SE451301B - PROCEDURE FOR STRENGTHENING THE FORM OF METAL THROUGH ELECTROMAGNETIC PRESSURE PULSES AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE - Google Patents
PROCEDURE FOR STRENGTHENING THE FORM OF METAL THROUGH ELECTROMAGNETIC PRESSURE PULSES AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDUREInfo
- Publication number
- SE451301B SE451301B SE7909447A SE7909447A SE451301B SE 451301 B SE451301 B SE 451301B SE 7909447 A SE7909447 A SE 7909447A SE 7909447 A SE7909447 A SE 7909447A SE 451301 B SE451301 B SE 451301B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- workpiece
- electromagnetic field
- pulses
- pulse
- inductor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
- B23P9/04—Treating or finishing by hammering or applying repeated pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
15 20 25 30 35 451 301 2 teten hos arbetsstycket. Ej heller ger detta förfarande någon hög förstärkningseffekt. 15 20 25 30 35 451 301 2 teten of the workpiece. Nor does this procedure give any high amplification effect.
Vidare är känt ett förfarande för förstärkning av arbetsstycken av metall, vilka är avsedda att utsättas för s k inneroxidering. Vid detta förfarande uppvärmes arbetsstycket till en inneroxidationstemperatur av i det närmaste 900°C, varefter det utsättes för inverkan av krafter, vilka förorsakar uppkomsten av skjuvspänningar, som utgör 0,1-0,06av flytgränsen för obehandlad metall, och kyles till en temperatur av 450°C. Efterföljande värmebehandling av materialet inom ett temperaturområde av 3 l00°C i förhållande till en fasomvandlingstemperatur av 558°C för materialet åstadkommas i tre steg. Vid genomförande av detta kända förfarande förbrukas en avsevärd effekt från en yttre energikälla.Furthermore, a method is known for reinforcing metal workpieces, which are intended to be subjected to so-called internal oxidation. In this process, the workpiece is heated to an internal oxidation temperature of approximately 900 ° C, after which it is subjected to forces which cause the formation of shear stresses, which constitute 0.1-0.06 of the yield strength of untreated metal, and cooled to a temperature of 450 ° C. Subsequent heat treatment of the material within a temperature range of 300 ° C relative to a phase transformation temperature of 558 ° C for the material is accomplished in three steps. In carrying out this known method, a considerable power from an external energy source is consumed.
En anordning för att medelst vümathxær och slag förstärka arbetsstycken är känd, vilken innefattar en på en vibrationsbänk (en skakbänk) anordnad behållare, i vilken det arbetsstycke, som skall behandlas, placeras.A device for reinforcing workpieces by means of heat and stroke is known, which comprises a container arranged on a vibration bench (a shaking bench), in which the workpiece to be treated is placed.
Behållaren är försedd med ett system för inmatning av kulor i densamma. Denna kända anordning förbrukar en avsevärd effekt från en yttre energikälla och ger varken någon hög ytkvalitet eller hög förstärkningsgrad av arbetsstyckena. Ett förfarande och en anordning för förstärkning av arbetsstycken av metall, vilka förfarande och anordning grundar sig på att arbetsstyckets övre yta utsättes för tryckpulser från ett elektromagnetiskt fält är vidare väl kända. Anordningen är uppbyggd i form av ett slagverktyg, som innefattar en kula, som är fäst vid en ände av en fjäder, som är anordnad inuti en elektromagnet, vars induktansspole är kopplad till en växelströmkälla. När matningsspänningen är urkopplad, är kulan medelst fjädern tryckt mot det arbetsstycke, som skall behandlas. Då elektromagnetens induktansspole kopplas till växelströmsnätet, dras kulan in i induk- tansspolcns inre rum, samtidigt som den hoptrycker (spänner) fjädern. När strömmen är lika med noll, bringas 10 15 20 25 30 35 451“501 3 kulan medelst fjädern till anliggning mot arbetsstycket, varvid den slår mot detta. Slagfrekvensen är lika med den dubbla frekvensen hos den ström, som skall anslutas.The container is provided with a system for feeding balls into it. This known device consumes a considerable power from an external energy source and does not provide any high surface quality or high degree of reinforcement of the workpieces. A method and a device for reinforcing metal workpieces, which method and device are based on the upper surface of the workpiece being subjected to pressure pulses from an electromagnetic field are furthermore well known. The device is built in the form of a percussion tool, which comprises a ball, which is attached to one end of a spring, which is arranged inside an electromagnet, the inductance coil of which is connected to an alternating current source. When the supply voltage is disconnected, the ball is pressed by means of the spring against the workpiece to be treated. When the inductor of the electromagnet is connected to the mains, the ball is pulled into the inner space of the inductor, at the same time as it compresses (clamps) the spring. When the current is equal to zero, the ball is brought by means of the spring into abutment against the workpiece, whereby it strikes against it. The beat frequency is equal to twice the frequency of the current to be connected.
Vid användning av dessa kända förfarande och anordning förstärkes enbart ytskiktet av metall, vilket med andra ord innebär att förstärkningsgraden är låg. Genom att kulan kontaktvis slår mot arbetsstyckets yta, försämras arbetsstyckets ytkvalitet. Effektförbrukningen från den yttre energikällan är hög.When using these known methods and devices, only the surface layer of metal is reinforced, which in other words means that the degree of reinforcement is low. Because the ball strikes the surface of the workpiece in contact, the surface quality of the workpiece deteriorates. Power consumption from the external energy source is high.
Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och en anordning för förstärkning av arbetsstycken av metall, vid vilket förfarande och vid vilken anordning användningen av nya driftsförhållanden och betingelser för inverkan medelst enstaka elektromagnetiska fältpulser med hjälp av en ny konstruktiv utformning av anordningens element gör det möjligt att öka förstärkningsgraden för arbets- styckena utan försämring av dessas ytkvalitet samt att minska effektförbrukningen från en yttre energikälla.The main object of the present invention is to provide a method and a device for reinforcing workpieces of metal, in which method and in which device the use of new operating conditions and conditions for action by means of individual electromagnetic field pulses by means of a new constructive design of the device elements makes it possible to increase the degree of reinforcement of the workpieces without deteriorating their surface quality and to reduce power consumption from an external energy source.
