Estudo da influência do processo de corte por cisalhamento nas propriedades magnéticas e mecânicas das chapas de aço silício GNO N030-16

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dc.contributor.advisorRocco, Daniel Leandro
dc.contributor.advisor-coSilva Neto, Almir
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/9638508781178425
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1028283049134193
dc.contributor.authorFerreira, Jandir Caetano
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1998187985982026
dc.contributor.refereeLuiz, Valmir Dias
dc.contributor.refereeSilva Neto, João Trajano da
dc.date.accessioned2025-03-25T20:13:00Z
dc.date.available2025-03-25T20:13:00Z
dc.date.issued2024-05-03
dc.description.abstractOs aços elétricos de grão não orientado (GNO) são parte importante do núcleo de motores dos veículos elétricos ou híbridos, sendo esses, integrantes de um mercado que cresce exponencialmente e movimenta milhões de dólares por ano. Para aplicações em motores, esse aço é submetido a um processo de corte que pode ser feito por cisalhamento em guilhotina ou estampagem, que promove alterações estruturais na chapa provocadas pelo corte mecânico. O ajuste inadequado da folga de corte entre as lâminas da guilhotina ou entre matriz e estampo aumenta a área afetada pelo corte e as perdas magnéticas do aço, reduz a eficiência eletromagnética e aumenta os custos associados à aplicação. A fim de estudar a influência da folga de corte e da quantidade de cortes sobre as perdas magnéticas, amostras com 30 mm de largura de um aço GNO foram recortadas em duas e em quatro partes, gerando tiras com larguras de 15 mm e 7,5 mm, respectivamente. Uma guilhotina foi utilizada para este trabalho e as folgas de 0,01 mm e 0,03 mm foram ajustadas. As regiões de corte das lâminas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e microdureza, e tiveram suas propriedades magnéticas avaliadas. O MEV mostrou que o corte produz uma deformação plástica na região próxima à borda que se estende até 118 µm para o interior do material, quando a folga é maior. Os resultados das análises magnéticas indicaram que as perdas magnéticas totais foram maiores em todos os cenários de indução e frequência quando se empregou a folga de 0,03 mm em comparação a de 0,01 mm. Quando comparada a evolução das perdas em relação ao número de cortes, a 1 T e 400 Hz, foi verificado que a lâmina segmentada em quatro partes de 7,5 mm apresentou 45% mais perdas que a lâmina não segmentada (30 mm), enquanto para a mesma polarização e a 60 Hz, houve 39% de diferença. Sendo assim, frequências mais altas, mais segmentações da lâmina e folgas de corte maiores produziram maiores perdas. Parâmetros como coercividade (Hc), remanência (Jr) e permeabilidade relativa (µr) também foram consideravelmente afetados negativamente. Mediante análise das componentes das perdas, foi observado que a perda por histerese foi significativamente mais afetada que a parasita e em excesso, portanto, o presente trabalho mostra o papel fundamental das deformações plásticas sobre as propriedades magnéticas do material, indicando que o corte provoca mudanças na estrutura cristalina da chapa, e compromete o acoplamento magnético entre os átomos magneticamente ativos daquela região, o que reduz o desempenho dos aços elétricos.
dc.description.abstractotherNon-oriented grain electrical steels (NO) are important parts of the core of electric or hybrid vehicle engines and are part of a market that is growing exponentially and generates millions of dollars per year. For engine applications, this steel is subjected to a cutting process that can be done by guillotine shearing or stamping, promoting structural changes in the sheet metal caused by mechanical cutting. Inadequate adjustment of the cutting clearance between the guillotine blades or the die and the stamp increase the area affected by the cut and the magnetic losses of the steel, reduces its electromagnetic efficiency and increases the costs associated with its application. In order to study the influence of the cutting clearance and the number of cuts on the magnetic losses, 30 mm wide samples of NO steel were cut into 2 and 4 parts, generating strips with widths of 15 mm and 7.5 mm, respectively. A guillotine was used for this work and clearances of 0.01 mm and 0.03 mm were adjusted. The cutting regions of the blades were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), electron backscattered diffraction (EBSD) and microhardness, and their magnetic properties were evaluated. The SEM showed that the cutting produces a plastic deformation in the region close to the edge that extends up to 118 µm into the material, when the gap is larger. The results of the magnetic analyses indicated that the total magnetic losses were higher in all induction and frequency scenarios when the gap of 0.03 mm was used compared to that of 0.01 mm. When comparing the evolution of losses in relation to the number of cuts, at 1 T and 400 Hz, it was found that the blade segmented into 4 parts of 7.5 mm presented 45% more losses than the non-segmented blade (30 mm), while for the same polarization and at 60 Hz, there was a 39% difference. Therefore, higher frequencies, more blade segmentations and larger cutting clearances produced higher losses. Parameters such as coercivity (Hc), remanence (Jr) and relative permeability (µr) were also considerably negatively affected. Through analysis of the components of the losses, it was observed that the hysteresis loss was significantly more affected than the parasitic loss and in excess. Therefore, the present work shows the fundamental role of plastic deformations on the magnetic properties of the material, indicating that cutting causes changes in the crystalline structure of the sheet, and compromises the magnetic coupling between the magnetically active atoms in that region, which reduces the performance of this steels.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/946
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectAço elétrico (Propriedades Magnéticas)
dc.subjectAço (Tratamento térmico)
dc.subjectResistência ao cisalhamento
dc.subjectMateriais granulados - Permeabilidade
dc.titleEstudo da influência do processo de corte por cisalhamento nas propriedades magnéticas e mecânicas das chapas de aço silício GNO N030-16
dc.typeDissertação

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