SU605661A1

SU605661A1 - Device for magnetic pulsed working

Info

Publication number: SU605661A1
Application number: SU762330017A
Authority: SU
Inventors: Александр Анатольевич Есин; Василий Петрович Пашкович; Михаил Михайлович Едемский; Николай Трифонович Деордиев
Original assignee: Экспериментальный научно-исследовательский институт кузнечно-прессового машиностроения
Priority date: 1976-03-02
Filing date: 1976-03-02
Publication date: 1978-05-05

Description

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ меченный недостаток ограничивает технологические возможности указанного устройства . Целью изобретени вл етс расширение технологических возможностей и повьидение экономичности обработки. Указанна цель достигаетс тем, что в разр дной цепи смонтированы дополнительный токоБЫВОд к нагрузке и два малоиндук- тивных шунта с управл емыми включател ми один из которых включен между основным и дополнительным токовыводами, а - между основными токовыводами к нагрузке. Кроме того, в схеме управлени вклкЛа- тал ми смонтированы две линии формировани импульсов напр жени дл автоматического замыкани в заданные моменты разр да включателей малоиндуктивных шунтов, входы которых через переключатели св заны с делителем напр жени и интегрирующе цепочкой, питающихс от одного из импульсных конденсаторов батареи. Иа фиг, 1 представлены приндипиальна схема разр дной цепи установки и блок-схема .системы управле1П1 автоматическим вкл чением шунтов во врем разр да на фиг. 2 схема включени нагрузки (индуктора) при работе в режиме I (обычный колебательный разр д); на фиг. 3 - схема включени нагрузки при работе в режиме 11 (унипол рный разр д с шунтированием нагрузки при нулевом значении разр дного тока) или в режиме 1Y (унипол рный разр д с шунтирова нием нагрузки при максилшльном значении разр дного тока); на фиг. 4 - схема включе ни индуктора, содержащего две катушки ин дуктивности, в режиме 111 (обработка заготовок магнитным прит жением к индуктору); н да фи1 5-9 - эпюры, Установка дл обработки металлов давле нием содержит зар дное устройство 1 (см. фиг. 1), подключенное к батарее импульсных конденсаторов 2, от которой отход т два основных токовывода 3, 4 к нагруэ ке, например.к индуктору, основной управл емый выключатель 5 мощных импульсных электрических токов, подключенный между токовыводом, например 3, и соответствующим выводом от батареи импульсных конденсаторов , дополнительный токовывод 6 к нагрузке первый малоиндуктивный шунт с управл емым включателем 7, подключенны между дополнительным токовыводом 6 и ооновным токовыводом, например 4, второй малоивдуктивный шунт с управл емым включателем 8, подключенный между основными токовыводами 3 и 4, схему управлени циклом зар д-разр д импульсных конденса , торов на нагрузку (на фиг, не показана). К батарее импульсных коьденсаторов 2 или по крайней мере к одному импульсному конденсатору подключены выполненный на резисторах 9 и 10 делитель напр жени и и 1тегрирующа цепочка, содержаща конденсатор 11 и резистор 12. Выходы интегрирующей цепочки и делител напр жени через переключатели 13, 14 и диоды 15 и 16 подключены к двум иаентичным по конструкции лини м формировани импульсов напр жени , которые содержат блоки 17 и 18, предназначенные дл вьщачи кратковременных импульсов напр жени в требуемые моменты разр да (например, в моменты перехода через нулевые значени разр дного тока или падени напр жени на батарее конденсаторов 2), и блоки 19, 20 подготовки инициирующих импульсов напр -9 жени , Выходь блоков 19 и 20 подключены соответственно к включател м щунтов 7 и 8. Блоки 17 и 18 состо т из входного усилител , дифференцирующей цепочки, одновибратора и выходного усилител , котфые могут быть собраны, например из элементов логики I, Блоки 18 и .20 содержат управл емый диод, импульсный конденсатор и: импульсный трансформатор. Токовыводы соединены с катушками инаукторами 21, 22, 23. В качестве управл емых включателей мощных импульсных токов могут служить воздушные разр дники, игнитроны и т. д. Ма- лоиндуктивными шунтами могут .ть непосредственно токопроводы, выполненные из металлических шин или коаксиальных кабелей. Работает установка следующим образом. При разр де батареи конденсаторов 2 на нагрузку, подключенную к выводам 3 и 4 установки, в разр дной цепи протекает знакопеременный колебательный ток tJ . Характер его изменени в первом приближении может быть описан экспоненциально затухающей синусоидой (см, фиг, 5), Аналогично , но со -сдйигом примерно на четверть периода колебаний измен етс падение напр жени и 2 (см. фиг, 6) на импульсных конденсаторах 2 батареи. Одновременно с током 3 (см, фиг, 5) и пропорционально ему измен етс напр жение и ., снимаемое с конденсатора 11 интегрирующей цепочки, а напр жение U Q (см. фиг, 6)снимаемое с резистора 10 делител напр жени установки-измен етс пропорционально падению напр жени ХГна батарее импульсных конденсаторов. Напр жени II |д и И ц в начале разр да имеют одинаковые знаки, например отр да-.