RU66249U1

RU66249U1 - DEVICE FOR DEFORMING PROCESSING BY MAGNETIC FIELD PULSES

Info

Publication number: RU66249U1
Application number: RU2007119143/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Хаустов
Original assignee: Виктор Михайлович Хаустов
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2007-09-10

Abstract

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована при многопереходной штамповке изделий из плоской тонкостенной заготовки импульсами магнитного поля, преимущественно в ракето- и авиастроении, при проектировании надводных и подводных судов, химической и атомной промышленностях и других областях техники. Устройство содержит разъемную матрицу (1), индуктор, включающий токоведущую электроизолированную спираль (2). Токоведущая спираль выполнена из эвтектического сплава легкоплавких металлов, например, сплава на основе олова, галлия и индия, Токоведущая спираль (2) размещена в изоляционном корпусе (4). Узел для создания статического давления заполнен жидкостью (7) (например, индустриальным маслом) и жестко прикреплен вместе с изоляционным корпусом (4) и электроизолированной спиралью (2) к матрице (1) при помощи, например, шпилек (8). Узел для создания статического давления подключен к гидромагистралям (9) и (10) для создания давления жидкости и снятия статического давления соответственно. Центральный вывод (11) токоведущей спирали (2) связан токопроводом (13) через коммутирующее устройство (14) с генератором импульсных токов (15). Второй вывод генератора импульсных токов (15) связан со вторым выводом токоведущей спирали (2). Использование предлагаемого индуктора позволяет значительно расширить технологические возможности и повысить эффективность процесса деформирования, позволяет получить изделие с произвольной геометрической формой поверхности, повысить в 2-3 раза долговечность индуктора. 1 з..п.ф., 2 ил.The utility model relates to the field of metal forming and can be used for multi-junction stamping of products from thin-walled flat blanks by magnetic field pulses, mainly in rocket and aircraft manufacturing, when designing surface and submarine ships, chemical and nuclear industries, and other technical fields. The device contains a detachable matrix (1), an inductor, including a current-carrying electrically insulated spiral (2). The current-carrying spiral is made of a eutectic alloy of fusible metals, for example, an alloy based on tin, gallium and indium. The current-carrying spiral (2) is placed in an insulating casing (4). The unit for creating static pressure is filled with liquid (7) (for example, industrial oil) and is rigidly attached together with an insulating casing (4) and an electrically insulated spiral (2) to the matrix (1) using, for example, studs (8). The unit for creating static pressure is connected to hydraulic lines (9) and (10) to create liquid pressure and relieve static pressure, respectively. The central terminal (11) of the current-carrying coil (2) is connected by a current lead (13) through a switching device (14) to a pulse current generator (15). The second output of the pulse current generator (15) is connected with the second output of the current-carrying spiral (2). Using the proposed inductor allows you to significantly expand the technological capabilities and increase the efficiency of the deformation process, allows you to get a product with an arbitrary geometric surface shape, to increase the durability of the inductor by 2-3 times. 1 s ... bp, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована при многопереходной штамповке изделий из плоской тонкостенной заготовки импульсами магнитного поля, преимущественно в ракето- и авиастроении при проектировании надводных и подводных судов, химической и атомной промышленностях и других областях техники.The utility model relates to the field of metal forming and can be used for multi-junction stamping of products from thin-walled flat blanks by magnetic field pulses, mainly in rocket and aircraft manufacturing, when designing surface and submarine vessels, chemical and nuclear industries, and other technical fields.

Для изготовления деталей из плоской заготовки используются устройства для магнитно-импульсной штамповки, рабочим органом которого является индуктор [патент РФ №2130352].For the manufacture of parts from a flat billet, devices for magnetic pulse stamping are used, the working body of which is an inductor [RF patent No. 2130352].

