Journal of Magnetism and Magnetic Materials 2 (1976) 136-150 © North-Holland Publishing Company

DER EINFLUSS DES ST ANZENS AUF DIE MAGNETISCHEN EIGENSCHAFTEN VON

ELEKTROBLECH MIT 1 % SILIZIUM

INFLUENCE OF PUNCHING ON THE MAGNETIC PROPERTIES OF ELECTRIC STEEL

WITH 1% SILICON

Karl Heinz SCHMIDT c/o Stahlwerke Bochum AG, Abt. Elektroblech Forschung und Entwicklung, 463 Bochum, Germany

Eingegangen 2. September 1975

Am Beispiel eines Elektroblechs mit 1 % Si wurde der Einfluss des Stanzens auf den Ummagnetisierungsverlust und die Permeabilitat untersucht. Bezogen auf die spannungsfreic 30 mm breite Epsteinprobe betragt bei einer spez. Schnittkanten­lange von 100 m/kg die Zunahme des Ummagnetisierungsverlustes P 1.0 30 %, wenn der Werkstoff mit scharfem Messer ge­schnitten wurde; fUr das stumpfe Messer ergibt sich eine Verschlechterung von 40 %. Die Anderung der Induktion ist im Bereich der Maximalpermeabilitat am grossten. Bei 100 m/kg spez. SchniUkantenlange betragt die Abnahme bis zu 70 %. Ein Einfluss des SchneidspaIts Hess sich nicht in allen Fiillen nachweisen. Die Zone der Kantenaufhiirtung haUe unabhiingig vom Verschleisszustand des Werkzeugs eine Breite von 0.35 mm. Durch eine Wiirmebehandlung Iiessen sich die Material­spannungen beseitigen.

The influence of punching on the magnetic properties of fully annealed electrical steel sheet with 1 % Silicon has been investigated. By comparing to an Epstein sample, which had its deformed edges carefully removed, it was found that the total power loss increases and the permeability decreases with increasing the specific cut edge. At a length of 100 m/kg the increase P 1.0 is about 30% when samples were cut with a sharp tool and even 40% for a blunt tool. The greatest change of the induction occurs in the range of maximum permeability. At 100 m/kg cut edge the decrease is about 70%: an influence of the clearance on the magnetic properties could not be shown clearly; the area of edge hardening was 0.35 mm in width; there was no influence of tool wear. Original magnetic properties have been obtained after box annealing at 700°C/1 h in dry nitrogen.

1. Einleitung

Spannungen im Gitter eines Ferromagnetikums verandern dessen magnetische Eigenschaften in mehr oder weniger starkem Masse. Dabei spieJt es keine Rolle, ob die Gitterverzerrungen durch innere oder aussere Krafte entstehen. In einigen Fallen nutzt man diese Spannungsabhangigkeit zur Erzeugung von Anisotropien aus; im iiberwiegenden Masse findet jedoch unter der Einwirkung von Kraften eine uner­wunschte Beeinflussung der Materialeigenschaften statt. Dies gilt insbesondere fUr das Stanzen von Elektroblech. Hierbei handelt es sich urn einen Ver­formungsprozess, bei dem in der Regel Krafte unbe­kannter Grossenordnung eine Aufhiirtung im Schnitt-

kantenbereich und damit eine ErhOhung des Urn mag­netisierungsverlustes sowie eine Verringerung der Per­meabilitiit verursachen.

Am Beispiel eines Elektroblechs der Giite 3.6 W/kg in 0.5 mm Dicke sollen nun die quantitativen Zu­sammenhiinge zwischen den magnetischen Eigen­schaften und einigen Schneidparametern aufgezeigt werden.

2. Versuchsdurchfiihrung

Die Messung des Ummagnetisierungsverlustes und der Polarisation wurde im Epsteinrahmen an Liings­und Querproben getrennt durchgefUhrt. Damit lag die

K.H. Schmidt/Der Einfluss des StallZens aUf die magnetischcn Eigenschaften von Elektroblech mit 1 7c SiliziulIl 137

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Abb. 1. Gesamtansicht des Schneidwerkzeugs.

