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Induktor zur Metallbearbeitung unter dem Druck eines mag-
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netischen Impuls feldes Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Metallverarbeitung
unter Druck und insbesondere Induktoren zur Metallbearbeitung unter dem Druck eines
magnetischen Impulsfeldes.
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Die Erfindung wird zur Verarbeitung von röhrenförmigen und flachen
Teilen aus Metall bei Arbeitsvorgängen, wie Stauchen, Breiten, Aufpressen, Schweißen
und Flachstanzen verwendet.
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Beispielsweise durch die DT-PS 1 283 786 ist ein Induktor zur Metallbearbeitung
unter dem Druck eines magnetischen Impulsfeldes bekannt geworden, der einen Magnetfeldkonzentrator
mit einem isolierenden Schlitz enthält, welcher eine Zylinderfläche aufweist, auf
der eine Wicklung angeordnet ist, die Wirbelströme im Konzentrator induziert. Der
Konzentrator hat die Form eines dickwandigen Zylinders mit einem Axialloch zur Unterbringung
eines Werkstücks in dem Konzentrator.
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Auf der Oberfläche dieses Loches werden Wirbelströme konzentriert,
die ihrerseits Wirbelströme im Werkstück induzieren.
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Das Zusammenwirken dieser Ströme erzeugt elektrodynamische Kräfte,
die das Werkstück verformen.
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Jedoch führt das Vorhandensein des isolierenden Schlitzes dazu, daß
das Magnetfeld im Spalt zwischen dem Konzentrator und dem Werkstück ungleichmäßig
verteilt ist, was eine Ungleichmäßigkeit des elektromagnetischen Drucks auf die
zu bearbeitende Fläche des Werkstücks und nach der Verformung die Bildung einer
die Form einer Welle aufweisenden Metallfalte auf dem Werkstück gegenüber dem isolierenden
Schlitz des Konzentrators bewirkt. Infolgedessen erweist sich der Verformungsgrad
des Werkstücks in der dem isolierenden Schlitz des Konzentrators gegenüberliegenden
Zone als kleiner, was die Bearbeitungsgüte des Werkstücks herabsetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion des Induktors
in der Weise zu verbessern, daß die Ungleichmässigkeit des Magnetfeldes des Konzentrators
im Raum des isolierenden Schlitzes kompensiert wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Induktor zur Metallbearbeitung
unter dem Druck eines magnetischen Impulsfeldes, mit einem Magnetfeldkonzentrator
mit einem isolierenden Schlitz, welcher eine Zylinderfläche, auf welcher eine Wirbelströme
im Konzentrator induzierende Wicklung angeordnet ist, und eine Fläche aufweist,
auf der Wirbelströme konzentriert werden, die ihrerseits Wirbelströme im Werkstück
induzieren, erfindungsgemäß der Konzentrator mit einem elektrisch leitenden, den
isolierenden Schlitz überdeckenden Kompensationsstab versehen ist, welcher gegenüber
dem Konzentrator elektrisch isoliert und in einem Loch untergebracht ist, welches
längs des Schlitzes in der Nähe der Fläche des Konzentrators ausgeführt ist, auf
welcher die die Wirbelströme im Werkstück induzierenden Wirbelströme konzentriert
werden.
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Eine derartige Ausführung des Induktors gestattet es, die Ungleichmäßigkeit
des Magnetfeldes durch das Vorhandensein des isolierenden Schlitzes zu kompensieren
und dadurch die Bearbeitungsgüte der Werkstücke zu erhöhen.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und
der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch einen Induktor gemäß der Erfindung zum Stauchen von Metallrohren, Fig. 2 die
Ansicht des Induktors in Pfeilrichtung A in Fig. 1, welche die Anordnung des Kompensationsstabes
erläutert, Fig. 3 einen Schnitt durch den Konzentrator nach der Linie III-III in
Fig. 1 an der Stelle der Anordnung des Kompensationsstabes, welcher den Stromlaufplan
im Konzentrator, im Kompensationsstab und im Werkstück sowie die Wechselwirkung
dieser Ströme erläutert, Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante des Induktors gemäß
der Erfindung zum Breiten röhrenförmiger Werkstücke aus Metall im Längsschnitt,
und Fig. 5 eine dritte Ausführungsvariante des Induktors gemäß der Erfindung zur
Bearbeitung flacher Werkstücke aus Metall im Längsschnitt.
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Der Induktor zur Metallbearbeitung unter dem Druck eines magnetischen
Impuls feldes besteht aus einem zylindrischen Magnetfeldkonzentrator 1 (Fig. 1),
auf dessen Außenfläche Nuten 2 ausgeführt sind, in die eine Wirbelströme im Konzentrator
1 induzierende Wicklung 3 eingelassen ist.
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Der Konzentrator 1 weist ein Axialloch auf, in dem ein Werkstück 4
untergebracht wird. Im Konzentrator 1 ist in der Nähe des Axialloches ein weiteres
Loch vorgesehen, in dem ein elektrisch leitender Kompensationsstab 5 liegt. Der
Kompensationsstab 5 ist vom Konzentrator 1 und dem Werkstück 4 durch einen Isoliereinsatz
6 getrennt, der als Mittel zur Isolierung des Kompensationsstabes 6 gegenüber dem
Konzentrator 1 dient. Im Konzentrator 1 ist ein isolierender Schlitz 7 (Fig. 2)
vorgesehen, der vom Kompensationsstab 5 überdeckt wird.