Detta ernås enligt uppfinningen medelst ett förfarande där arbetsstyckets yta utsättes för inverkan av tryck- pulser, som alstras av ett elektromagnetiskt fält, varvid tryckpulserna alstras av enstaka, på arbetsstycket verkande elektromagnetiska fältpulser, vilka är skilda från varandra medelst pauser, under vilka energin i efterföljande enstaka elektromagnetiska fältpuls lagras.This is achieved according to the invention by means of a method in which the surface of the workpiece is exposed to the action of pressure pulses generated by an electromagnetic field, the pressure pulses being generated by single electromagnetic field pulses acting on the workpiece, which are separated from each other by pauses, during which single electromagnetic field pulses are stored.
Det är lämpligt, att varaktigheten av varje enstaka elektromagnetisk fältpuls är 10-5 till l0_2s och att förhållandet mellan pauslängden mellan enstaka elektro- magnetiska fältpulser och varaktigheten av en enstaka puls är mellan l0:l och l0000:l. om de enstaka elektromagnetiska fältpulserna bringas Det är vidare lämpligt, att koherent inverka på arbetsstycket vid minst två intill varandra liggande punkter för en vägg hos arbets- stycket. Det är dessutom lämpligt, om de enstaka elektro- magnetiska fältpulserna bringas att synkront inverka på arbetsstycket vid motliggande punkter på motsatta 10 15 20 25 30 35 451 301 4 sidor om arbetsstyckets vägg.It is suitable that the duration of each single electromagnetic field pulse is 10-5 to 10_2s and that the ratio of the pause length between single electromagnetic field pulses to the duration of a single pulse is between 10: 1 and 1000: 1. if the individual electromagnetic field pulses are brought It is furthermore suitable to coherently act on the workpiece at at least two adjacent points for a wall of the workpiece. It is also suitable if the individual electromagnetic field pulses are caused to act synchronously on the workpiece at opposite points on opposite sides of the wall of the workpiece.
Det avsedda syftet uppnås vidare medelst en anordning för genomförande av förfarandet för förstärkning av arbetsstycken av metall, vilken anordning innefattar minst en till en elektrisk strömkälla kopplad induktans- spole, varvid varje induktansspole är anordnad i ett dielektriskt hus, ligger i den omedelbara närheten av arbetsstyckets yta och är kopplad till strömkällan genom en av en programstyrd kommuteringsanordning styrbar omkopplare och en pulsgenerator, som är försedd med en urladdningselkraftlagringsanordning. Den styrbara omkopplaren kan utgöras av en tyristor, vars styrelektrod är kopplad till den programstyrda kommuteringsanordningen.The intended object is further achieved by means of a device for carrying out the method for reinforcing workpieces of metal, which device comprises at least one inductance coil connected to an electrical power source, each inductor being arranged in a dielectric housing, located in the immediate vicinity of the workpiece. surface and is connected to the power source by a switch controllable by a program-controlled commutation device and a pulse generator, which is provided with a discharge electric power storage device. The controllable switch can be constituted by a thyristor, the control electrode of which is connected to the program-controlled commutation device.
Det är fördelaktigt om en plåt av material med hög ledningsförmåga är anordnad mellan den i det dielekt- riska huset anordnade induktansspolen och arbetsstyckets yta. _ Det är vidare lämpligt, om varje, i det dielektriska huset anordnad induktansspole, som är belägen vid den ena sidan av arbetsstyckets vägg, är seriekopplad med en andra i det dielektriska huset anordnad induktansspole, belägen vid en motliggande punkt på andra sidan av arbets- styckets nämnda vägg.It is advantageous if a sheet of material with high conductivity is arranged between the inductance coil arranged in the dielectric housing and the surface of the workpiece. It is furthermore suitable if each inductance coil arranged in the dielectric housing, which is located on one side of the wall of the workpiece, is connected in series with another inductance coil arranged in the dielectric housing, located at an opposite point on the other side of the workpiece. the said wall of the paragraph.
Det är lämpligt, om minst två i vart sitt dielektriska hus anordnade induktansspolar, vilka är anordnade på den ena sidan av arbetsstyckets vägg, är seriekopplade med varandra.It is suitable if at least two inductance coils arranged in separate dielectric housings, which are arranged on one side of the wall of the workpiece, are connected in series with each other.
Det är vidare lämpligt, om minst tmåinduktansspolar, vilka är anordnade på den ena sidan av arbetsstyckets vägg och seriekopplade med varandra, är seriekopplade med samma antal induktansspolar, anordnade i det dielekt- riska huset och belägna vid motliggande punkter på andra sidan av arbetsstyckets nämnda vägg.It is furthermore suitable if at least small inductance coils, which are arranged on one side of the wall of the workpiece and connected in series with each other, are connected in series with the same number of inductance coils, arranged in the dielectric housing and located at opposite points on the other side of said workpiece wall. .
