RU2203760C1

RU2203760C1 - Apparatus for magnetic pulse shaping of axially symmetrical envelopes

Info

Publication number: RU2203760C1
Application number: RU2001125365/02A
Authority: RU
Inventors: С.Ю. Орлов; ков Н.Е. Проскур; Н.Е. Проскуряков; А.К. Талалаев; Р.С. Черевытый
Original assignee: Тульский государственный университет
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: magnetic pulse treatment of metals, possibly in machine engineering for making axially symmetrical envelopes of tubular blanks. SUBSTANCE: apparatus includes working winding and ferromagnetic circuit. Winding may be placed outside treated blank. Ferromagnetic circuit is made in such a way that one of its members is arranged inside treated blank. Ferromagnetic circuit may be closed О =-shaped or = Ф - shaped. EFFECT: enhanced efficiency of magnetic-pulse deformation of blanks, predetermined deformation value achieved at lowered energy consumption. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитно-импульсной обработки металлов и предназначено для использования в машиностроении при формообразовании трубчатых полуфабрикатов (заготовок). The invention relates to the field of magnetic pulse processing of metals and is intended for use in mechanical engineering during the shaping of tubular semi-finished products (blanks).

Известен индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов [авторское свидетельство СССР 1311086, кл. В 21 D 26/14, 1985], состоящий из установленной на изолирующей втулке спирали с проточками по внешним углам поперечного сечения витка, токоподводов. Между витками спирали установлены изолирующие прокладки, бурт которых располагается в проточках спирали. При работе индуктора изолирующие прокладки не получают относительного радиального перемещения, препятствуют образованию неперекрытых изоляцией участков спирали и возникновению электрической дуги. Known inductor for magnetic pulse metal processing [USSR copyright certificate 1311086, class. In 21 D 26/14, 1985], consisting of a spiral mounted on an insulating sleeve with grooves at the external corners of the coil cross section, current leads. Between the turns of the spiral insulating gaskets are installed, the shoulder of which is located in the grooves of the spiral. During the operation of the inductor, insulating gaskets do not receive relative radial displacement; they prevent the formation of spiral sections that are not covered by insulation and the appearance of an electric arc.

Однако известное устройство обладает таким недостатком, как неравномерность давления, создаваемого магнитным полем, что приводит к износу инструмента и излишнему энергопотреблению. However, the known device has such a disadvantage as the unevenness of the pressure created by the magnetic field, which leads to wear of the tool and excessive power consumption.

Наиболее близким, принятым за прототип, является индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов [авторское свидетельство СССР 329934, кл. В 21 D 26/14, 1972], содержащий концентратор с радиальным разрезом и осевым отверстием, служащим для помещения обрабатываемой детали, и рабочую обмотку, расположенную в пазах на наружной поверхности концентратора и имеющую выводы для соединения с источником тока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нагрузки на источник высокой частоты, индуктор снабжен ферромагнитными сердечниками с замкнутой магнитной цепью, расположенными в концентраторе вокруг осевого отверстия. The closest adopted for the prototype is an inductor for magnetic pulse metal processing [USSR copyright certificate 329934, class. In 21 D 26/14, 1972], containing a concentrator with a radial cut and an axial hole that serves to accommodate the workpiece, and a working winding located in the grooves on the outer surface of the hub and having conclusions for connection to a current source, characterized in that, in order to reduce the load on the high-frequency source, the inductor is equipped with ferromagnetic cores with a closed magnetic circuit located in the hub around the axial hole.

Это устройство обладает рядом недостатков: низкое значение вектора магнитной индукции и, соответственно, уменьшение давления импульсного магнитного поля на заготовку, снижение кпд установки. This device has several disadvantages: a low value of the magnetic induction vector and, accordingly, a decrease in the pressure of the pulsed magnetic field on the workpiece, and a decrease in the efficiency of the installation.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности процесса магнитно-импульсного деформирования заготовок и получение заданной деформации оболочки при снижении энергоемкости. The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of the process of magnetic-pulse deformation of the workpieces and to obtain a given deformation of the shell while reducing energy consumption.

