Nicht-orientierter Siliziumstahl ist eine Ferrosiliciumlegierung mit einem Siliziumanteil von typischerweise 2–3,5 % und geringen Zusätzen wie Aluminium und Mangan. Dieser Stahl weist isotrope magnetische Eigenschaften auf, die für Statoren und Rotoren in Motoren, Transformatorkernen und supraleitenden Bauelementen unerlässlich sind. Seine zufällige Kornorientierung ermöglicht eine gleichmäßige magnetische Permeabilität in alle Richtungen und gewährleistet so einen hohen Wirkungsgrad in jeder Drehposition im Magnetkreis.
Das Mikrogefüge mit feinen Körnern und kontrollierter kristallographischer Textur bestimmt sowohl die mechanischen als auch die magnetischen Eigenschaften. Durch partielle Rekristallisation mittels Glühen bei etwa 800 °C lassen sich magnetische Induktionen von bis zu 1,71 T und Zugfestigkeiten von über 350 MPa erzielen. Die Korngröße ist dabei der entscheidende Faktor: Feine Körner verbessern die Festigkeit, während große, orientierte Körner die magnetische Induktion erhöhen und die Kernverluste reduzieren.
Die magnetische Permeabilität von Stahl steigt mit abnehmender Blechdicke (typischerweise 0,2–0,5 mm für Motoren in der Elektromobilität) und mit zunehmendem Siliziumgehalt, was zu Kernverlusten von nur 6 W/kg bei dünnen Blechen führt. Niedrige Koerzitivfeldstärke und hoher spezifischer Widerstand ermöglichen den Betrieb bei niedrigen Temperaturen und reduzieren die Energieverluste. Eine durch Prozesskontrolle optimierte Kornausrichtung minimiert die magnetischen Verluste zusätzlich und trägt so zur Effizienz von Motoren und Transformatoren bei.
nicht-orientiertem Siliziumstahl
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Herausforderungen bei der traditionellen Bestimmung von Zusammensetzung, Koerzitivfeldstärke und spezifischem Widerstand
Zeit- und Kostenbeschränkungen
Die Laboranalyse von nicht-orientiertem Siliziumstahl und Ferrosiliziumlegierungen erfordert häufig zerstörende Probenahmen. Für jede Charge können das Schneiden, Polieren und die Vorbereitung der Probe über 60 Minuten pro Probe in Anspruch nehmen. Analytische Zyklen mit Methoden wie optischer Emissionsspektrometrie und Vierpunkt-Widerstandsmessung führen zu weiteren Verzögerungen. Die Qualitätskontrolle kann bei großen Produktionslosen mehr als 24 Stunden dauern. Zerstörende Verfahren erzeugen Abfall und erhöhen die Rohmaterialkosten. Auch die prozessbegleitende Prüfung der magnetischen Eigenschaften von Siliziumstahlblechen erfordert aufwendige Anlagen, die typischerweise auf Zentrallabore beschränkt sind und somit ein schnelles Feedback und eine Prozessoptimierung behindern.
Ausrüstungs- und Qualifikationsanforderungen
Die herkömmliche Messung der magnetischen Permeabilität von nicht-orientiertem Siliziumstahl erfordert Präzisionsgeräte wie Epstein-Rahmen und Magnetanalysatoren. Die Interpretation der Messwerte durch den Bediener führt zu Schwankungen, und bereits geringfügige Qualifikationslücken können erhebliche Fehler in der Messdokumentation verursachen. Beispielsweise kann die Wiederholbarkeit der Koerzitivfeldstärke-Messungen bei komplexen Legierungen zwischen verschiedenen Technikern um bis zu 10 % variieren. Diese Einschränkungen behindern eine dezentrale, Echtzeit-Qualitätskontrolle und verursachen einen erheblichen Mehraufwand im Anlagenbetrieb.
Fortschritte bei der schnellen zerstörungsfreien Prüfung: EDXRF- und tragbare Röntgenfluoreszenz-Analysatoren
Einführung in die EDXRF-Technologie
EDXRF-Analysatoren nutzen hochenergetische Röntgenstrahlen, um die Atome in nicht-orientiertem Siliziumstahl und Ferrosiliciumlegierungen anzuregen und so elementspezifische Fluoreszenz zu erzeugen. Dieses Verfahren ermöglicht die Bestimmung aller Elemente ausMagnesiumzu Uran in weniger als 60 Sekunden, mita Genauigkeitvon 0,001 Gew.-%Die direkte, berührungslose Analyse mittels EDXRF erfordert kein Schneiden, Schleifen oder Polieren von Feststoffproben und ermöglicht so eine präzise Quantifizierung von Silizium und Eisen in jeder Charge.