Uppfinningen gör det möjligt att avsevärt minska medeleffektförbrukningen från en yttre elkraftkälla genom att energin upplagras under pauserna mellan enstaka, elektromagnetiska fältpulser. Energin N1 i en enda enstaka 5 10 15 20 25 30 35 451 301 5 elektromagnetisk fältpuls bestämmes efter sambandet: _ t+T N1'N2“ t där N2 är effekten hos energikällan, n anordningens verkningsgrad, t varaktigheten av en enda enstaka elektromagnetisk fältpuls, T varaktigheten av pausen mellan enstaka elektro- magnetiska fâltpulser, varvid 10 § -%- 3 10000 Då varaktigheten av en enstaka elektromagnetisk fältpuls exempelvis är 10_4s, varaktigheten av en paus mellan enstaka pulser är 1 s och anordningensverkníngs- grad är 90%, är medeleffektförbrukningen från den yttre energikällan i det närmaste 9000 gånger lägre än den alstrade effekten i en enstaka elektromagnetisk fältpuls.The invention makes it possible to considerably reduce the average power consumption from an external electric power source by storing the energy during the pauses between single, electromagnetic field pulses. The energy N1 in a single single 5 10 15 20 25 30 35 451 301 5 electromagnetic field pulse is determined by the relationship: _ t + T N1'N2 "t where N2 is the power of the energy source, n the efficiency of the device, t the duration of a single single electromagnetic field pulse , T the duration of the pause between individual electromagnetic field pulses, whereby 10 § -% - 3 10000 When the duration of a single electromagnetic field pulse is for example 10_4s, the duration of a pause between individual pulses is 1 s and the device efficiency is 90%, is the average power consumption from the external energy source is almost 9000 times lower than the generated power in a single electromagnetic field pulse.
Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar. Fíg l visar ett elektriskt kopplingsschema över anordningen enligt uppfinningen för genomförande av förfarandet, vilket schema ínkopplar induktansspolarna oberoende av varandra, fig 2 visar en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen och fig 3 visar ett elektriskt kopplingsschema över anordningen, vilket schema seriekopplar induktansspolarna med varandra.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows an electrical circuit diagram of the device according to the invention for carrying out the method, which diagram connects the inductors independently of each other, Fig. 2 shows an embodiment of the device according to the invention and Fig. 3 shows an electrical circuit diagram of the device, which diagram connects the inductors in series.
Förfarandet för förstärkning av arbetsstycken av metall grundar sig på att arbetsstyckets yta utsättes för inverkan av tryckpulser, vilka alstras av enstaka, på arbetsstycket av metall verkande elektromagnetiska fältpulser. Enstaka pulser är skilda från varandra medelst pauser, under vilka energin i efterföljande enstaka puls lagras. Upplagringen av den energi, som därefter skall förbrukas för efterföljande puls, gör det möjligt att väsentligt minska effektförbrukningen från en yttre energikälla.The method of reinforcing metal workpieces is based on subjecting the surface of the workpiece to the action of pressure pulses, which are generated by individual electromagnetic field pulses acting on the metal workpiece. Single pulses are separated from each other by pauses, during which the energy in subsequent single pulses is stored. The storage of the energy, which is then to be consumed for the subsequent pulse, makes it possible to significantly reduce the power consumption from an external energy source.
Inverkan av en enstaka elektromagnetisk fältpuls 10 15 20 25 30 35 451 301 6 på arbetsstycket bidrar till att alstra en tryckpuls, som är fördelad över hela väggtjockleken hos det arbets- stycke, som skall behandlas. Denna tryckpuls verkar så, att arbetsstyckets hållfasthet ökar. Vid den yta av arbetsstycket, där enstaka pulser bringas att inverka, är trycket lika med noll, varvid det ökar allteftersom det sprider sig in i det inre omrâdet av arbetsstyckets vägg. Trycket blir så högt som möjligt vid den motsatta sidan av arbetsstyckets vägg. Vid arbetsstycken med tunna väggar sjunker högsta möjliga tryck, då tjockleken minskar. Vid arbetsstycken med tjocka väggar upphör högsta möjliga tryck att vara beroende av tjockleken.The effect of a single electromagnetic field pulse 10 15 20 25 30 35 451 301 6 on the workpiece contributes to generating a pressure pulse which is distributed over the entire wall thickness of the workpiece to be treated. This pressure pulse acts so that the strength of the workpiece increases. At the surface of the workpiece where individual pulses are caused to act, the pressure is equal to zero, increasing as it propagates into the inner region of the wall of the workpiece. The pressure becomes as high as possible at the opposite side of the workpiece wall. For workpieces with thin walls, the highest possible pressure drops, as the thickness decreases. For workpieces with thick walls, the highest possible pressure ceases to be dependent on the thickness.
För att trycket mer likformigt skall kunna fördelas över väggtjockleken hos arbetsstycket utsättes detta synkront för inverkan av enstaka elektromagnetiska fält- pulser på de båda motsatta sidorna av väggen vid mitt för varandra liggande punkter. I detta fall adderas de tryckpulser, som alstras av de mot varandra riktade enstaka elektromagnetiska fältpulserna, till varandra, varigenom trycket praktiskt taget blir lika över hela väggtjockleken hos arbetsstycket, vilket innebär att arbetsstycket förstärkes likformigt över hela sin vägg- tjocklek.In order for the pressure to be more uniformly distributed over the wall thickness of the workpiece, this is synchronously exposed to the action of single electromagnetic field pulses on the two opposite sides of the wall at opposite points. In this case, the pressure pulses generated by the individual electromagnetic field pulses directed towards each other are added to each other, whereby the pressure becomes practically equal over the entire wall thickness of the workpiece, which means that the workpiece is reinforced uniformly over its entire wall thickness.
Maximitrycket i arbetsstyckets vägg och följaktligen förstärkningsgraden beror inte enbart på väggtjockleken utan även på energin i en enstaka elektromagnetisk fält- puls, vilken energi i sin tur beror på den paustid mellan enstaka pulser, under viflæm energin lagras, samt på varaktigheten av en enstaka puls, under vilken energin förbrukas.The maximum pressure in the wall of the workpiece and consequently the degree of gain depends not only on the wall thickness but also on the energy in a single electromagnetic field pulse, which energy in turn depends on the pause time between individual pulses, during which the energy is stored, and on the duration of a single pulse. during which the energy is consumed.