Требуемый технический результат достигается тем, что устройство для магнитно-импульсного формообразования осесимметричных оболочек включает рабочую обмотку, которая размещена снаружи обрабатываемой заготовки, и ферромагнитопровод, который выполнен с возможностью размещения одного из его элементов внутри заготовки. Ферромагнитопровод может быть выполнен замкнутым О-образным или замкнутым Ф-образным. В результате обеспечивается возможность за счет вставляемого внутрь заготовки ферромагнитопровода повысить интенсивность магнитного потока, давление импульсного магнитного поля индуктора на заготовку и, соответственно, увеличить степень деформации заготовки. The required technical result is achieved by the fact that the device for magnetic-pulse shaping of axisymmetric shells includes a working winding, which is placed outside the workpiece, and a ferromagnetic circuit, which is arranged to accommodate one of its elements inside the workpiece. The ferromagnetic core can be made closed O-shaped or closed F-shaped. As a result, it is possible to increase the magnetic flux intensity, the pressure of the pulsed magnetic field of the inductor on the workpiece, and, accordingly, increase the degree of deformation of the workpiece due to the ferromagnetic core inserted into the workpiece.

Предлагаемое устройство для магнитно-импульсной штамповки труб, состоящее из индуктора и магнитопровода, который может быть выполнен из различных ферромагнитных материалов с различными геометрическими размерами и конфигурацией, увеличивает эффективность процесса магнитно-импульсной штамповки при одинаковом заряде энергией блоков конденсаторов или обеспечивает получение заданной деформации оболочки при снижении энергоемкости. Это достигается тем, что в центр оси симметрии системы "индуктор-заготовка" вставляется ферромагнитопровод. Применение ферромагнитопровода в системе "индуктор-заготовка" повышает деформацию заготовок в 1,5-2 раза, а также при одинаковых значениях энергоемкости величина деформации оболочки зависит от применяемой схемы (фиг. 1, 2, 3) и электромагнитных свойств материала, из которого изготовлен ферромагнитопровод. Магнитопровод из электротехнической стали служит для создания магнитного потока и обеспечивает более высокое давление импульсного магнитного поля индуктора на заготовку, что повышает кпд процесса. The proposed device for magnetic-pulse stamping of pipes, consisting of an inductor and a magnetic circuit, which can be made of various ferromagnetic materials with different geometric dimensions and configuration, increases the efficiency of the process of magnetic-pulse stamping with the same energy charge of the capacitor blocks or provides a given deformation of the shell at reduction in energy intensity. This is achieved by the fact that a ferromagnetic core is inserted in the center of the axis of symmetry of the inductor-billet system. The use of a ferromagnetic core in the inductor-billet system increases the deformation of the workpieces by 1.5-2 times, and even with the same energy intensity, the magnitude of the sheath deformation depends on the applied circuit (Fig. 1, 2, 3) and the electromagnetic properties of the material from which it is made ferromagnetic circuit. A magnetic core made of electrical steel serves to create a magnetic flux and provides a higher pressure of the pulsed magnetic field of the inductor on the workpiece, which increases the efficiency of the process.

Таким образом, достигается требуемый технический результат - получение заданной деформации оболочки при снижении энергоемкости. Thus, the required technical result is achieved - obtaining a given shell deformation while reducing energy intensity.

Для пояснения описываемого устройства приведены схемы деформирования осесимметричных трубчатых заготовок по схеме обжим. Заготовка представляет собой кольцо. Первая схема, показанная на фиг.1, представляет собой деформирование заготовки 2 в традиционном стальном индукторе 1 с стержневым ферромагнитопроводом 3. Остальные три схемы представляли собой использование того же индуктора 1 с применением ферромагнитопровода 3 и 4 различной конфигурации: фиг.2 - с замкнутым О-образным магнитопроводом; фиг.3 - с замкнутым Ф-образным магнитопроводом. To clarify the described device, the diagrams of deformation of axisymmetric tubular blanks according to the crimping scheme are given. The blank is a ring. The first circuit, shown in figure 1, is the deformation of the workpiece 2 in a traditional steel inductor 1 with a rod ferromagnetic core 3. The remaining three schemes were the use of the same inductor 1 using a ferromagnet 3 and 4 of various configurations: figure 2 - with closed O -shaped magnetic circuit; figure 3 - with a closed F-shaped magnetic circuit.

