidezza dei bordi di taglio.
• Utilizzare sistemi di guida ad alta precisione e controlli di allineamento prima dell’inizio della produzione.
• Stabilizzare la forza di pressione e monitorare le vibrazioni tramite sensori, regolando le impostazioni quando si verificano irregolarità.

2. Crepe e fratture dei bordi

Le crepe e le fratture dei bordi si presentano come spaccature visibili o crepe microscopiche lungo i bordi di laminazione o i ritagli interni, che si verificano in genere in prossimità di angoli acuti o denti stretti quando la sollecitazione locale del materiale supera la duttilità durante le operazioni di stampaggio.

Cause:

• Lubrificazione inadeguata:La mancanza di lubrificanti adeguati aumenta l’attrito e le forze durante il taglio dei metalli.
• Elevata velocità o forza di stampaggio:I parametri di pressatura aggressivi possono superare i limiti di duttilità del materiale.
• Angoli interni acuti:Le progettazioni degli stampi con raggi acuti creano punti di concentrazione delle sollecitazioni.
• Gradi di acciaio elettrico fragili o a bassa duttilità:Alcuni materiali sono meno tolleranti alla deformazione.

Soluzioni:

• Applicare una lubrificazione uniforme su tutte le superfici delle strisce per ridurre l’attrito e lo sforzo di taglio.
• Ridurre la velocità della pressa e modulare la forza soprattutto nelle fasi con elevata deformazione.
• Riprogettare la geometria degli utensili per includere raccordi e rimuovere le caratteristiche degli angoli acuti.
• Selezionare gradi di acciaio elettrico con proprietà magnetiche e meccaniche bilanciate per ridurre la suscettibilità alle crepe.

3. Imprecisione dimensionale

L’imprecisione dimensionale si verifica quando le lamiere stampate si discostano dalle tolleranze specificate in termini di diametro esterno, dimensione del foro, larghezza della scanalatura o geometria dei denti, a causa di errori cumulativi durante lo stampaggio progressivo e che influiscono sulla coerenza dimensionale complessiva del nucleo.

Cause:

• Disallineamento progressivo della matrice:L’usura e una configurazione non corretta causano una deriva dimensionale cumulativa nelle fasi di stampaggio.
• Deflessione dell’utensile:Punzoni o matrici che si piegano sotto carico a causa di rigidità insufficiente.
• Dilatazione termica:L’accumulo di calore negli utensili durante lunghi cicli di produzione altera le dimensioni critiche.
• Alimentazione delle strisce non uniforme:Un’indicizzazione imprecisa determina lo spostamento delle funzionalità.

Soluzioni:

• Eseguire controlli regolari dell’allineamento degli stampi e delle macchine utilizzando dispositivi di misura di precisione.
• Rinforzare la struttura degli utensili e prendere in considerazione acciai per utensili con maggiore rigidità per ridurre al minimo la flessione.
• Introdurre sistemi di raffreddamento degli stampi o condizioni ambientali controllate per mitigare la crescita termica.
• Utilizzare sistemi di alimentazione basati su servomotori con controllo a circuito chiuso per un posizionamento uniforme delle strisce.

4. Indentature e segni superficiali

Le rientranze e i segni superficiali sono depressioni localizzate, graffi o motivi impressi sulle superfici di laminazione causati dal contatto con detriti, utensili ruvidi o manipolazione impropria durante le fasi di stampaggio, alimentazione o trasferimento intermedio del materiale.

Cause:

• Detriti o contaminanti:Le particelle estranee intrappolate tra la striscia e la matrice lasciano impronte.
• Scarsa finitura superficiale dello stampo:Gli utensili ruvidi o graffiati trasferiscono imperfezioni superficiali.
• Manipolazione impropria delle strisce:Scivolamenti, cadute o urti prima della timbratura causano la pre-marcatura.
• Lubrificazione non corretta:Un lubrificante eccessivo o non uniforme provoca segni di attrito.

Soluzioni:

• Mantenere rigorosi protocolli di pulizia per le superfici degli utensili e delle strisce per eliminare i detriti.
• Lucidare o rivestire le superfici dello stampo per garantire un contatto uniforme con il materiale.
• Aggiornare i processi di movimentazione dei materiali per ridurre al minimo i danni pre-stampaggio.
• Applicazione di lubrificazione bilanciata per ridurre al minimo l’attrito senza lasciare residui.

5. Deformazione e distorsione

Con deformazione e distorsione si intende la perdita di planarità della laminazione dopo lo stampaggio, in cui le parti presentano piegature, torsioni o curvature dei bordi dovute a un rilascio non uniforme delle sollecitazioni, a forze di formatura sbilanciate o a un supporto della striscia insufficiente durante la punzonatura.