Genomförda försök har visat, att varaktigheten av en enstaka elektromagnetisk fältpuls mellan 10-5 och l0_2s garanterar effektiva förstärkningsförhållanden för arbetsstycken av metall. Ifall varaktigheten av en enstaka puls är längre än l0_2s, minskar förstärk- ningseffektiviteten för arbetsstyckena plötsligt. Om pulsvaraktigheten är kortare än 10-55, ökar plötsligt 10 15 20 25 30 35 451 301 7 amplituden av den enstaka elektromagnetiska fältpulsen.Experiments have shown that the duration of a single electromagnetic field pulse between 10-5 and 10_2s guarantees effective reinforcement conditions for metal workpieces. If the duration of a single pulse is longer than l0_2s, the gain efficiency of the workpieces suddenly decreases. If the pulse duration is shorter than 10-55, the amplitude of the single electromagnetic field pulse suddenly increases.
Tryckspänningar, vilka i detta fall alstras i arbets- stycket, kan överstiga flytgränsen för det material arbetsstycket är framställt av, och leda till uppkomsten av kvarblivande deformation. Då varaktigheten av en enstaka puls är kortare än l0_5s, blir det dessutom tekniskt svårt att praktiskt alstra och använda denna.Compressive stresses, which in this case are generated in the workpiece, can exceed the yield strength of the material the workpiece is made of, and lead to the occurrence of residual deformation. In addition, since the duration of a single pulse is shorter than 10_5s, it becomes technically difficult to practically generate and use it.
Förhållandet mellan pauslängden mellan enstaka -elektromagnetiska fältpulser och varaktigheten av en enstaka fältpuls är mellan l0:1 och l0000:l, vilket är optimalt för uppnående av en hög verkningsgrad vid förstärkningen samt för minskning av effektförbrukningen från en yttre energikälla. Ifall varaktighetsförhállandet blir högre än l00000:l, ökar oräntabelt förstärknings- tiden för arbetsstycket. Då förhållandet blir lägre än lO:l, blir effektförbrukningen högre, eftersom den nominella energi, som skall lagras, måste alstras under en kort tid.The ratio between the pause length between single -electromagnetic field pulses and the duration of a single field pulse is between l0: 1 and l0000: l, which is optimal for achieving a high efficiency during amplification and for reducing the power consumption from an external energy source. If the duration ratio is higher than l00000: 1, the reinforcement time for the workpiece will increase unprofitably. When the ratio becomes lower than 10: 1, the power consumption becomes higher, since the nominal energy to be stored must be generated for a short time.
För att likformigt fördela trycket över arbetsstyckets väggtjocklek samt att kunna förstärka arbetsstycken av metall med avsevärda yttermått kan arbetsstycket utsättas för koherent inverkan av enstaka elektromagne- tiska fältpulser vid flera, minst två punkter, vilka ligger på den ena sidan av arbetsstyckets vägg. I detta fall förbrukas den energi, som skall upplagras under paustiderna, samtidigt för flera enstaka pulser, vilket innebär att energin i varje enstaka fältpuls minskar.In order to evenly distribute the pressure over the wall thickness of the workpiece and to be able to reinforce metal workpieces with considerable outer dimensions, the workpiece can be subjected to coherent action by single electromagnetic field pulses at several, at least two points, which lie on one side of the workpiece wall. In this case, the energy to be stored during the pause times is consumed simultaneously for several individual pulses, which means that the energy in each individual field pulse decreases.
Att koherent, medelst flera elektromagnetiska fältpulser inverka på arbetsstycket, vilken inverkan åtföljes av att tryckpulserna överlagras på varandra i materialets inre, gör emellertid förstärkningen mer liformig och ökar zonen för samtidig inverkan på det arbetsstycke, som skall behandlas, vilket bidrar till att minska förstärk- ningstiden. Det är lämpligt, om avståndet mellan de punkter, vid vilka de koherenta enstaka pulserna bringas att inverka på ytorna av arbetsstyckets vägg, är 250- -600 mm. 10 15 20 25 30 35 451 301 8 Anordningen för genomförande av förfarandet för förstärkning av arbetsstycken av metall innefattar fyra (vid denna utföringsform) induktansspolar 1 (fig l), vilka är kopplade till en elektrisk strömkälla 2 via fl en programstyrd kommuteringsanordning 3 styrbara omkopp- lare 4 och en pulsgenerator 5. Pulsgeneratorn 5 innefattar en urladdningselkraftlagringsanordning 6 och en enhet 7 för uppladdning av densamma, innefattande en spännings- ökande transformator 8 och en likriktare 9. Den av den programstyrda kommuteringsanordningen 3 styrbara omkopplaren 4 kan utgöras av en tyristor, vars styr- elektrod 10 är ansluten till den programstyrda kommu- teringsanordningen 3, vilken innefattar, i serie en spänningspulsgenerator ll, ett skiftregister 12 och en spänningspulsförstärkare 13.However, the coherent, by means of several electromagnetic field pulses acting on the workpiece, which effect is accompanied by the pressure pulses being superimposed on each other in the interior of the material, makes the reinforcement more lifelike and increases the zone of simultaneous effect on the workpiece to be treated. ningstiden. It is suitable if the distance between the points at which the coherent individual pulses are caused to act on the surfaces of the workpiece wall is 250- -600 mm. The device for carrying out the method for reinforcing metal workpieces comprises four (in this embodiment) inductance coils 1 (Fig. 1), which are connected to an electrical current source 2 via a program-controlled commutation device 3 controllable switches. The pulse generator 5 comprises a discharge electric power storage device 6 and a unit 7 for charging the same, comprising a voltage-increasing transformer 8 and a rectifier 9. The switch 4 which can be controlled by the program-controlled commutation device 3 can be a thyristor, whose control electrode 10 is connected to the program-controlled commutation device 3, which comprises, in series, a voltage pulse generator 11, a shift register 12 and a voltage pulse amplifier 13.