(54) INSTALLATION FOR MAGNETIC-PULSE TREATMENT labeled deficiency limits the technological capabilities of the specified device. The aim of the invention is to expand the technological capabilities and see the economical processing. This goal is achieved by the fact that an additional current to the load and two low-inductive shunts with controllable switches, one of which is connected between the main and additional current leads, and between the main current leads to the load, are mounted in the discharge circuit. In addition, in the control circuit, two voltage pulse shaping lines are mounted to automatically close at a given time the discharge switches of low-inductance shunts, whose inputs through the switches are connected to a voltage divider and integrating circuit supplied from one of the battery's pulse capacitors . Fig. 1 shows a conventional circuit of the discharge circuit of the installation and a block diagram of the control system of the automatic inclusion of shunts during the discharge of FIG. 2 is a circuit for switching on the load (inductor) when operating in mode I (normal oscillating discharge); in fig. 3 - load switching circuit when operating in mode 11 (unipolar discharge with load shunting at zero value of the discharge current) or in mode 1Y (unipolar discharge with shunting load at the maximum value of the discharge current); in fig. 4 is a circuit for switching on an inductor containing two induction coils in mode 111 (processing of workpieces by magnetic attraction to the inductor); N yes phi 5-9 - diagrams, the installation for processing metals by pressure contains a charging device 1 (see Fig. 1) connected to a battery of pulse capacitors 2, from which two main current leads 3, 4 depart to the load, for example .to the inductor, the main controlled switch 5 high-power pulsed electric currents, connected between the current output, for example 3, and the corresponding output from the battery of the pulse capacitors, the additional current output 6 to the load, the first low-inductive shunt with the controlled switch 7, are connected between nym oonovnym cold end and cold end 6, for example 4, with the second shunt maloivduktivny controllably a switch 8 connected between the main current leading 3 and 4, the control circuit cycle charge-discharge pulse capacitor, the load tori (FIG not shown). A voltage divider made on resistors 9 and 10 and one integrating circuit containing a capacitor 11 and a resistor 12 are connected to a battery of pulse capacitors 2 or at least one pulse capacitor, containing a capacitor 11 and a resistor 12. Integrated circuit outputs and a voltage divider through switches 13, 14 and diodes 15 and 16 are connected to two voltage-generating voltage lines with the same design, which contain blocks 17 and 18, designed to generate short-term voltage pulses at the required discharge times (for example, at running through zero values of the discharge current or voltage drop across the battery of capacitors 2), and blocks 19, 20 of preparation of initiating voltage pulses -9. The output of blocks 19 and 20 are connected respectively to the switches of shunt 7 and 8. Blocks 17 and 18 m from an input amplifier, a differentiating chain, a single vibrator and an output amplifier, which can be assembled, for example, from the elements of logic I, Blocks 18 and .20 contain a controlled diode, a pulse capacitor and: a pulse transformer. The current leads are connected to the coils by the inductors 21, 22, 23. Air gaps, ignitrons, etc. can serve as controlled switches of high-power pulse currents. Current conductors made of metal busbars or coaxial cables can be low-inductive shunts. The installation works as follows. When the battery of capacitors 2 is discharged to the load connected to the terminals 3 and 4 of the installation, the alternating oscillating current tJ flows in the discharge circuit. The nature of its changes in the first approximation can be described by an exponentially decaying sine wave (see Fig 5). Similarly, but with a cd about a quarter of the oscillation period, the voltage drop and 2 (see Fig 6) on the pulse capacitors of the battery change . Simultaneously with current 3 (see, fig. 5), the voltage and. Removed from the integrator circuit capacitor 11 and proportional to it, and the voltage UQ (see fig. 6) removed from the voltage divider resistor 10 change proportional to the voltage drop of the HG battery of the pulse capacitors. The stresses II | d and I c at the beginning of the discharge have the same signs, for example, order yes.