Fig. 1. Total view of the cutting tool.

Probenform fest. Die Variation der Schnittkanten­Hinge erfolgte durch weiteres Unterteilen der Epstein­probe. Da das Nachschneiden eines 30 mm breiten Streifens erhebliche Schwierigkeiten bereitet, wurden einem Bandabschnitt, der zuvor auf die Homogenitiit der magnetischen Eigenschaften gepriift worden war, Proben mit folgender Abstufung der Breite ent­

nommen:

1 x 30 mm

2 x 15 mm

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6x 5mm

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i:~' Abb. 2. Schneidwerkzeug in Fiihrungsplatte mit Untermesser, Niederhalter und Kopfplatte mit Obermesser zerlegt.

Fig. 2. Cutting tool separated into guide plate with lower knife, knife support and head plate with upper knife,

IX30mm, 2XlSmm, 3XIOmm, 4X7.Smm,

S X 6 mm und 6 X S mm.

Zur Gewiihrleistung eines definierten magnetischen Widerstands wurde der Schneidgrat an den Uber­lappungssteJ1en vorsichtig entfernt. Das Schneiden der

Abb. 3. AufteiJung der Epsteinstreifen zur Erhohung der spezifischen Schnittkantenliinge.

Fig. 3. Partitioning of Epstein strips for increase of the specific length of the cut edge.

138 K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens aUf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium

Proben erfolgte mit Hilfe eines eigens fur diese Unter· suchung gebauten Werkzeugs, dessen Gesamtansicht die Abb. 1 zeigt. In der Abb. 2 sind die wesentlichsten Teile wie die Schneid platte mit dem Untermesser und den beiden Fuhrungssiiulen, der Niederhalter sowie die Kopfplatte mit dem Obermesser zu sehen. Die Messerhalterungen sind so konstruiert, dass der Schneidspalt zwischen 20 und 60 pm stufenlos variiert

werden kann. Durch den vollkantigen Schnitt und die priizise Ausfuhrung des Werkzeugs wurde eine Defor· mation der Streifen in sich vermieden. Die Abb. 3 ver· mittelt einen Eindruck von der Ebenheit der Proben.

Da die Spannungsverteilung im Bereich der Schnitt· kante eines Stanzteils wesentlich von der Beschaffen· heit der Messerschneiden abhiingt, wurden eine Serie A mit scharfem und eine Serie emit stumpfem Messer ge·

Diamantschne.de als Taster

Manleilliiche

a

Abb. 4. a) Schematische DarsteJlung der Verschleissmessung mittels Rauheitspriifgeriit.

Fig. 4. a) Diagrammatic view of the wear measurement by means of roughness tester.

Probensatz Stellung des Messers

SerieA Untermesser Obermesser

SerieC Untermesser Obermesser

stanzt. Jede dieser Serien bestand aus 2 Probensiitzen von je 6 Proben mit dervorgenannten Breitenabstufung.

Urn die Abnutzung der Schneiden zu beschleunigen, wurde im Anschluss an die erste Serie 1 mm dickes Blech mit einer Festigkeit von 600 N/mm2 geschnitten. Innerhalb der Serien wurde ein Probensatz mit 20 pm, der andere mit 40 pm Schneidspalt geschnitten.

Die Ermittlung des Verschleisszustandes der Messer erfolgte durch Abtasten der Stirn· und Mantelfliichen mit einem Rauheitsmessgeriit. Zur Vermeidung des Ab· bildungsfehlers, der bei kommerziellen Geriiten infolge der abgerundeten Tastspitze entsteht, wurde eine ein· seitig flach geschliffene Diamantschneide verwendet. Das Messerprofil wurde stets in Richtung der Schneid· kante abgefahren (s. Abb.4 a). Die Abb. 4 b zeigt das gemessene Verschleissdiagramm eines stumpfen

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Abb. 4. b) QuerschnittprofiJ einer stumpfen Messerschneide in 500-facher Vergrosserung.