Vor-Ort-RFA-Prüfung von Elektrostahl
Tragbare EDXRF-Analysatoren wie der Lonnmeter-XRF-Legierungsanalysator liefern zuverlässige Zusammensetzungsdaten direkt in der Produktion, im Lager oder vor Ort – ganz ohne Labor. Die Ergebnisse werden sofort auf integrierten Bildschirmen angezeigt, sodass Fertigungsteams die Qualität von Ferrosiliciumlegierungen und nicht-orientiertem Siliziumstahl in Echtzeit überprüfen können. Dieses zerstörungsfreie Verfahren vermeidet Verzögerungen und Verluste durch zerstörende Probenahme und reduziert gleichzeitig den Bedarf an spezialisierten Prüfeinrichtungen und Fachpersonal.
Magnetische Permeabilität und magnetische Eigenschaften: Ermöglichung einer direkten Korrelation
Die mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) bestimmte Silizium- und Eisenkonzentration ermöglicht die direkte Ableitung der zu erwartenden magnetischen Permeabilität von Stahl und anderer magnetischer Kerneigenschaften. Die präzise Siliziumquantifizierung unterstützt die Prozesssteuerung hinsichtlich spezifischem Widerstand und Koerzitivfeldstärke, während Variationen des Eisengehalts mit Änderungen der Induktion und der Kernverlustprofile verknüpft sind. Echtzeit-Feedback ermöglicht es Ingenieuren, Glühparameter und Zusammensetzungsanpassungen zu optimieren und so ein optimales Verhältnis zwischen mechanischer Festigkeit und Induktion für ideale Motor- und Transformatorleistung zu gewährleisten.
Die hohe Wiederholbarkeit der EDXRF-Analyse gewährleistet, dass das Elementprofil jeder Stahlcharge innerhalb der Spezifikationsgrenzen bleibt, was für zuverlässige magnetische Eigenschaften in Endanwendungen unerlässlich ist.
Röntgenfluoreszenzanalyse von nicht orientiertem Siliziumstahl
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Einsatz des Lonnmeter-RFA-Legierungsanalysators für Elektrostahl
Merkmale und Fähigkeiten
Der Lonnmeter XRF-Legierungsanalysator nutzt die EDXRF-Spektrometrie zur direkten, zerstörungsfreien Analyse von festen, nicht orientierten Siliziumstahlproben. Er detektiert Silizium, Eisen und Spurenelemente der Legierung gleichzeitig, wobei die Abweichung der Quantifizierungsgenauigkeit für die Hauptbestandteile unter 15 % liegt. Die Messzeiten betragen typischerweise 10 Sekunden bis 2 Minuten pro Probe. Die integrierte Software unterstützt die Stapelverarbeitung und den Export quantifizierter Daten zu magnetischen Eigenschaften. Der Analysator kalibriert sich anhand zertifizierter Referenzstandards, optimiert so die Rückverfolgbarkeit der Messwerte und gewährleistet die nahtlose Integration in routinemäßige Qualitätsprozesse.
Arbeitsablauf für die schnelle Vor-Ort-Erkennung
Für die Probenahme werden gereinigte Blechproben direkt auf das mit einem SDD-Sensor ausgestattete Analysefenster gelegt – Probenvorbereitung oder -zuschnitt sind nicht erforderlich. Die Inbetriebnahme erfolgt über die werkseitig voreingestellte Kalibrierung, die Messergebnisse werden in Echtzeit angezeigt. Die Datenerfassung umfasst Silizium- und Eisenwerte, die für die magnetische Permeabilität von Stahl entscheidend sind. Die Ergebnisse können sofort hochgeladen oder ausgedruckt werden, wodurch sich die Bearbeitungszeit auf wenige Minuten reduziert.
Vorteile gegenüber traditionellen Methoden
Der Arbeitszyklus ist 80–90 % schneller als bei laborbasierten nasschemischen oder magnetischen Prüfungen. Arbeitsgefahren und die Kosten zerstörender Analysen werden vermieden. Fortgeschrittene Schulungen sind nicht erforderlich – die Ergebnisse werden über eine grafische Touchscreen-Oberfläche angezeigt. Eine spezielle Laborinfrastruktur oder aufwendige Probenvorbereitung ist nicht notwendig.
Typische Ergebnisse und Entscheidungsunterstützung
Das Analysegerät validiert Silizium, Eisen und Spurenelemente hinsichtlich Festigkeit und Induktivität. Es unterstützt direkt die Optimierung von Ferrosilicium-Legierungsmischungen und Glühparametern durch die Bereitstellung verwertbarer Daten während des Prozesses. Verfahrenstechniker korrelieren EDXRF-Messwerte mit erwarteten magnetischen Eigenschaften wie geringen Kernverlusten und hoher Permeabilität und optimieren so den Gesamtwirkungsgrad von Motoren und Transformatoren. Stahlhersteller nutzen die Analysedaten, um isotrope magnetische Verluste zu minimieren und die angestrebten Leistungskennzahlen konstant zu erreichen.