Varje induktansspole 1 (fig 2) är anordnad i ett dielektriskt hus 14, ett hölje 16, och försedd med strömtillförselorgan 17, som består av en stomme 15 och vilka tillsammans med muttrar 18 samtidigt användes som organ för fästning av spolens 1 dielektriska hus 14 'vid en konsolarm 19, som lämpligen framställes av dielekt- riskt material. Genom att huset 14 mfixkonsolarmen 19 är framställda av dielektriskt material, minskas för- lusterna av energi i den enstaka elektromagnetiska fält- pulsen.Each inductor 1 (Fig. 2) is arranged in a dielectric housing 14, a housing 16, and provided with current supply means 17, which consists of a body 15 and which together with nuts 18 are simultaneously used as means for attaching the dielectric housing 14 'of the coil 1. at a bracket arm 19, which is suitably made of dielectric material. Because the housing 14 of the maximum console arm 19 is made of dielectric material, the losses of energy in the single electromagnetic field pulse are reduced.
Den i huset 14 anordnade spolen 1 ligger i den omedelbara närheten av ytan av ett arbetsstycke 20, som skall förstärkas och som uppbäres av en stödplatta 21. På stödplattans 21 mot arbetsstyckets 20 vända yta är fäst, exempelvis genom limning, ett elastiskt element k» 22, som är avsett att förhindra att arbetsstycket 20 utsâttes för kvarblivande deformation. Plattan 21 är försedd med ett skruvpar, dvs en skruv 23 och en mutter 24, med vars hjälp man kan förflytta stödplattan 21 i höjdled genom vridning av ett på skruven 23 fäst handtag 25. Skruvens 23 undre ände anligger mot ett stödlager 26 i ett fundament 27, som är försett med exempelvis fyra 10 15 20 25 30 35 451 501 9 vertikala pelare (ben) 28, vilka fungerar som styrningar för stödplattan 21 och uppbär konsolarmen 19.The spool 1 arranged in the housing 14 is located in the immediate vicinity of the surface of a workpiece 20, which is to be reinforced and which is supported by a support plate 21. On the support surface 21 facing the workpiece 20 is attached, for example by gluing, an elastic element k 22, which is intended to prevent the workpiece 20 from being subjected to residual deformation. The plate 21 is provided with a pair of screws, i.e. a screw 23 and a nut 24, by means of which the support plate 21 can be moved vertically by turning a handle 25 attached to the screw 23. The lower end of the screw 23 abuts against a support bearing 26 in a foundation 27, which is provided with, for example, four vertical pillars (legs) 28, which act as guides for the support plate 21 and support the bracket arm 19.
Ifall arbetsstycket 20 är framställt av material med låg ledningsförmåga kan man mellan arbetsstycket 20 och den i det dielektriska huset 14 anordnade spolen 1 anordna en plåt 29 av ett material, vars ledningsför- måga är högre än den hos arbetsstycket 20. Plåten 29 kan exempelvis fästas på konsolarmen 19. Ju högre plâtens 29 ledningsförmåga är, desto hägre blir den uppnådda förstärkningseffekten. Plåten 29 framställes lämpligast av koppar eller aluminium.If the workpiece 20 is made of low conductivity material, a plate 29 of a material, the conductivity of which is higher than that of the workpiece 20, can be arranged between the workpiece 20 and the coil 1 arranged in the dielectric housing 14. on the bracket arm 19. The higher the conductivity of the plate 29, the higher the gain effect achieved. The plate 29 is most suitably made of copper or aluminum.
I fig 3 visas ett elektriskt kopplingsschema över en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, vid Vilken fyra induktansspolar 4 är seriekopplade med varandra och kopplade till pulsgeneratorn 5 genom den av den programstyrda kommuteringsanordningen 3 styr- bara omkopplaren 4. Samtliga seriekopplade spolar 1 kan anordnas på den ena sidan om arbetsstyckets 20 vägg (fig 2), vilket bidrar till att tryckpulserna fördelas likformigt över arbetsstyckets 20 yta. Avståndet mellan spolarna l bör i detta fall vara 250-600 mm. Alternativt kan hälften av de seriekopplade spolarna l anordnas vid den ena sidan av arbetsstyckets 20 vägg, medan den andra hälften anordnas vid motliggande punkter på den andra sidan av arbetsstyckets 20 vägg. Denna utförings- form bidrar till en tryckutjämning över arbetsstyckets 20 väggtjocklek samt till en hägre förstärkningseffekt.Fig. 3 shows an electrical circuit diagram of an embodiment of the device according to the invention, in which four inductors 4 are connected in series with each other and connected to the pulse generator 5 by the switch 4 controllable by the program-controlled commutation device 3. All series-connected coils 1 can be arranged on the one side of the wall of the workpiece 20 (Fig. 2), which contributes to the pressure pulses being distributed uniformly over the surface of the workpiece 20. The distance between the coils l should in this case be 250-600 mm. Alternatively, half of the series-connected coils 1 can be arranged at one side of the wall of the workpiece 20, while the other half is arranged at opposite points on the other side of the wall of the workpiece 20. This embodiment contributes to a pressure equalization over the wall thickness of the workpiece 20 and to a higher reinforcement effect.
Anordningen för förstärkning av arbetsstycken av metall fungerar på följande sätt.The device for reinforcing metal workpieces operates in the following manner.
Stödplattan 21 med det på denna liggande elastiska elementet 22 och arbetsstycket 20 av metall föres medelst skruven 23 och muttern 24 till den i det dieleketriska huset 14 anordnade och på konsolarmen 19 fästa induk- tansspolen l så, att arbetsstyökets 20 yta bringas till kontakt med ytan av spolens l hus 14 eller - ifall plåten 29 är anordnad - med plåtens 29 yta.The support plate 21 with the elastic element 22 lying thereon and the metal workpiece 20 is conveyed by means of the screw 23 and the nut 24 to the induction coil 1 arranged in the dielectric housing 14 and attached to the bracket arm 19 so that the surface of the workpiece 20 is brought into contact with the surface. of the housing 14 of the coil 1 or - if the plate 29 is arranged - with the surface of the plate 29.