Fig. 4. b) Cross·section of a blunt knife edge, 500-fold en­larged.

VerschleiBlange in IJm

Stirn Mantel 45°

18 20 8 18 25 8

84 65 38 66 60 29

Abb. 4 c. Verschleisszustand der Messer nach dem Schneiden der beiden Serien.

Fig. 4. c) Tool wear of the knives after cutting of both series.

K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens aUf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium 139

Messers. Die Verschleissliingen auf der Stirn- und Mantelfliiche Vs und VM sowie der Materialabtrag unter 45° zur Schnittebene dienen als Mass fUr die "Schiirfe" des Messers. In der Tabelle I (s. Abb. 4 c) sind diese Daten als Mittelwerte aus vier Messungen entlang der Schneidkante enthaIten. Dabei geben die unter Serie A aufgefUhrten Werte den Verschleisszu­stand nach dem Schneiden mit "scharfem", diejenigen der Serie eden Zustand nach dem Schneiden mit "stumpfem" Messer an.

3. Messergebnisse

In den folgenden Abbildungen ist der Ummagneti­sierungsverlust in Abhiingigkeit von der Induktion fUr unterschiedliche Messerzustiinde und Probenlagen dar­gestellt (s. Abb. 5 a, b und 6 a, b). Die gestricheIte Kurve wurde an einer Probe ermittelt, deren harte

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Kanten durch sorgfiiltiges Schleifen entfernt worden waren. Fur siimtIiche Schneidbedingungen ergibt sich eine mit der spezifischen Schnittkantenliinge steigende Zunahme des Ummagnetisierungsverlustes. Wiihrend beispielsweise der P 1.5-Wert in Liingsrichtung fUr das scharfe Messer mit 20 Jim Schnittluft von 4.6 W/kg auf 5.3 W/kg - also urn 0.7 W/kg - ansteigt, betriigt beim stumpfen Messer mit 40 Jim Spalt diese Erh6hung schon 1.3 W/kg. Die Anderung der absoluten Betriige nimmt mit der Induktion zu. In allen Diagrammen ist bereits bei der Probe mit der Epsteinabmessung der relativ grosse Einfluss der Kantenaufhiirtung zu er­kennen.

Mehr an Informationen liefern die Diagramme, in denen die prozentuale Anderung des Ummagnetisie­rungsverlustes, bezogen auf den Ummagnetisierungs­verIust der geschliffenen Epsteinprobe, dargestellt ist. Die Kurven der Abb. 7 a wurden an Liingsproben er­mittelt, die mit scharfem Messer bei einem Schneid-

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Abb. 5 a.' Ummagnetisierungsverlust langs zur Walzrichtung in Abhangigkeit von der Induktion mit der spezifischen Schnittkanten­lange als Parameter fUr das scharfe Messer bei einem Schneidspalt von 20 JJm; b. Ummagnetisierungsverlust quer zur Walzrichtung in Abhangigkeit von der Induktion mit der spezifischen Schnittkantenlange als Parameter ftir das scharfe Messer bei einem Schneidspalt von 20 /lm.

Fig. 5 a. Core loss, measured in the rolling direction, as a function of the induction with the specific cut edge as parameter for the sharp knife at a clearance of 20 JJm; b. Core loss measured in the cross direction, as a function of the induction with the specific cut edge as parameter for the sharp knife at a clearance of 20 /lm.

140 K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens aUf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium

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T T Abb. 6 a. Ummagnetisierungsverlust liings zur Walzrichtung in Abhiingigkeit von der Induktion mit der spezifischen Schnittkanten­liinge als Parameter flir das stumpfe Messer bei einem SchneidspaJt von 40 ILm;

b. Ummagnetisierungsverlust quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit von der Induktion mit der spezifischen Schnittkanteniiinge als Parameter flir das stumpfe Messer bei einem Schneidspalt von 40 ILm.

