Спосіб магнітно-імпульсної обробки тонкостінних металевих заготовок

Спосіб магнітно-імпульсної обробки тонкостінних металевих заготовок, що полягає в їхньому деформуванні впливом імпульсного магнітного поля, причому обробку здійснюють шляхом притягання заготовки до індуктора, який відрізняється тим, що для притягання заготовки використовують індуктор, виконаний у вигляді плоского витка, поверх якого розміщений плоский металевий екран, а частоту діючого поля визначають з співвідношення: 1 f , 2 де f - робоча частота діючого поля; - характерний час проникнення поля в метал листової заготовки з товщиною d й елект Винахід відноситься до області обробки металів дією імпульсного магнітного поля і може знайти широке застосування в різних галузях промисловості. Відомі способи і пристрої для деформування металів енергією імпульсного магнітного поля наведені у роботі [1]. Недоліком цих способів і пристроїв є неможливість притягання металевих заготовок власним магнітним полем. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб електромагнітного витягування вм'ятин у провідних матеріалах по патенту [2]. Сутність способу-прототипу полягає в одночасному впливі на металеву листову заготовку низькочастотним та високочастотним магнітними полями. Низькочастотне магнітне поле проникає скрізь заготовку, що не викликає ніякого її деформування. Високочастотне магнітне поле протилежного напрямку та відповідної амплітуди не проникає, але воно взаємодіє з низькочастотним полем поверх заготовки. Суперпозиція полів призводить до того, що між індуктором та заготовкою магнітна напруженість обертається в нуль, а поза заготов кою залишається низькочастотне поле з напруженістю, яка не дорівнює нулю. Силова дія цього поля призводить до притягання листової металевої заготовки до індуктора. Недоліками прототипу є: - значне ускладнення усіх складових частин запропонованої магнітно-імпульсної системи з притягання металевих листів, що обумовлене необхідністю взаємодії двох магнітних полів з різними часовим параметрами (необхідні два джерела потужності, спеціальна індукторна система для генерації двочастотних магнітних полів, складні пристрої синхронізації та управління тощо); - обмеженість практичних можливостей цієї магнітно-імпульсної системи для обробки тонких та поганих провідників, що пов'язана з їх фіксованою електродинамічною товщиною (вона повинна забезпечувати проникнення низькочастотного та непроникнення високочастотного полів скрізь заготовку), а низька ефективність силового тиску, що обумовлено дією лише одного низькочастотного поля, яке релаксує при проникненні скрізь оброблювану листову заготовку. ропpовідністю , d2 ; - магнітна проникність вакууму. (19) UA (11) 74909 (13) C2 0 0 3 74909 4 Задачею дійсного винаходу є значне спротілом соленоїда і є відкритими одне для одного. У щення усіх складових частин магнітно-імпульсної цій зоні має місце електродинамічна взаємодія між системи, призначеної для притягання тонкостінних токами, наведеними у екрані та листовій заготовці. металів, усунення яких-небудь обмежень на елекЦі токи є паралельними та мають однакові напрятродинамічну товщину оброблюваних заготовок та мки. Згідно фундаментального закону Ампера посилення ефективності силової дії на них. провідники з цими токами повинні притягуватися Технічним результат досягається тим, що при одне до одного. Якщо екран жорстко закріпити, деформуванні заготовки впливом імпульсного мадеформуватися буде лише відповідний ділянка гнітного поля та для притягання заготовки індуктор листової металевої заготовки. Тобто, у кінцевому виконують у виді циліндричного витка, поверх якопідсумку буде мати місце притягання заготовки у го розміщений плоский металевий екран, а частомагнітному полі запропонованої індукторної систа діючого поля вибирається зі співвідношення: теми. Приклад здійснення способу. 1 f , Був виготовлений соленоїд з міді. Зовнішній 2 діаметр - 80 мм, внутрішній - 60мм, товщина - 2мм. f - робоча частота діючого поля; У зоні підключення до джерела електричної поту- характерний час проникнення поля в межності соленоїд мав виріз з розмірами: 30мм х тал листової заготовки з товщиною d й електроп30мм. Металевий плоский екран був виготовлений з листа із немагнітної сталі з товщиною - 1мм. Екd2 ; ровідністю , 0 ран повністю покривав соленоїд зверху. Для екс0 - магнітна проникність вакууму. периментів були взяті листи із різноманітних марок Індукторна система-інструмент методу працює немагнітної сталі з різною товщиною (0,5....0,8мм). у такому часовому режимі, коли має місце інтенДжерелом електричної потужності була магнітносивне проникнення тангенціальної компоненти імпульсна установка МІУ-40. вектора магнітної напруженості скрізь оброблюваРеалізація процесу притягання визначених діний металевий. Поле збуджується площинним лянок металевих листових заготовок була здійсодновитковим соленоїдом з вирізом між краями у нена при частоті ~ 5....6кГц (визначалася по осцизоні підключення токоподводів від джерела електлограмі струму в соленоїді) у діапазоні напружень ричної потужності до індукторної системи. Поверх на ємнісному накопнчувачі 7.....9кВ. Струм у солесоленоїда розміщають плоский металевий екран. ноїді - 83....100кА, робоча енергія до ~ 7,4кДж. Таким чином, запропонована індукторна система є Після 10-разової дії імпульсного магнітного послідовністю паралельно розміщених шарів: верполя (10 розрядів накопичувача) на рівній поверхні хній - це плоский металевий екран, середній - це оброблюваних металевих зразків з'являлися витявласне індуктор - соленоїд, нижній – це оброблюги з конфігурацією, що практично відповідає формі вана металева листова заготовка. внутрішнього вікна соленоїда з вирізом у області На фіг.1 приведена одна зі схем реалізації токопідводів. Глибина витягів була ~ 2,5мм. пропонованого способу, де показаний ємнісний Фотографії експериментів із зразками із різних накопичувач енергії - 1, пристрій керування (комусталей (мається на увазі значна різниця у електтатор) - 2, плоский металевий екран - 3, одновит1 ропровідності – 0,2 0,6 ), одержаними у ковий соленоїд, що генерує імпульсне магнітне Ом м поле з необхідними часовими параметрами, - 4, експериментах, приведені на фіг.2, де зразок №1 оброблювана тонкостінна листова заготовка - 5. електротехнічна сталь товщиною 0,8мм, зразок Пропонований спосіб здійснюється таким чи№2 – конструкційна сталь товщиною 0,5мм. ном. Ємнісний накопичувач -1 попередньо заряУ цілому, запропонований спосіб магнітноджається до заданого рівня енергії. Пристрій керуімпульсної обробки тонкостінних металів продевання - 2 замикає контур, у якому відбувається монстрував свою реальну працездатність для вирозряд ємнісного накопичувача на соленоїд - 4. конання виробничої операції з притягання визнаПри протіканні струму соленоїд створює могутнє чених ділянок листових металевих заготовок. магнітне поле, що наводить вихрові токи Фуко у Спосіб обробки тонкостінних металевих загометалі екрану - 3 та заготовки - 5. товок розроблений у Національному технічному У зоні вирізу між краями соленоїду, де його піуніверситеті “Харківський політехнічний інститут”. дключають до джерела потужності, плоский металевий екран та листова заготовка не розділені 5 Комп’ютерна верстка M. Клюкін 74909 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601