Cause:

• Distribuzione non uniforme dello stress:Forze non uniformi durante la punzonatura creano tensioni residue.
• Forza del premilamiera non corretta:Una forza troppo bassa provoca l’instabilità; una forza eccessiva provoca l’allungamento del materiale.
• Progettazione asimmetrica dello stampo:Percorsi di carico non uniformi causano deformazioni non uniformi.
• Supporto della striscia inadeguato:Una guida o un supporto inadeguati durante la perforazione aumentano la distorsione.

Soluzioni:

• Bilanciare le forze di formatura mediante una progettazione raffinata dello stampo e una corretta regolazione del premilamiera.
• Ottimizzare la pressione del premilamiera mediante iterazioni di prova e monitoraggio della forza.
• Distribuire uniformemente i carichi nelle cavità dello stampo per ridurre la deformazione asimmetrica.
• Migliorare i meccanismi di supporto delle strisce per mantenere la planarità durante l’intera fase di stampaggio.

6. Danni al rivestimento isolante

I danni al rivestimento isolante comportano graffi, sfaldamenti o rimozione localizzata degli strati isolanti in acciaio elettrico durante lo stampaggio, riducendo l’isolamento elettrico tra le lamine e spesso originati da superfici abrasive degli utensili o da condizioni di attrito incontrollato.

Cause:

• Superfici abrasive degli utensili:Le matrici ruvide o corrose raschiano l’isolamento.
• Attrito eccessivo:Una lubrificazione insufficiente aumenta il contatto abrasivo tra utensili e rivestimento.
• Interazione Burr:Le sbavature esistenti raschiano l’isolamento durante la manipolazione o lo stampaggio.
• Contaminanti:Particelle incorporate nelle superfici degli utensili o delle strisce tagliate nel rivestimento.

Soluzioni:

• Applicare rivestimenti protettivi come DLC (Diamond-Like Carbon) e lucidare le superfici degli utensili.
• Controllare con precisione la lubrificazione per ridurre l’attrito evitando al contempo residui eccessivi.
• Mantenere un rigoroso controllo delle sbavature mediante la regolazione del gioco degli utensili.
• Pulire accuratamente le aree di stampaggio e sostituire immediatamente gli utensili contaminati.

7. Geometria irregolare delle fessure

La geometria irregolare della scanalatura si riferisce alle variazioni nella larghezza della scanalatura, nella profondità o nel profilo dei denti tra le lamine, solitamente causate dall’usura o dalla deformazione degli utensili, che complicano l’inserimento della bobina e riducono la consistenza dell’avvolgimento durante l’assemblaggio dello statore.

Cause:

• Usura progressiva dello stampo:Le caratteristiche critiche di formazione delle scanalature si usurano più rapidamente dei taglienti.
• Problemi di rigidità del punzone:I punzoni sottili o flessibili si deformano sotto carico.
• Impostazioni di distanza non corrette:Le distanze tra punzone e matrice troppo strette o troppo larghe distorcono le forme.
• Variazione dello spessore del materiale:Uno spessore non uniforme del materiale determina una formazione non uniforme delle fessure.

Soluzioni:

• Utilizzare materiali per utensili resistenti all’usura (ad esempio acciai o rivestimenti ad alte prestazioni).
• Rinforzare i punzoni critici con nervature o supporti per ridurre la flessione.
• Verificare e regolare il gioco dello stampo in base alle condizioni e allo spessore del materiale.
• Controllare l’uniformità dello spessore del materiale in entrata prima di inserirlo nelle presse.

8. Ritorno elastico e recupero elastico

Il ritorno elastico e il recupero elastico descrivono la tendenza delle lamiere stampate a tornare parzialmente alla loro forma originale dopo la formatura, in particolare nelle zone piegate o formate, con conseguenti deviazioni dalla geometria prevista dopo lo scarico.

Cause:

• Elevata elasticità dell’acciaio elettrico:Gli acciai sottili rimbalzano in modo più significativo dopo la formatura.
• Compensazione utensile inadeguata:Le matrici non sono progettate per tenere conto del comportamento del ritorno elastico.
• Scarico rapido:Il rilascio rapido della pressione aumenta il rimbalzo elastico.
• Raggi di formatura errati:Le curve strette amplificano l’effetto di ritorno elastico.

Soluzioni:

• Incorporare la compensazione del ritorno elastico nella progettazione dello stampo per compensare il recupero elastico.
• Controllare la velocità di formatura nelle curve critiche per ridurre le forze di rimbalzo.
• Utilizzare un software di simulazione della formatura per prevedere il ritorno elastico e perfezionare la geometria dell’utensile.
• Ove necessario, applicare operazioni secondarie di formatura di precisione.