Однако известные устройства обладают рядом недостатков: низкие технологические возможности из-за того, что данные устройства осуществляют процесс формообразования плоской заготовки за один переход при высоких значениях энергии разряда генератора импульсных токов (50-100 кДж). Данное обстоятельство приводит к разрушению и обрыву материала плоской заготовки в очаге деформации, низкой долговечности индуктора и устройства (не более 200-300 циклов разряда).However, the known devices have several disadvantages: low technological capabilities due to the fact that these devices carry out the process of forming a flat billet in one transition at high values of the discharge energy of the pulse current generator (50-100 kJ). This circumstance leads to the destruction and breakage of the material of the flat workpiece in the deformation zone, the low durability of the inductor and device (not more than 200-300 discharge cycles).

Кроме того, известные индукторы и устройства исключают возможность операции калибровки заготовки, что ведет к невозможности получения изделий с качественной поверхностью и геометрической формой.In addition, well-known inductors and devices exclude the possibility of calibrating the workpiece, which leads to the impossibility of obtaining products with a high-quality surface and geometric shape.

Известно также устройство для деформирования плоских заготовок импульсами магнитного поля [Белый И.В., Фертик С.М., Хименко Л.Т., Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. - Харьков.: Высшая школа, 1997, с.143, фиг.78].Also known is a device for deformation of flat workpieces by magnetic field pulses [Belyi I.V., Fertik S.M., Khimenko L.T., Handbook of magnetic pulse metal processing. - Kharkov .: Higher school, 1997, p.143, Fig.78].

В данном устройстве рабочая спираль индуктора выполнена из изолированного металлического прямоугольного сечения проводника в виде спирали «Архимеда» на малое ребро. С наружной стороны корпус In this device, the working coil of the inductor is made of an insulated metal rectangular cross-section of the conductor in the form of an Archimedes spiral on a small edge. Outside housing

охватывается металлическим кожухом, служащим одновременно для подключения наружного вывода электропроводящей, электроизолированной спирали.covered by a metal casing, which serves simultaneously to connect the external output of an electrically conductive, electrically insulated spiral.

Недостатками данного устройства является его недолговечность и низкие технологические возможности, так как для достижения относительных степеней деформации плоской тонкостенной заготовки более 15-18% необходимо увеличить энергию разряда генератора импульсных токов до 50-100 кДж.The disadvantages of this device is its fragility and low technological capabilities, since in order to achieve the relative degrees of deformation of a flat thin-walled workpiece of more than 15-18%, it is necessary to increase the discharge energy of the pulse current generator to 50-100 kJ.

Кроме того, получение деталей со сложной геометрической формой поверхности невозможно из-за того, что токопроводящая спираль индуктора выполнена из твердого, жесткого токопроводящего материала. Это обстоятельство ведет к резкому снижению долговечности плоского индуктора и токопроводящей спирали. Кроме того, увеличение энергии разряда приводит к разрушению и обрыву материала деформации заготовки в очаге деформации.In addition, obtaining parts with a complex geometric shape of the surface is impossible due to the fact that the conductive spiral of the inductor is made of solid, rigid conductive material. This circumstance leads to a sharp decrease in the durability of a flat inductor and a conductive spiral. In addition, an increase in discharge energy leads to the destruction and breakage of the workpiece deformation material in the deformation zone.

Задачей настоящего технического решения является расширение технологических возможностей процесса, долговечности индуктора, получение изделий с произвольной геометрической формой поверхности.The objective of this technical solution is to expand the technological capabilities of the process, the durability of the inductor, obtaining products with an arbitrary geometric surface shape.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для деформирования плоских заготовок импульсами магнитного поля, содержащем разъемную матрицу, спиральный индуктор, причем токоведущая спираль, выполнена из изолированного металлического прямоугольного сечения проводника в виде спирали «Архимеда» на малое ребро, согласно заявляемому техническому решению, индуктор дополнительно содержит узел для создания статического давления на токоведущую электроизолированную спираль, причем последняя выполнена из эвтектического сплава легкоплавких металлов, например олова, галлия и индия, центральный вывод токоведущей спирали связан токопроводом через коммутирующее устройство с генератором импульсных токов, второй вывод которого связан со вторым выводом The problem is achieved in that in the device for deformation of flat workpieces by magnetic field pulses containing a detachable matrix, a spiral inductor, and the current-carrying spiral, is made of an insulated metal rectangular section of the conductor in the form of an Archimedes spiral on a small edge, according to the claimed technical solution, the inductor additionally contains a node for creating static pressure on a current-conducting electrically insulated spiral, the latter being made of a lightweight eutectic alloy of fused metals, for example tin, gallium and indium, the central terminal of the current-carrying helix is connected by a current conductor through a switching device to a pulse current generator, the second terminal of which is connected to the second terminal