тельные. Таким образом, в зависимости от положений переклю ателей 13 и 14 на диоды 15 и 16 Мгут поступать знакопер&менные напр жени , пропорциональные или разр дному току (см. фиг. 5), если лереключатели установлены в положение А, или падению напр жени на батарее импульсных конденсаторов установки (см. фиг. 6), если переключатели установлены в положение Б.telnye. Thus, depending on the positions of the switches 13 and 14, the diode 15 and 16 signals are received on the diodes & variable voltages proportional to or the discharge current (see Fig. 5), if the switches are set to position A, or to the voltage drop battery pulsed capacitor installation (see Fig. 6), if the switches are set to B.

Диод 15 1фопускает отрицательные и от- о секает положительные V импульсы натф женн . Зпюры напр жений . поступаемых на вход блока 17 с конденсатора 11 интегрируюшей цепочки, показаны на фиг. 5 в, а с резистора 10 делител напр жени - наisDiode 15 1 lets negative and cuts off positive V pulses of nat. Strain guards. supplied to the input of block 17 from the capacitor 11 of the integrating chain, shown in FIG. 5 in, and with the resistor 10 the voltage divider - nais

фиг. бв. В моменты перехода отрицательных импульсов напр жений If)(| через нулевые значени блок 17 вырабатывает кратковременные импульсы напр жений U |7 (см. фиг, 5г н 6г), которые в блоке jl9 преобра-20 зуютс в инициирующие импульсы высоковольтного напр жени (см. . 5д и Вд).FIG. bv At the moments of transition of negative voltage pulses If) (| through zero values, block 17 produces short-term voltage pulses U | 7 (see FIG. 5g and 6g), which in block jl9 is converted into high-voltage triggering pulses (see 5d and hd).

Диод 16 отсекает отрицательные и прсь пускает полс ительные импульсы напр же- 25 НИИ II{0 или И ц. Эпюры напр жений yigr поступаемых на вход блока 18 с конденсатора 11 интегрирующей цепочки, показаны на фиг« 5е, а с резистфа 10 делител напр жени - на фнг. бе. 30The diode 16 cuts the negative and the CRC starts up the field impulses of the voltage of 25 SRI II {0 or And c. The plots of the voltages yigr supplied to the input of the unit 18 from the capacitor 11 of the integrating chain are shown in FIG. 5e, and from the resistor 10 of the voltage divider to fng. be. thirty

В моменты перехода положительных импульсов /напр жений через нулевые значени блок 16 вырабатывает кратковременные импульсы напр женийIJt {g. (см. фиг. 5ж и 35 6ж). которые блоком 20 преобразуютс в инициирующие импульсы высоковольтного напр(жени (см. фиг. 5з и 6з). Импульсы высоковольтного напр жени 1119 преднаэначены дл замыкани включател щунга 7, At the moments of transition of positive pulses / voltages through zero values, block 16 produces short-term pulses of stresses IJt {g. (see Fig. 5zh and 35 6g). which are converted by block 20 into high voltage triggering pulses (see FIGS. 5 and 6). High voltage pulses 1119 are designed to close the pushbutton switch 7,

а импульсы вьюоковольтного напр жени If j.дл замыкани включател шунта 8,And the voltage pulses of the voltage voltage If j. for closing the shunt switch 8,

Мен положени переключателей 13 и 14 можно осуществить следующие основные че- 45 тыре режима работы магнитно-импульсной установки:By changing the position of the switches 13 and 14, the following four basic modes of operation of a magnetic-pulse installation can be implemented:

Режим I. Переключатели 13, 14 (фиг. 1) установлены в нейтральном положении, т. е. ° входы блоков 17, 18 отключены. Индуктор 21 (см. фиг. 2) с обрабатываемой заготоькой (на фиг. не показана) подключен к токовыводам 3, 4., При таких услови х установка предназначена дл обработки заготовок магнитным отталкиванием с помощью колебательных разр дов энергии конденсаторов на систему индуктор-заготовка. Шунты 778 во врем разр да к нагрузке не подключаютс .Mode I. The switches 13, 14 (Fig. 1) are set to the neutral position, i.e. the ° inputs of the blocks 17, 18 are disabled. The inductor 21 (see Fig. 2) with the processed billet (not shown in Fig.) Is connected to the current leads 3, 4. Under these conditions, the installation is designed to treat the workpieces by magnetic repulsion using oscillatory energy discharges of the capacitors to the inductor-billet system . Shunts 778 are not connected to the load during discharge.

Режим II. предназначен дл обработки заготовок магнитным отталкиванием с помощью унипол рных разр дов конденсаторов на сиогему индуктор-заготовка, получаемых путем закорачивани индуктора при переходе разр дного тока в нем через нулевое значение и последующего за этим закорач1шани всей батарей конденсаторов при падейии напр жени на ней до нул . С этой целью дополнительный токовывод 6 (см. (Jwr. 1, 3) подключаетс к основному токовыводу 3, а индуктор 21 (с обрабатываемой загото&кой ) - к основным токовыводам 3 и 4. Переключатель 13 устанавливаетс в положение А, а переключатель 14 - в положение Б (фиг, 1). В течение первого полупериода разр да на блок 17 через переключатель 13 и диод ЗеконденсатораД интегрирующей цепочки поступают отрицательные импульсы напр жени Ф 7J значёни которого пропорциональны разр дному .в индукторе. Со второй четверти периода разр да на блок 18 через переключатель 14 и диод .16 срезистора 10 делител напр жени поступают положительные импульсы натф жени и х фиг. 7) , значени которого пропорциональны падению 1юпр жени 13 ji батарее импульсных конденсаторов установки. При переходе разр дного тока в индукторе и нащэ жени И у-через нулевые значени блоки 17 и 19 вырабатывают кратковременный импульс инициирующего напр жени 1/ (см. фиг. 7), который осуществл ет замыкание включател щунта 7. В результате шунтировани индуктора и резкого снижени индуктивности разр дной цепи перезар женна к этому моменту батаре конденсаторов с бс лее высокой скоростью чем в начале разр да , разр жаетс на сопротивление шунта 7 Токи в индукторе при этом пренебрежимо малы , поскольку полное сопротивление индуктор значительно вьш1е полного сопротивлени шунта. Mode II. It is intended for treating workpieces by magnetic repulsion using unipolar discharges of capacitors on a coherent inductor, obtained by shorting the inductor when the discharge current in it goes through a zero value and then zarachkani the entire capacitor battery with a drop of voltage across it to zero. For this purpose, the additional current terminal 6 (see (Jwr. 1, 3) is connected to the main current terminal 3, and the inductor 21 (with the processed load & koy) to the main current terminals 3 and 4. The switch 13 is set to position A, and the switch 14 - to position B (FIG. 1). During the first half-period of discharge, block 17 through the switch 13 and Zekondensator D diode of the integrating chain receive negative voltage pulses Φ 7J whose values are proportional to the discharge in the inductor. block 18 through switch 1 4 and the diode .16 of the resistor 10 of the voltage divider receive the positive pulses of tension and x (Fig. 7), the values of which are proportional to the fall of 1jr 13 ji to the battery of the pulsed capacitors of the installation. Upon transition of the discharge current in the inductor and flashing, and y through zero values, blocks 17 and 19 produce a short pulse of initiating voltage 1 / (see Fig. 7), which closes the bypass switch 7. As a result of inductor shunting and abrupt reducing the inductance of the discharge circuit is recharged to this point a battery of capacitors with higher speeds than at the beginning of the discharge discharges to the resistance of the shunt 7 The currents in the inductor are negligible because the impedance means but vsh1e impedance shunt.