Fig. 6 a. Core loss, measured in the rolling direction, as a function of the induction with the specific cut edge as parameter for the blunt knife at a clearance of 40 ILm; b. Core loss measured in the cross direction, as a function of the induction with the specific cut edge as parameter for the blunt knife at a clearance of 40 ILm.

spalt von 20 J.lm gestanzt wurden. Als Parameter wurde widerum die spezifisehe Sehnittkantenlange gewahlt. Wie zu erwarten, durehlaufen die Kurven im Bereich der Maximalpermeabilitat ein Maximum, urn mit steigender Induktion naher zusammenzurueken. Aus apparativen Grunden konnte nieht tiber 1.7 T hinaus gemessen werden;jedoeh erkennt man an der Kurve fUr die spez. Sehnittkantenlange von 17.15 m/kg, dass ab einer bestimmten Induktion der Einfluss der Verfestigung nahezu konstant bleibt. Bemerkenswert ist neben dem Hoehstwert von 34 % bei 103 m/kg spezifiseher Sehnittkantenlange die 19 % Verlustzu­nahme bei 1.0 T gegeniiber der Epsteinprobe. In der Abb. 7 b sind die Ergebnisse fUr das stumpfe Messer mit 40 J.lm Spalt dargestellt. Die Kurven verlaufen aipllieh wie beim seharfen Messer, jedoeh mit einem

starkeren Anwaehsen des Ummagnetisierungsverlustes. Eine v6llig untersehiedliehe Kurvenform erhiilt man

fUr die Proben senkreeht zur Walzrichtung (s. Abb. 7 e, d); allerdings gewinnt man bei genauerer Betraeh­tung den Eindruek, als han dele es sich hier urn Aus­sehnitte aus den Kurven der Abb. 7 a und b im Induk­tionsbereieh oberhalb der Maxima. Dies bedeutet, dass bei Querproben die grosste Zunahme des Ummagneti­sierungsverlustes unterhalb der Maximalpermeabilitat liegt.

Die Einteilung der Elektrobleche in Giiteklassen erfolgt anhand der Ummagnetisierungsverluste bei 1.0 T und 1.5 T. Aufgrund der besonderen Bedeutung dieser Werte wurde ihre prozentuale Veranderung als Funktion der spezifisehen Sehnittkantenlange darge­stellt. Die Abb. 8 a, b gelten fUr Langsproben und

K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens aUf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium 141

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Fig. 7 a. Prozentuale Anderung des Ummagnetisierungsverlustes liings zur Walzrichtung in Abhiingigkeit von der Induktion fiir das scharfe Messer mit 20 J.tm Schneidspalt und der spezifischen Schnittkantenliinge als Parameter. b. Prozentuale Anderung des Ummagnetisierungsverlustes liings zur Walzrichtung in Abhiingigkeit von der Induktion fiir das stumpfe Messer mit 40 J.tm Schneidspalt und der spezifischen Schnittkantenliinge als Parameter.

Fig. 7 a. Percentage change of the core loss, measured in the rolling direction, as a function of the induction for the sharp knife with 20 jlm clearance and the specific cut edge as parameter. b. Percentage change of the core loss, measured in the rolling direction, as a function of the induction for the blunt knife with 40 J.tm clearance and the specific cut edge as parameter.

Schneidspalte von 20 JIm (a) und 40 JIm (b). Die durch­gezogenen Kurven beziehen sich auf das scharfe, die ge­strichelten auf das stumpfe Werkzeug. Die Diagramme der Abb. 9 a, b gelten entsprechend fUr Querproben.