токоведущей спирали, а узел для создания статического давления заполнен жидкостью, подключен к гидромагистралям создания и снятия давления жидкости соответственно и жестко с возможностью разъема прикреплен вместе с изоляционным корпусом к матрице.a current-carrying spiral, and the unit for creating static pressure is filled with liquid, connected to the hydraulic lines for creating and relieving liquid pressure, respectively, and is rigidly attached with the possibility of a connector to the matrix with the insulating housing.

Изложенная сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано заявляемое устройство в исходном состоянии, а на фиг.2 - в конце процесса деформирования плоской заготовки.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows the inventive device in its initial state, and in Fig. 2 - at the end of the process of deformation of a flat workpiece.

Устройство содержит разъемную матрицу 1, индуктор, содержащий токоведущую электроизолированную спираль 2, выполненную из эвтектического сплава легкоплавких металлов, например, сплава на основе олова, галлия и индия, Электроизоляция 3 спирали 2 выполнена из уретанового каучука типа термоэластопласт. Токоведущая спираль 2 размещена в изоляционном корпусе 4, выполненном также из высокоэластичного упругого материала, например, термоэластопласта. С наружной стороны изоляционный корпус 4 охватывается металлическим кожухом 5 узла для создания статического давления на токоведущую электроизолированную спираль 2, изоляционный корпус 4 и деформируемую плоскую заготовку 6.The device contains a detachable matrix 1, an inductor containing a conductive electrically insulated spiral 2 made of a eutectic alloy of low-melting metals, for example, an alloy based on tin, gallium and indium, Electrical insulation 3 of spiral 2 is made of urethane rubber of the type thermoplastic elastomer. The current-carrying spiral 2 is placed in an insulating casing 4, also made of highly elastic elastic material, for example, thermoplastic elastomer. From the outside, the insulating casing 4 is covered by a metal casing 5 of the node to create static pressure on the current-conducting electrically insulated spiral 2, the insulating casing 4 and the deformable flat billet 6.

Узел для создания статического давления заполнен жидкостью 7 (например, индустриальным маслом) и жестко прикреплен вместе с изоляционным корпусом 4 и электроизолированной спиралью 2 к матрице 1 при помощи, например, шпилек 8. Узел для создания статического давления подключен к гидромагистралям 9 и 10 для создания давления жидкости и снятия статического давления соответственно.The unit for creating static pressure is filled with liquid 7 (for example, industrial oil) and rigidly attached together with the insulating casing 4 and the electrically insulated spiral 2 to the matrix 1 using, for example, studs 8. The unit for creating static pressure is connected to hydraulic lines 9 and 10 to create fluid pressure and removal of static pressure, respectively.

Центральный вывод 11 токоведущей спирали 2 проходит через электроизолированные отверстия 12 и связан токопроводом 13 через коммутирующее устройство 14 с генератором импульсных токов 15, второй вывод которого связан со вторым выводом токоведущей спирали 2.The Central terminal 11 of the current-carrying spiral 2 passes through the electrically insulated holes 12 and is connected by the current lead 13 through the switching device 14 to the pulse current generator 15, the second terminal of which is connected with the second terminal of the current-carrying spiral 2.

Чтобы предохранить изоляцию 3 спирали 2 от механических повреждений, предусмотрена изоляционная прокладка 16.To protect the insulation 3 of the spiral 2 from mechanical damage, an insulating strip 16 is provided.

Устройство для деформирования заготовки импульсным магнитным полем работает следующим образом.A device for deforming a workpiece by a pulsed magnetic field works as follows.

