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磁芯产生裂纹的原因及影响

磁芯产生裂纹的原因及影响
锰锌铁氧体磁芯的开裂问题，在毛坯阶段较难判定，烧结后可见产品的拐角处或中柱位易出现明显裂纹！此问题各厂家均时有发生，甚难杜绝！下面将从产生原因、相应规范、危害性等方面展开探讨!
磁芯裂纹产生原因：
1、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，须按一定比例加入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℃时有一排胶尖峰，表明此时的PVA燃烧、挥发、排放最为激烈。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℃保温状态快速将样品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。
2、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，如窑体内温度从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！
3、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！
4、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，磁芯毛坯体内应力均匀，PVA胶体燃烧、挥发有序，则不易产生裂纹！
5、窑体内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最优，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！
6、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，尽量避免尖角位的应力集中！拐角位如不倒圆弧角（斜角）或圆弧角半径太小，除易产生毛刺外，更易形成局部应力，产生可见裂纹或暗裂！
7、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，磁芯出窑温度也应更变为200℃以下，以确保温差不超过210℃，减小因温度骤变而可能出现的开裂、产生裂纹等不良风险！
8、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任何可见或隐藏的威胁！
磁芯裂纹或有危害：
铁氧体磁芯本属于脆性材料，裂纹的存在首使产品机械强度变差，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%状态下安全稳定的工作。
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。
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。
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℃，可放心使用！
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高达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，是以牺牲安全系数为代价的不智行为，即便是正常的磁芯也难确保正常、高效、不出问题；再者变压器工作温度高达200℃以上，仅为理想状态而已，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更为心中有数，是瑕疵、是缺陷、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！
虽本文系根据研发、生产等资深人员整理而出，但或有以偏概全之嫌，尚请各友指过及雅正。