In Analogie zu den vorhergehenden Diagrammen nimmt der Verlust mit der spezifischen Schnittkanten­Hinge zu. Der Einfluss des Stanzens auf den P 1.0-Wert ist grosser als auf P 1.5. Wiihrend bei den Querproben das stumpfe Messer einen mit der KantenHinge schnel­leren Verlustanstieg zur Folge hat, ist diese Abhangig­keit bei den Liingsproben nicht so deutlich ausgepriigt, was sicherlich auf die Textur des Werkstoffes zurtickzu-

fUhren ist. Ein signifikanter Einfluss des Schneidspalts im untersuchten Schneidspaltbereich wurde nicht beo­bachtet;jedoch scheint dieser fUr liingere Kanten zu existieren. Bemerkenswert ist die tiber 30 %ige Ver­lusterhohung bei P 1.0 fUr Schnittliingen grosser als 100 m/kg.

Neben dem Ummagnetisierungsverlust ist die Polari­sation ein weiteres Kriterium zur Beurteilung eines Elektroblechs. Dies gilt insbesondere fUr solche Mate­rialien, die im Kleinmaschinenbau verarbeitet werden, da auf grund der Betriebsweise dieser Motoren der Ver­lust an elektrischer Energie nur eine untergeordnete

142 K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens aUf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium

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Abb.7 c. Prozentuale Anderung des Ummagnetisierungsverlustes quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit von der Induktion fUr das scharfe Messer mit 20 /.1m SchneidspaJt und der spezifischen Schnittkantenliinge als Parameter. d. Prozentuale Anderung des Ummagnetizierungsverlustes quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit von der Induktion flir das stumpfe Messer mit 40 /.1m Schneidspalt und der spezifischen Schnittkantenliinge als Parameter.

Fig. 7 c. Percentage change of the core loss measured in the cross direction, as a function of the induction for the sharp knife with 20 /.1m clearance and the specific cut edge as parameter. d. Percentage change of the core loss measured in the cross direction, as a function of the induction for the blunt knife with 40 /.1m clearance and the specific cut edge as parameter.

Rolle spielt. Beachtet man jedoch die hohen Sttick­zahlen, die pro Geriit produziert werden und die in der Regel grossen spezifischen Schnittkantenliingen der Stator- und Rotorbleche, so wird deutlich, dass eine Verringerung der Polarisation durch das Stanzen erhebliche Konsequenzen fUr die Dimensionierung kleiner elektrischer Maschinen hat.

Die Magnetisierungskurven iJ = [(if) der mit schar­fern Messer bei einem Spalt von 40 /-lm geschnittenen Querproben lassen bereits die Auswirkung der defor­mierten Kanten erkennen. Die Abb. lOa zeigt, dass mit steigender spezifischer Schnittkantenliinge die Magnetisierungskurve mehr und mehr verflacht. Noch eindrucksvoller ist d!es a~erdings in der Abb. 10 b zu sehen. Sie zeigt die B - H·Kurve einer Querprobe, die mit dem verschlissenen Werkzeug gestanzt wurde.

Zur besseren Ubersicht sind die absoluten Differenz­betriige dieser Proben in den Abb. 11 a und b darge­stellt. Ftir die spezifischen Schnittkantenliingen von 103 m/kg ergibt sich mit dem scharfen Messer eine maxim ale Abnahme von 0.48 T; mit dem stumpfen Messer dagegen von 0.57 T. Die Maxima verschieben sich mit wachsender Kantenliinge geringfUgig zu h6heren Induktionen. Oberhalb 1.7 T ist der Einfluss der Kantenauihiirtung unabhiingig yom Verschleisszu­stand der Werkzeugs verschwindend gering. Diese Feststellung ist gleichfalls von erheblicher Bedeutung, da die Induktionen in den meist mechanisch stark verspannten Ziihnen tiber diesem Wert liegen.

Die oben geschilderten Erscheinungen sind am Beispiel der relativen Permeabilitiit nochmals ver­deutlicht (s. Abb. 12 .a, b). In den Abb. 13 a, b ist

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K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens auf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium 143

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Abb. 8. Prozentuale Anderung der Ummagnetisierungsverluste P 1.0 und P 1.5 liings zur Walzrichtung in Abhiingigkeit der spezi· fischen Schnittkantenliinge und des Verschleisszustands bei 20 Ilm (a) und 40 Ilm (b) Schneidspait.