När strömkällan 2 (fig 1) inkopplas, uppladdas 10 15 .20 25 30 35 451 301 10 elkraftlagringsanordningen 6 genom den spänningsökande transformatorn 8 och líkriktaren 9. När en signal från den programstyrda kommuteringsanordningen 3 överföres till styrelektroden 10 hos endera tyristorn 10, blir “v denna ledande, varigenom lagringsanordningen 6 urladdas .q över den till denna tyristor kopplade induktansspolen l.When the power source 2 (Fig. 1) is connected, the electric power storage device 6 is charged by the voltage increasing transformer 8 and the rectifier 9. When a signal from the program-controlled commutation device 3 is transmitted to the control electrode 10 of either thyristor 10, v this conductor, whereby the storage device 6 is discharged qq over the inductor 1 connected to this thyristor.
Den strömpuls, som flyter genom spolens 1 lindningsvarv, alstrar kring spolen l en kraftig elektromagnetisk fält- puls, somv erkar på arbetsstycket 20 (fig 2) och inducerar i detta en sekundärströmpuls och en elektromagnetisk fältpuls. aväxelverkan mellan de båda elektromagnetiska fälten resulterar i att arbetsstycket 20 plötsligt bortstötes från spolen 1, vilket leder till alstrande av en tryck- puls, som är fördelad över hela väggtjockleken hos arbets- stycket-20.The current pulse flowing through the winding revolution of the coil 1 generates around the coil 1 a strong electromagnetic field pulse, which acts on the workpiece 20 (Fig. 2) and induces therein a secondary current pulse and an electromagnetic field pulse. interaction between the two electromagnetic fields results in the workpiece 20 being suddenly repelled from the coil 1, leading to the generation of a pressure pulse which is distributed over the entire wall thickness of the workpiece-20.
Ju högre arbetsstyckets 20 ledningsförmåga är, desto högre blir effekten i det inducerade elektromag- netiska fältet och desto större blir repulsionskrafterna för arbetsstycket 20 från spolen 1 respektive desto högre blir amplituden av tryckpulsen i arbetsstycket 20' och följaktligen förstärkningseffekten.The higher the conductivity of the workpiece 20, the higher the power in the induced electromagnetic field and the greater the repulsive forces of the workpiece 20 from the coil 1, respectively, the higher the amplitude of the pressure pulse in the workpiece 20 'and consequently the amplifying power.
För att göra förstärkningen av arbetsstyckena 20 av material med låg ledningsförmâga effektivare anordnar man mellan arbetsstycket 20 och induktansspolen l plåten 29 av material med hög ledningsförmága, exempelvis koppar eller aluminium. Den elektromagnetiska fältpuls, som alstras då spolens 1 lindningsvarv genomflytes av ström- pulsen, inducerar i detta fall en sekundärströmpuls ooh en elektromagnetisk fältpuls i plåten 29, varvid tryckpulsen överföres till arbetsstycket 20 över plåten WII 29, som plötsligt rekylerar från induktansspolen l, när de elektromagnetiska fälten växelverkar med varandra.In order to make the reinforcement of the workpieces 20 of low-conductivity material more efficient, the plate 29 of high-conductivity material, for example copper or aluminum, is arranged between the workpiece 20 and the inductor 1. The electromagnetic field pulse generated when the winding speed of the coil 1 is passed through by the current pulse, in this case induces a secondary current pulse and an electromagnetic field pulse in the plate 29, the pressure pulse being transmitted to the workpiece 20 over the plate WII 29, which suddenly recoils from the inductance coil 1. electromagnetic fields interact with each other.
Anordningen arbetar under pulsade driftförhållanden. 'ur Sedan urladdningselkraftlagringsanordningen 6 (fig 1) urladdats över spolen l, inledes en paus, under vilken anordningen 6 uppladdas på nytt, dvs den energi lagras, 10 15 20 25 30 35 451 301 ll som skall förbrukas för efterföljande enstaka elektro- magnetiska fältpuls. Varaktigheten av den enstaka pulsen bestämmes av strömpassagetiden genom spolen 1 och kan regleras i beroende av urladdningstiden för lagrings- anordningen 6. Varaktigheten bestämmer även fältpuls- amplituden. Det optimala varaktighetsområdet för elektro- 5 till l0_2s, varvid pauslängden mellan enstaka elektromagnetiska fältpulser magnetiska fältpulser anses vara 10_ måste vara 10-10000 gånger längre än varaktigheten av den enstaka pulsen, vilket gör det möjligt att förstärka arbetsstyckena vid en låg medeleffektförbrukning utan någon oräntabel ökning av förstärkningstiden. Genom att reglera frekvensen (överföringsfrekvensen) hos enstaka pulser samt pulseffekten kan man uppnå olika förstärk- ningseffekt.The device operates under pulsed operating conditions. After the discharge electric power storage device 6 (Fig. 1) has been discharged over the coil 1, a pause is initiated, during which the device 6 is recharged, i.e. the energy is stored, which is to be consumed for the subsequent single electromagnetic field pulse. . The duration of the single pulse is determined by the current passage time through the coil 1 and can be regulated depending on the discharge time of the storage device 6. The duration also determines the field pulse amplitude. The optimum duration range for electro- to 10_2s, whereby the pause length between single electromagnetic field pulses magnetic field pulses is considered to be 10_ must be 10-10000 times longer than the duration of the single pulse, which makes it possible to amplify the workpieces at a low average power consumption of the reinforcement time. By regulating the frequency (transmission frequency) of individual pulses and the pulse effect, different gain effects can be achieved.