Ферромагнитопровод представляет собой конструкцию из нескольких частей (сердечник - внутри индуктора и магнитопровод с наружной части индуктора). The ferromagnetic circuit is a structure of several parts (the core is inside the inductor and the magnetic circuit is on the outside of the inductor).

Устройство, представленное на фиг.1, 2, 3, состоит из индуктора 1; заготовки 2, которую осесимметрично центрируют относительно индуктора 1; ферромагнитопровода 3, центрирующегося относительно заготовки 2; ферромагнитопровода 4, который замыкает ферромагнитопровод 3. The device shown in figures 1, 2, 3, consists of an inductor 1; the workpiece 2, which is axisymmetrically centered relative to the inductor 1; a ferromagnetic core 3 centered relative to the workpiece 2; ferromagnet 4, which closes the ferromagnet 3.

Функционирует предложенное устройство следующим образом. The proposed device operates as follows.

Собранное и подсоединенное к магнитно-импульсной установке устройство усиливает интенсивность магнитного поля, создаваемое индуктором 1 с помощью ферромагнитопровода 3 и 4, вставляемого в заготовку 2 при разряде блока конденсаторов магнитно-импульсной установки. При этом ферромагнитопровод 3 и 4 намагничивается, значительно усиливая интенсивность поля внутри ферромагнитопровода 3 и 4, по сравнению с полем вне ферромагнитопровода 3 и 4. В результате сила давления импульсного магнитного поля возрастет, тем самым увеличивая деформацию заготовки 2. Значительное усиление импульсного магнитного поля за счет свойств ферромагнитопровода 3 и 4 позволяет уменьшить ток в индукторе 1, а следовательно, и энергоемкость операции при обеспечении заданной деформации заготовки 2. Поскольку магнитное поле оказывается сосредоточенным в основном в ферромагнитопроводе 3 и 4, можно, придавая ему соответствующую конфигурацию, сконцентрировать магнитное поле в нужном объеме системы "индуктор-заготовка". A device assembled and connected to a magnetic pulse installation enhances the magnetic field intensity generated by the inductor 1 by means of a ferromagnet 3 and 4 inserted into the workpiece 2 during discharge of the capacitor block of the magnetic pulse installation. In this case, the ferromagnet 3 and 4 is magnetized, significantly increasing the field intensity inside the ferromagnet 3 and 4, compared with the field outside the ferromagnet 3 and 4. As a result, the pressure force of the pulsed magnetic field will increase, thereby increasing the deformation of the workpiece 2. Significant amplification of the pulsed magnetic field Due to the properties of the ferromagnet 3 and 4, it is possible to reduce the current in the inductor 1 and, consequently, the energy intensity of the operation while ensuring a given deformation of the workpiece 2. Since the magnetic field is I am concentrated mainly in the ferromagnetic core 3 and 4, you can, giving it the appropriate configuration, concentrate the magnetic field in the desired volume of the system "inductor-billet".

Применение ферромагнитопровода в индукторе желательно, так как повышает деформационные показатели заготовок. The use of a ferromagnetic core in the inductor is desirable, as it increases the deformation characteristics of the workpieces.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность процесса магнитно-импульсной штамповки при одинаковом заряде энергией блоков конденсаторов и обеспечивает получение заданной деформации оболочки при снижении энергоемкости; увеличить деформацию заготовок в 1,5-2 раза по сравнению с традиционной схемой деформирования при одинаковых значениях запасаемой энергии, а также повышает кпд процесса. Thus, the proposed device allows to increase the efficiency of the process of magnetic pulse stamping with the same energy charge of the blocks of capacitors and provides a given deformation of the shell while reducing energy intensity; increase the deformation of the workpieces by 1.5-2 times in comparison with the traditional deformation scheme at the same values of the stored energy, and also increases the efficiency of the process.

Claims

1. Device for magnetic-pulse shaping of axisymmetric shells containing a working winding and a ferromagnet, characterized in that the ferromagnet is arranged to accommodate one of its elements inside the workpiece, and the winding is made with the possibility of placing it outside the workpiece.

2. The device according to p. 1, characterized in that the ferromagnetic core is made closed O-shaped.

3. The device according to p. 1, characterized in that the ferromagnetic core is made closed F-shaped.