Fig. 8. Percentage change of the core losses P 1.0 and P 1.5 measured in the rolling direction, as a function of the cut edge and the tool wear at a clearance of 20 Ilm (a) and 40 Ilm (b).

die prozentuale Abnahme der Maximalpermeabilitiit quer zur Walzrichtung als Funkiion der spezifischen Schnittkantenliinge dargestellt. Wie zu erwarten, macht sich der Einfluss der Verformung bei der Permeabilitiit wesentlich shirker als beim Ummagneti· sierungsverlust bemerkbar; bei einer spezifischen Kantenliinge von 100 m/kg ist der Unterschied gegen­tiber dem Verlust ca. 15 %. Auch bei der Permeabili· tiit ist ein signifikanter Einfluss der Schnittluft nicht zu beobachten. Dagegen ist die Abhiingigkeit yom Verschleisszustand eindeutig.

4. Diskussion der Messergebnisse

Wie einleitend bereits erwiihnt, ist die Anderung der magnetischen Eigenschaften effie Folge der

wiihrend des Schneidvorganges induzierten Material· spannungen. Nach H. Ebertshiiuser [1] liiuft dieser Vorgang wie folgt ab:

1m Moment des Aufsetzens des Obermessers wird zuniichst das Blech elastisch verformt. Beim weiteren Eindringen wird der Werkstoff vorwiegend zwischen den Schneiden gestreckt, d. h. plastisch verformt. Dabei bildet sich eine verfestigte Zone mit besonders hohem Formiinderungsvermogen aus, weil das Material zwischen den Mantelfliichen der Messer eine starke Pressung erfiihrt. Uberschreitet die Spannung die Scherfestigkeit, so entstehen an den Messerkanten Anrisse, die jedoch beim fortschreitenden Nieder­gang nicht aufeinander sondern infolge der verfestig­ten Zone auf die senkrechten Schneidenfliichen zu­laufen. Es ist nun leicht einzusehen, dass bei abge­rundeten (verschlissenen) Messerkanten die Werkstoff.

144 K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens aUf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium

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Abb. 9. Prozentuale Anderung der Ummagnetisierungsverluste P 1.0 und P 1.5 quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit der spezi­fischen Schnittkantenliinge und des Verschleisszustands bei 20 ~m (a) und 40 ~m (b) Schneidspalt.

Fig. 9. Percentage change of the core losses P 1.0 and P 1.5 measured in the cross direction, as a function of the cut edge and the tool wear at a clearance of 20 ~m (a) and 40 ~m (b).

pressung und damit auch die Verfestigung grosser wird.

Den Abschnitt des Trennvorgangs, in dem plastisch verformt wird, bezeichnet man als Schneid-, dort wo das Durchreissen erfolgt, als Bruchphase.

Urn einen Begriff von der Grosse und Ausdehnung der beim Schneiden induzierten Spannungen zu be­kommen, wurde in einer Querschnittsfliiche senkrecht zur Probenliingsachse und zur Schnittfliiche der Hiirteverlauf ermittelt. Die Messungen wurden in Liings· und Querrichtung fUr verschiedene Verschleiss­zustiinde, Schneidspalte und Probenbreiten durchge­fiihrt.

Da wegen des Umfangs auf die graphische Dar­stellung siimtlicher Messergebnisse verzichtet werden muss, sei als Beispiellediglich die Festigkeitsiinderung der 5 mm breiten Querprobe fUr die Schneidspalte

20 J..Lm (s. Abb. 14 a) und 40 J..Lm (s. Abb. 14 b) als Funktion der Entfernung von der Schnittkante mit dem Verschleisszustand als Parameter wiedergegeben. Man erkennt, dass erstaunlicherweise in allen Fallen der Bereich der Kantenverfestigung 350 J..Lm betriigt. Ab dort wird eine konstante Grundhiirte von 220 HV gemessen. Die Hiirte in 25 J..Lm Abstand von der Schnittkante ist dagegen 340 HV beim scharfen und 360 HV beim stumpfen Werkzeug. Ein Einfluss der Schnittluft auf die Breite der Zone ist nicht festzu­stellen. Auch eine tiber die Messunsicherheit der Hiirtebestimmung hinausgehende Schwankung inner­halb konstanter Versuchsbedingungen konnte nicht beobachtet werden. Dies kann als ein Zeichen gleich­miissiger Spannungsverhiiltnisse bei unterschiedlicher Probenbreite gewertet werden.