Ordningsföljden för anslutning av induktansspolarna l till pulsgeneratorn 5 förinställes av den programstyrda kommuteringsanordningen 3. Spänningspulsgeneratorn ll är avsedd att alstra en kontinuerlig följd av spännings- pulser, vilka matas till skiftregistret 12 och vidare förstärkes av spänningspulsförstärkaren 13. Innan arbets- förloppet påbörjas, ettställes den första siffran i skiftregistret 12, medan alla de återstående siffrorna i registret 12 är nollställda. När en första puls överföres från spänningspulsgeneratorn ll, blir den tyristor ledande, vars styrelektrod 10 är kopplad till den första siffran i skriftregistret 12, samtidigt som den andra siffran ettställes, dvs när den andra pulsen inkommer från spän- ningspulsgeneratorn ll, blir den till registrets 12 andra siffra kopplade tyristorn ledande, samtidigt som nästföljande siffra i registret l2 ettställes.The order of connection of the inductors 1 to the pulse generator 5 is preset by the program-controlled commutation device 3. The voltage pulse generator 11 is intended to generate a continuous sequence of voltage pulses, which are fed to the shift register 12 and further amplified by the voltage pulse amplifier 13. the first digit in the shift register 12, while all the remaining digits in the register 12 are reset. When a first pulse is transmitted from the voltage pulse generator 11, the thyristor, whose gate electrode 10 is connected to the first digit in the write register 12, becomes at the same time as the second digit is set, i.e. when the second pulse is received from the voltage pulse generator II, it becomes the register 12 second digit connected the thyristor leading, at the same time as the next digit in register l2 is set one.
För att öka zonen för samtidig inverkan på arbets- stycket seriekopplas flera i det dielektriska huset 14 (fig 2) anordnade induktansspolar 1 (fig 3) med varandra, varvid seriekretsen kopplas till pulsgeneratorn 5 (fig 3) genom omkopplaren 4.In order to increase the zone for simultaneous action on the workpiece, several inductance coils 1 (Fig. 3) arranged in the dielectric housing 14 (Fig. 2) are connected in series with each other, the series circuit being connected to the pulse generator 5 (Fig. 3) through the switch 4.
Alla de seriekopplade spolarna 1 kan anordnas vid 4 51 301 12 den ena ytan av arbetsstyckets 20 (fig 2) vägg. När lagringsanordningen 6 (fig 3) urladdas, alstras i detta fall samtidigt tryckpulser vid flera punkter på väggytan 5 genom att de enstaka elktromagnetiska fältpulserna inverkar (antalet punkter motsvarar antalet seriekopplade spolar 1) på arbetsstycket koherent. Interferensen resulterar i att det av tryckpulserna alstrade fältet utjämnas längs arbetsstyckets 20 (fig 2) väggyta och arbetssryckets 20 yta förstärkes mer likformigt. Förstärkningstiden 10 för arbetsstycket 20 blir väsentligt kortare genom att arbetsstycket 20 direkt förstärkes över en stor yta.All the series-connected coils 1 can be arranged at one surface of the wall of the workpiece 20 (Fig. 2). When the storage device 6 (Fig. 3) is discharged, in this case pressure pulses are generated simultaneously at several points on the wall surface 5 by the single electromagnetic field pulses acting (the number of points corresponds to the number of series-connected coils 1) on the workpiece coherently. The interference results in the field generated by the pressure pulses being equalized along the wall surface of the workpiece 20 (Fig. 2) and the surface of the working pressure 20 being more uniformly reinforced. The reinforcement time 10 for the workpiece 20 becomes significantly shorter in that the workpiece 20 is directly reinforced over a large area.
-Ifall den ena hälften av seriekopplade spolar l är anordnade vid den ena sidan av arbetsstyckets 20 vä99f medan den andra hälften därav är anordnad vid 15 den motsatta sidan av väggen så, att spolarna l parvis ligger mitt för varandra, är de tryckpulser, som alstras genom att de enstaka elektromagnetiska fältpulserna inverkar på arbetsstycket 20 (fig 2), när lagringsanord- ningen 6 (fig 3) urladdas, riktade mot varandra, varvid 20 de adderas till varandra. Trycket blir härigenom praktiskt taget lika över väggtjockleken och förstärkningen sker över hela väggtjockleken hos arbetsstycket 20.If one half of the coils 1 connected in series is arranged at one side of the web 99 of the workpiece 20 while the other half thereof is arranged at the opposite side of the wall so that the coils 1 are in pairs opposite each other, the pressure pulses generated are in that the individual electromagnetic field pulses act on the workpiece 20 (Fig. 2), when the storage device 6 (Fig. 3) is discharged, directed towards each other, whereby they are added to each other. The pressure thereby becomes practically equal over the wall thickness and the reinforcement takes place over the entire wall thickness of the workpiece 20.
Uppfinningen gör det möjligt att öka förstärknings- graden för arbetsstycket 20 genom att det tryck, som 25 skall alstras genom att arbetsstycket 20 utsättes för inverkan av enstaka elektromagnetiska fältpulser, sprider sig över hela väggtjockleken hos arbetsstycket 20. Att synkront, vid de båda sidorna av arbetsstyckets 20 vägg, medelst enstaka elektromagnetiska fältpulser inverka 30 på arbetsstycket 20 bidrar till en ännu högre förstärk- ningseffekt, varvid ytskiktet varken deformeras plastiskt eller arbetsstyckets 20 ytkvalitet försämras.The invention makes it possible to increase the degree of reinforcement of the workpiece 20 by the pressure to be generated by the workpiece 20 being exposed to the action of single electromagnetic field pulses spreading over the entire wall thickness of the workpiece 20. To synchronously, on both sides of the wall of the workpiece 20, by means of single electromagnetic field pulses acting on the workpiece 20, contributes to an even higher reinforcing effect, whereby the surface layer is neither plastically deformed nor the surface quality of the workpiece 20 deteriorates.