Warum sollte man den Lonnmeter-RFA-Analysator für nicht-orientiertes Siliziumstahl wählen?
Zuverlässigkeit und Präzision bei der Prüfung von Ferrosiliciumlegierungen
Lonnmeter-RFA-Analysatoren liefern präzise quantitative Messungen des Siliziumgehalts in nicht-orientierten Siliziumstählen und Ferrosiliciumlegierungen. Dies gewährleistet, dass die Sortenwahl die geforderten Werte für magnetische Permeabilität und Kernverlust jeder Charge erfüllt. Hochfeste, dickwandige Siliziumstahlbleche gewährleisten eine gleichbleibende analytische Präzision., Übereinstimmung mit Laborleistungsnormen.
Tragbar, vielseitig und effizient
Mit einem Gewicht von unter 2 kg und integriertem Akku ermöglichen die tragbaren Röntgenfluoreszenz-Analysatoren von Lonnmeter die Vor-Ort-Prüfung der magnetischen Eigenschaften von Siliziumstahl-Rohmaterialien, Spulen und Fertigteilen. Das Design unterstützt die EDXRF-Analyse von Metallen direkt in der Produktion, in Qualitätskontrolllaboren und an Versanddocks – ohne Probenvorbereitung oder Oberflächenveränderung. Ein einziger Test, typischerweise 10 Sekunden lang, liefert die simultane Multielementanalyse, einschließlich Si, Fe, Mn und Spuren von Legierungsbestandteilen.
Angebot anfordern
Der Kaufprozess erfordert nur geringe technische Kenntnisse: Geben Sie einfach die Probenqualität, den Anwendungsfall und den Elementbereich an. Die technischen Mitarbeiter von Lonnmeter konfigurieren die optimale EDXRF-Spektrometer-Anwendung, vereinbaren einen Vorführungstermin und erstellen Ihnen ein maßgeschneidertes Kaufangebot inklusive Unterstützung bei der Integration und der laufenden Qualitätskontrolle.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist nicht-orientiertes Siliziumstahl und wo wird er eingesetzt?
Nicht-orientiertes Siliziumstahl, eine Ferrosiliziumlegierung, weist nahezu isotrope magnetische Eigenschaften auf. Hersteller verwenden ihn in Elektromotoren, Transformatoren und Generatoren, um Kernverluste und Wirbelströme zu minimieren. Optimale Leistung wird durch einen kontrollierten Siliziumgehalt (0,5–3,5 %) und ein ausgewogenes Mikrogefüge erzielt. Die Anwendungsgebiete umfassen Statoren, Rotoren und Bleche für energieeffiziente Geräte.
Wie verbessert die EDXRF-Analyse die Qualitätskontrolle von Siliziumstahl?
Die Ergebnisse liegen innerhalb von Sekunden vor, wodurch kostspielige Verzögerungen vermieden und die Notwendigkeit einer zerstörenden Probenvorbereitung entfällt. Die Analysegeräte ermöglichen eine zuverlässige Überwachung der Zusammensetzung und gewährleisten so eine präzise Kontrolle der magnetischen Permeabilität von Stahl sowie die Einhaltung der Gerätespezifikationen.
Kann der Lonnmeter-RFA-Analysator magnetische Eigenschaften direkt messen?
Lonnmeter-RFA-Analysatoren messen die magnetischen Eigenschaften nicht direkt, sondern bestimmen den Gehalt an Silizium, Eisen und Spurenelementen. Diese Elemente sind maßgeblich für die magnetische Permeabilität und die magnetischen Verluste verantwortlich und ermöglichen somit eine indirekte Bewertung der magnetischen Eigenschaften anhand der Zusammensetzungsdaten.
Welche Vorteile bietet die Vor-Ort-RFA-Prüfung von nicht-orientiertem Siliziumstahl?
Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) von Legierungen vor Ort ermöglicht die sofortige Elementanalyse direkt am Einsatzort. Sie minimiert Bearbeitungszeiten, optimiert die Prozesssteuerung und eliminiert Fehler beim Probentransport. Anwender können Bleche, Spulen oder Bauteile direkt in der Fabrik oder im Lager prüfen, ohne die Materialien zu beschädigen. Dies steigert den Durchsatz und die Kosteneffizienz.
Veröffentlichungsdatum: 12. Februar 2026
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