Der Verlauf der Hiirte zeigt eindeutig, dass die

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Abb. 11 a. Abnahme der Induktion quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit vom Scheitelwert der Induktion fijr das scharfe Messer mit 40 ~m Schneidspalt und der spezifischen Schnittkantenliinge als Parameter; b. Abnahme der Induktion quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit vom Scheitelwert der Induktion fijr das stumpfe Messer mit 40 ~m Schneidspalt und der spezifischen Schnittkantenliinge als Parameter.

Fig. 11 a. Decrease of the induction measured in the cross direction, as a function of the peak value of the induction for the sharp knife with 40 ~m clearance and the specific cut edge as parameter. b. Decrease of the induction measured in the cross direction, as a function of the peak value of the induction for the blunt knife with 40 ~m clearance and the specific cut edge as parameter.

Anderung des Magnetisierungsprozesses im wesent­lichen von den Spannungen in der Schnlttebene bzw. in dem unmittelbar benachbarten Materialvolumen abhiingt. Dies ist auch verstiindlich, da in der Schnitt­ebene die grosste plastische Deformation erfolgt. Leider konnte aufgrund der Unebenheit die Verfesti­gung in der Schnittflache nicht gemessen werden; jedoch ist es anhand der geschnittenen, d. h. plastisch verformten Flache des Probenquerschnitts moglich, die Spannungsverteilung angenahert zu bestimmen. Die Abb. 15 a, b zeigen die Querschnitte einer mit scharfem und einer mit stumpfem Werkzeug gestanz­ten Probe. Wahrend in der Abb. 15 a nur ein Teil des Querschnitts durch plastische Verformung getrennt ist, erkennt man in der Abb. 15 b, dass nahezu der gesamte Querschnitt geschnitten ist. Ferner weist auch der hohe Grat, der sich durch Vergleich der Proben­dicken ergibt, auf eine starke Verformung hin.

Wie die vorstehenden Ausflihrungen zeigen, kann selbst unter den giinstigsten Bedingungen eine Ver­schlechterung der magnetischen Eigenschaften durch das Stanzen nicht vermieden werden. Es erhebt sich somit die Frage, wie lasst sich die Schnittkantenver­festigung am wirtschaftlichsten beseitigen, wenn die Auslegung des Motors dies erforderlich macht.

Mechanische Spannungen lassen sich durch eine geeignete Warmebehandlung abbauen. Es wurden daher zur Festlegung der fiir die Beseitigung der Randspannungen erforderlichen Gliihbedingungen Einzelstreifen 1 hunter trockenem Stickstoff bei Temperaturen zwischen 4500 e und 7000 e gegliiht. Die Abkiihlung der Proben auf ca. 800 e erfolgte im Of en wahrend 7 h. Die Streifen von unterschiedlicher spezifischer Schnittkantenlange wurden mit einem Werkzeug, dessen Verschleisszustand durch:

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gekennzeichnet war, hergestellt.

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Die Bestimrnung des Ummagnetisierungsverlustes wurde mit Hilfe eines Doppeljochs nach dem Leistungs messerverfahren durchgeflihrt. .

Unter der Annahme, dass sich der Einfluss einer Warmebehandlung auf den Ummagnetisierungsverlust der gesamten Epsteinprobe ebenso auswirkt, wie auf den des Einzelstreifens, wurde flir jede Schnittkanten-

K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens auf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Siliz ium 147

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Abb. 12. Relative PermeabiIitat quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit vom Scheitelwert der Feldstiirke fiir das scharfe (a) und das stumpfe (b) Messer mit einem 40 IJm SchneidspaJt und der spezifischen Schnittkantenliinge als Parameter.