На поверхность разъемной матрицы 1 устанавливают плоскую заготовку 6. После этого устанавливают индуктор с узлом, создающим статическое давление, и прикрепляют к матрице 1 при помощи шпилек 8.On the surface of the detachable matrix 1, a flat blank 6 is installed. After this, an inductor with a node that creates static pressure is installed, and attached to the matrix 1 with the help of pins 8.

Затем при помощи генератора импульсных токов 15, коммутирующего устройства 14 и токопровода 13 подают импульс магнитного поля по токоведущей спирали 2 индуктора. При этом при прохождении импульсного тока по токопроводу 13 между токоведущей спиралью 2 плоского индуктора и заготовкой 6 возникают электромагнитные силы, которые деформируют плоскую заготовку 6 по разъемной матрице 1 на первом переходе формообразования пространственной, геометрической формы детали.Then, using a pulse current generator 15, a switching device 14 and a current conductor 13, a magnetic field pulse is fed through a current-carrying spiral 2 of the inductor. In this case, when a pulse current passes through the current path 13 between the current-carrying spiral 2 of the flat inductor and the workpiece 6, electromagnetic forces arise that deform the flat workpiece 6 along the detachable matrix 1 at the first transition of forming the spatial, geometric shape of the part.

На этом первый переход многопереходного деформирования заканчивается и начинается второй, последующий переход деформирования плоской формоизмененной заготовки в пространственную деталь с заданной геометрической формой поверхности.On this, the first transition of multi-transition deformation ends and the second, subsequent transition of the deformation of a flat shaped workpiece into a spatial part with a given geometric shape of the surface begins.

На последнем переходе формообразования проводят операцию калибровки готового изделия. На этом процесс формообразования плоской заготовки заканчивается.At the last transition of shaping, the calibration of the finished product is carried out. This completes the process of forming a flat workpiece.

После окончания многопереходного совмещенного формообразования плоской заготовки 6 плоским индуктором, статическое давление жидкости 7 в полости узла снижают до нуля. Полученную деталь извлекают из матрицы.After the multi-junction combined shaping of the flat billet 6 with a flat inductor is completed, the static pressure of the liquid 7 in the cavity of the assembly is reduced to zero. The resulting part is removed from the matrix.

При этом, за счет упругих свойств, корпус и электроизолированная токоведущая спираль 2 плоского индуктора принимают исходную форму и размеры.Moreover, due to the elastic properties, the housing and the electrically insulated current-carrying spiral 2 of the flat inductor take their original shape and dimensions.

Многопереходное, совмещенное деформирование плоской заготовки импульсами магнитного поля по разъемной матрице плоским индуктором повторяется.The multi-junction, combined deformation of a flat workpiece by magnetic field pulses along a detachable matrix by a flat inductor is repeated.

Использование предлагаемого индуктора позволяет значительно расширить технологические возможности и повысить эффективность процесса деформирования, позволяет получить изделие с произвольной геометрической формой поверхности, повысить в 2-3 раза долговечность индуктора.Using the proposed inductor allows you to significantly expand the technological capabilities and increase the efficiency of the deformation process, allows you to get a product with an arbitrary geometric surface shape, to increase the durability of the inductor by 2-3 times.

Claims

1. A device for deforming flat workpieces by magnetic field pulses, containing a detachable matrix, a spiral inductor, the current-carrying spiral of which is made of an insulated metal rectangular section of a conductor in the form of an Archimedes spiral on a small rib, characterized in that the inductor further comprises a unit for creating static pressure to a current-carrying electrically insulated spiral, the latter being made of a eutectic alloy of low-melting metals, the central terminal of the current-carrying spiral is connected an electric conductor through a switching device with a pulse current generator, the second output of which is connected to the second output of the current-carrying spiral, and the unit for creating static pressure is filled with liquid, connected to the hydraulic lines for creating and removing liquid pressure, respectively, and is rigidly attached to the matrix together with an insulating housing .

2. A device for deforming flat workpieces by magnetic field pulses according to claim 1, characterized in that the current-carrying spiral is made of an alloy of tin, gallium and indium.