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Der beschriebene Induktor wird zum Stauchen von Metallrohren verwendet.
Das Werkstück 4 wird in das Axialloch im Konzentrator 1 eingesetzt. Der Impulsstrom
induziert, indem er die Wicklung 3 durchfließt, in den Wänden der Nuten 2 Wirbelströme,
die sich über die Flächen des isolierenden Schlitzes 7 des Loches, in dem der Kompensationsstab
5 liegt, schließen und auf der Fläche des Axialloches konzentriert werden, wo das
Werkstück 4 (Fig.
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3) angeordnet ist. Die Stromrichtungen sind in Fig. 3 durch Pfeile
angedeutet. Ein durch die um das Axialloch fließenden Ströme aufgebautes Magnetfeld
bewirkt die Erscheinung von Induktionsströmen im Werkstück 4. Der Strom, der das
Loch umfließt, in dem der Kompensationsstab 5 untergebracht ist, induziert im letzteren
Wirbelströme, deren Richtung in der Zone des isolierenden Schlitzes 7 und im Werkstück
4 mit der Stromrichtung im Axialloch zusammenfällt. Im Zusammengang damit wirkt
auf das Werkstück 4 in der Zone des isolierenden Schlitzes 7 ein zusätzlicher Magnetfluß
vom Strom des Kompensationsstabes 5. Die magnetische Induktion wird daher im Spalt
zwischen dem Konzentrator 1 und dem Werkstück 4 nach dem Umfang des letzteren homogener,
was seinerseits einen Ausgleich des elektromagnetischen Preßdrucks auf das Werkstück
4 nach dem Umfang des Axialloches veranlaßt und die Genauigkeit und die Güte der
Bearbeitung des Werkstücks 4 erhöht.
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Der Induktor zum Breiten röhrenförmiger Werkstücke aus Metall setzt
sich aus einem zylindrischen Magnetfeldkonzentrator 8 (Fig. 4) mit einem isolierenden
Schlitz 9 zusammen. Eine Wirbelströme im Konzentrator 8 induzierende Wicklung 10
liegt in Nuten 11, die auf der Fläche des Axialloches des Konzentrators 8 ausgeführt
sind, das mit einer Hülse 12 aus Isolierstoff gefüllt ist.
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Beim Breiten der röhrenförmigen Werkstücke aus Metall wird der Induktor
innerhalb eines Werkstücks 13 untergebracht. Die die Wirbelströme in dem Werkstück
13 induzierenden Wirbelströme werden auf der Außenfläche des Konzentrators 8 konzentriert.
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In der Nähe dieser Fläche ist längs des isolierenden Schlitzes 9 ein
Loch vorgesehen, in dem ein elektrisch leitender, den isolierenden Schlitz 9 überdeckender
Kompensationsstab 14 untergebracht ist, der vom Konzentrator 8 durch eine Isolierhülse
15 getrennt ist. Die Arbeitsweise des Induktors ist analog der des oben beschriebenen
Induktors.
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Der Induktor zur Bearbeitung flacher Werkstücke aus Metall besteht
aus einem zylindrischen Magnetfeld-Konzentrator 16 (Fig.
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5) mit einem isolierenden Schlitz 17, auf dessen äußerer Zylinderfläche
Nuten 18 ausgeführt sind, in die eine Wirbelströme im Konzentrator 16 induzierende
Wicklung 19 eingebettet ist.
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Diese Wirbelströme werden auf der Stirnfläche des Konzentrators 16
konzentriert und induzieren Wirbelströme in einem auf einer Matrize 21 angeordneten
Werkstück 20.
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Im Konzentrator 16 ist entlang des isolierenden Schlitzes 17 ein in
der Nähe der Stirnfläche des Konzentrators 16 und parallel zu dieser liegendes Loch
vorgesehen. In diesem Loch ist ein elektrisch leitender, den isolierenden Schlitz
17 überdekkender Kompensationsstab 22 untergebracht, der vom Konzentrator 16 durch
eine Isolierhülse 23 getrennt ist. In Achsrichtung des Konzentrators 16 ist ein
Stufenloch 24 ausgeführt.
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Der Induktor zur Bearbeitung flacher blechartiger Werkstücke aus Metall
arbeitet wie folgt. Zuerst wird das flache Werkstück 20 auf der Matrize 21 angeordnet.
Der Induktor wird an das Werkstück 20 herangeführt.
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Der die Wicklung 19 durchfließende Impulsstrom induziert Wirbelströme
in den Wänden der Nuten 18 des Konzentrators 16. Durch die Wahl der Maße des Axialloches
24 des Konzentrators 16 wird erreicht, daß die Wirbelströme der Nuten 18 überwiegend
über den Schlitz 17 um das Loch fließen, in dem der Kompensationsstab 22 untergebracht
ist, und durch eine flache Stirnfläche des Konzentrators 16 geschlossen werden,
von deren Seite die Verformung des flachen Werkstücks 20 in der Matrize 21 erfolgt.
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Im übrigen ist die Arbeitsweise des Induktors zur Bearbeitung flacher
blechartiger Werkstücke aus Metall analog der Arbeitsweise der Induktoren zum Breiten
und Stauchen röhrenförmiger Werkstücke aus Metall, wie oben beschrieben. Nach Abschluß
der Formarbeit am flachen Werkstück 20 wird der Konzentrator 16 mit anderen Teilen
des Induktors vom flachen Werkstück 20 entfernt und das Werkstück 20 von der Matrize
21 getrennt.