Fig. 12. Relative permeability measured in the cross direction as a function of the peak value of the magnetic field strength for the sharp (a) and the blunt (b) knife with a clearance of 40 IJm and the specific cut edge as parameter.

Hinge die prozentuale Verlustabnahme der Streifen auf die der Epsteinprobe umgerechnet. In der Abb.16 ist die nach den einzelnen Gliihungen verbleibende Erh6hung des Ummagnetisierungsverlustes, bezogen auf die spannungsfreie Probe, in Abhangigkeit von der spezifischen Schnittkantenlange dargestellt. Die obere gestrichelte Kurve gilt flir die ungegltihte Epstein­probe.

Die Kurven zeigen deutlich, dass mit steigender

Temperatur die Kantenverfestigung mehr und mehr abgebaut wird, bis schliesslich bei 700"C der Verfor­mungseinfluss ganzlich verschwunden ist. Der Rest,·, betrag von 1 % ist mit Sicherheit auf Ausscheidungsvor­gange zuriickzuflihren, woflir auch das Diagramm der Abb.17 spricht. Hier ist wiederum die Harte HV 25 als Funktion des Abstandes von der Schnittkante aufge­tragen. Man erkennt, dass nun auch die Harte in der Deformationszone der des Grundmaterials entspricht.

148 K.H. Schmidt/Der Einfluss des Stanzens aUf die magnetischen Eigenschaften von Elektroblech mit 1 % Silizium

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Abb. 13. Prozentuale Anderung der Maximalpermeabilitiit quer zur Walzrichtung in Abhiingigkeit von der spezifischen Schnitt­kantenlange und dem Verschleisszustand als Parameter. Schneidspalt 20 I'm (a), Schneidspalt 40 I'm (b).

Fig. 13. Percentage change of the maximum permeability measured in the cross direction, as a function of the specific cut edge and the tool wear as parameter. Qearance 20 I'm (a) clearance 40 I'm (b).

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Abb. 14. Die in einer Querschnittsebene der 5 mm breiten Querproben gemessene Harte HV25 als Funktion der Entfernung von der Schnittkante mit dem Verschleisszustand als Parameter. SchneidspaJt 20 /Jm (a), Schneidspalt 40 /Jm (b).

Fig. 14. The hardness HV25 measured in a sectional plane of the 5 mm wide cross-sample as function of the distance from the cut edge with the tool wear as parameter. Clearance 20 /Jm (a), clearance 40 /Jm (b).

Abb. 15. Makroaufnahmen von der Schnittfliiche einer mit scharfem (a) und einer mit stumpfem (b) Werkzeug gestanzten Probe. Schneidspalt 40 /Jm.

Fig. 15. Macro-photos of the cut surface of a sample punched with a sharp tool (a) and a blunt tool (b), clearance 40 /Jm.

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Abb. 16. Prozentuale Abnahme des Ummagnctisierungsverlustes bei 1.0 T nach der Wiirmebehandlung von Epsteinstreifen mit unterschiedlichen spezifischen Schnittkantenlangen bei Temperaturen zwischen 450° und 700°C, 1 h in trockenem Stickstoff.

Fig. 16. Percentage decrease of the core loss at 1.0 T after the heat treatment of Epstein strips with different lengths of specific cut edges at temperatures between 450° and 700°C in dry nitrogen.

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Abb. 17. Abnahme des Hiirteverlaufs als Funktion der Entfernung von der Schnittkante mit der Gliihtemperatur als Parameter, gemessen an einer 5 mm breiten Liingsprobe. Schneidspalt 40 pm.

Fig. 17. Decrease of the hardness as function of the distance from the cut edge with the annealing temperature as parameter, measured at a 5 mm wide longitudinal sample. Clearance 40 pm.

literatur

(1) Bander Bleche Rohre 7, Nr. 9 (1966) 636/47.