Uppfinningen gör det sålunda möjligt att minska medeleffektförbrukningen från den yttre energikällan 35 genom energilagring under paustiden mellan enstaka elektro- magnetiska fältpulser samt att öka förstärkningsgraden för arbetsstycket utan att försämra dess ytkvalitet. fm., :w i 'åThe invention thus makes it possible to reduce the average power consumption from the external energy source by energy storage during the pause time between individual electromagnetic field pulses and to increase the degree of amplification of the workpiece without deteriorating its surface quality. fm.,: w i 'å
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU2684101 | 1978-11-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE7909447L SE7909447L (en) | 1980-05-24 |
| SE451301B true SE451301B (en) | 1987-09-28 |
Family
ID=20793387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE7909447A SE451301B (en) | 1978-11-23 | 1979-11-15 | PROCEDURE FOR STRENGTHENING THE FORM OF METAL THROUGH ELECTROMAGNETIC PRESSURE PULSES AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2947144A1 (en) |
| FR (1) | FR2442103A1 (en) |
| GB (1) | GB2035179B (en) |
| SE (1) | SE451301B (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4401477A (en) * | 1982-05-17 | 1983-08-30 | Battelle Development Corporation | Laser shock processing |
| DE3442089C1 (en) * | 1984-11-17 | 1985-11-14 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Device for generating mechanical surface tensions |
| US4873605A (en) * | 1986-03-03 | 1989-10-10 | Innovex, Inc. | Magnetic treatment of ferromagnetic materials |
| US5813265A (en) * | 1997-12-12 | 1998-09-29 | General Electric Company | Balanced electromagnetic peening |
| DE102006022702B3 (en) * | 2006-05-12 | 2007-09-27 | Eads Deutschland Gmbh | Device for cold-working of holes, especially in aircraft construction, uses coil and sleeve arrangement for insertion into holes |
| CN100465305C (en) * | 2007-03-21 | 2009-03-04 | 武汉晶泰科技有限公司 | Method of raising abrasive resistance of metal material |
| CN100465304C (en) * | 2007-03-21 | 2009-03-04 | 武汉晶泰科技有限公司 | Application of coupled ultrasonic field and electromagnetic field in increasing service life of metal material |
| DE102007031185B4 (en) * | 2007-07-04 | 2015-05-13 | Airbus Defence and Space GmbH | Process for the pretreatment of metallic workpieces for drilling |
| JP2019523713A (en) * | 2016-06-13 | 2019-08-29 | モーレス、スティリアノス | Electromagnetic hammer device for mechanical processing of materials and method of use thereof |
| CN112410532A (en) * | 2020-10-29 | 2021-02-26 | 武汉晶泰科技股份有限公司 | Electromagnetic pulse processing method for ring-shaped piece |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1122188B (en) * | 1958-08-28 | 1962-01-18 | Gen Dynamics Corp | Process for deforming conductive, in particular metallic, workpieces in solid form |
| FR1289813A (en) * | 1961-05-10 | 1962-04-06 | Du Pont | Metal hardening process |
| US3360972A (en) * | 1965-05-04 | 1968-01-02 | Nasa Usa | Magnetomotive metal working device |
-
1979
- 1979-11-13 GB GB7939274A patent/GB2035179B/en not_active Expired
- 1979-11-15 SE SE7909447A patent/SE451301B/en not_active IP Right Cessation
- 1979-11-22 DE DE19792947144 patent/DE2947144A1/en not_active Withdrawn
- 1979-11-22 FR FR7928787A patent/FR2442103A1/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2947144A1 (en) | 1980-06-04 |
| FR2442103B1 (en) | 1983-09-02 |
| GB2035179A (en) | 1980-06-18 |
| FR2442103A1 (en) | 1980-06-20 |
| SE7909447L (en) | 1980-05-24 |
| GB2035179B (en) | 1982-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE451301B (en) | PROCEDURE FOR STRENGTHENING THE FORM OF METAL THROUGH ELECTROMAGNETIC PRESSURE PULSES AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE PROCEDURE | |
| SE9000554D0 (en) | Series capacitor EQUIPMENT | |
| CN111183581A (en) | Magnetic field generation with magnetocaloric cooling | |
| US7495357B2 (en) | XRAM generator with an opening switch | |
| US3415971A (en) | Hand vibrator for spark discharge metal depositing | |
| WO2014129932A1 (en) | Device and method for electromagnetic stretching and removing dents | |
| CN113862459B (en) | High-frequency electric pulse auxiliary surface micro-forging device | |
| Venediktov et al. | Experimental study of a 110-GHz/1-MW gyrotron with a single-stage depressed collector | |
| CN114733954B (en) | Adjustable high-frequency vibration assisted electromagnetic forming device and method | |
| US1433962A (en) | Hammer mfg | |
| JPS56139075A (en) | High accuracy multioutput forward dc/dc converter | |
| RU2044252C1 (en) | Explosive magnetocumulative generator | |
| Turchi | High energy pulsed power by inductively driven imploding liner flux compression | |
| SU544906A1 (en) | The method of excitation of ultrasonic vibrations | |
| Kaner et al. | On the theory of electromagnetic generation of ultrasound in metals | |
| GB615150A (en) | Improvements in and relating to eddy current heating | |
| JPS55100069A (en) | Pulse source device | |
| SU988514A2 (en) | Apparatus for electric spark alloying | |
| Redondo et al. | Repetitive all solid-state pulse Marx type generator with energy recovery clamp circuit for indutive loads | |
| Bolyukh et al. | INFLUENCE OF PULSE EXCITATION ON ELECTROMECHANICAL INDICATORS OF A LINEAR PULSE CONVERTER OF ELECTRODYNAMIC TYPE. | |
| SU505553A1 (en) | Electrospark alloying method | |
| SU642020A1 (en) | Electric vibration device to charging hopper | |
| RU1773243C (en) | Electric spark strengthening device | |
| JPS57101621A (en) | Hardening apparatus for steel plate | |
| SU773889A1 (en) | Device for control of electromechanical converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7909447-0 Effective date: 19920604 Format of ref document f/p: F |