取向硅钢激光刻痕技术工艺与模拟研究

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取向硅钢(电工钢)是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要金属功能材料,随着国民经济的发展,需求量逐渐增多,取向硅钢的激光刻痕技术也得到了广泛的关注。为了进一步提高取向硅钢的激光刻痕技术,本文对取向硅钢的激光刻痕技术的工艺和模拟仿真进行了研究,主要工作及其进展包括以下方面:(1)本文对硅钢带在激光刻痕过程中的稳定性对铁损降低幅度的影响进行了详细的研究,结果表明:稳定态试样比非稳定态试样铁损降低幅度要高,同时,根据此结论,并依据机械学原理,本文提出一种激光刻痕稳定装置模型。(2)本文研究了激光刻痕采取的路线,刻痕线与取向硅钢片轧制方向所成的角度以及刻痕间距对刻痕效果的影响特点。结果表明:在磁感强度值接近的情况下,直线刻痕线路相对曲线刻痕线路和虚线刻痕线路铁损降低幅度更大;与轧向呈75~80度的刻痕方案比垂直于轧向的刻痕方案铁损降低更多;刻痕行间距为4.1-4.5mm范围内时,铁损降低率相对更大。(3)本文针对YAG激光器,深入研究了牌号为30Q125取向硅钢的较佳工艺,并验证了激光束光斑沟槽的深度和中心距离之比对铁损降低幅度的影响,得出最佳工艺参数为:输入电流为160A、离焦量为111mm、脉冲频率为35Hz、刻痕速度和刻痕问距分别为9mm/s,4.4mm,铁损降低平均幅度可以到达9.50%。(4)初步探究了激光刻痕过程和温度场的仿真模拟。通过COMSOL有限元仿真模拟对激光刻痕过程及温度场进行模拟,可以对实验过程提供些许指导和预见性的帮助。
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