Claims

Upon reaching the amplitude value of the discharge current in shunt 7 and, accordingly, zero voltage on the battery of capacitors 2, blocks 18 and 2O produce a short-term pulse of initiating voltage 13 2o () which closes the shunt switch 8. If the shunt resistance 8 is small enough compared with the resistance of the shunt 7, then the recharge of the battery of capacitors 2 does not occur, and the energy of the shunt 7 discharges on its own resistance of the shunts 7 p 8 Thus, in this mode, the number of oscillations can be reduced a random current both in the inductor and in the battery of a 1X capacitor, thereby expanding the possibilities for increasing the durability of these elements of the discharge circuit and, consequently, reducing the costs associated with their wear romi Mode III is designed to process workpieces by magnetic attraction inductor For this purpose, an inductor containing at least two series-connected inductors 22 to 23 (see. Fig. 4 is connected to the main current leads 3 and 4, and the coil point is connected to the additional current terminal 6 of the installation. The switches 13, 14 (see Fig. 1) are set to position B. During the first four {Lee discharge of the capacitor banks, the inductor coils 22, 23 simultaneously to the block 17 through the switch 13 and the diode 15 s of the receiver 1O the voltage divider enters the voltage impulse Uaw. -y (8) whose values are proportional to the fall-off voltage and the output voltage on the battery of the installation's pulse capacitors. By comparing the amplitude value of the discharge current tJ -Jjii in the coils of the inductor and, accordingly, zero voltage, AND, on the capacitor bank of the installation and voltage Tj. blocks 17. and 19 produce a short-term HJV initiating voltage pulse TJ | The shunt switch 7 closes. In this case, the coil 23 is shunted and the coil 22 through the shunt 7, mine the coil 23, is connected to the battery of capacitors 2. It is assumed that the full (complex) resistance of the shunt 7 is much less than the resistance of each of the coils 22 and 23 inductor. Under this condition, it is possible, neglecting the redistribution of energy by the coils, to assume that coil 23 is discharged to its own resistance and to resistance of shunt 7, and coil 22 recharges in reverse polarity a battery of capacitors 2, after which the battery of capacitors 2 again discharged to coil 22. Due to the sharp decrease in the discharge inductance of the discharge circuit, the current in the coil 22 decreases at a faster rate than the decay rate that would occur if Coil 23 is bypassed. To block 18, through a switch 14 and a diode 16, a positive impulse voltage tJ-ax in is supplied, the values of which are proportional to the voltage drop V-j on the capacitor bank 2 of the installation. When a voltage of 13 kM passed through a zero value, and the discharge current in the coil 22, respectively, the amplitude value of blocks 18 and 20 produced this short pulse of initiating voltage. FIG. 8), which closes the switch of the shunt 8. As a result, the coil 23 is injected by the a. The energy stored in the coil 23 is discharged to the own resistance of this coil and to the resistances of the shunts 7 and B. There is no re-discharge of the battery of the condensates 2. Currents sLj 3 coils 22 and 23 of the inductor exponentially decay. Since their directions are perpendicular to the polynomials, the total magnetic field in the processing zone of the workpiece is the difference of the magnetic fields of the inductor coils. The magnitude of the total magnetic field decreases exponentially to zero. Thus, in the described discharge mode, the installation allows to exclude oscillations of the magnetic field in the treatment area after it drops to the minimum absolute value and, thus, exclude the possibility of rejects associated with the phenomenon of significant repulsive workpiece from the inductor of the magnetic field pressure, method-3. crimp the workpiece after its distribution. Mode IV is intended for treating workpieces by magnetic repulsion from an elec- trode using contact processing ways and in which the discharge current is passed in the forward direction directly through b | billet, and in the reverse - by a special Electrode located near the billet. In order to increase the durability of the pulse capacitors, a unipolar discharge current pulse is transmitted through the aneKTpO t-3aroTOBKa system, which is obtained by shunting the electrode-preparation system at the maximum amplitude value of the discharge current. To this end, the workpiece electrode system is connected to the main current leads 3, 4 of the installation, and its additional current lead 6 is connected to the main current 3, .1Г1 switch 13 is set to position B, and switch 14 to the neutral position, Shunty-h, The npt procurement system is designed in the same way as the shunting of coil 23 described above in W mode of operation of the installation. The diagrams of the discharge current corresponding to this mode are El. The stresses U2lI, j JJt | j are shown in FIG. 9. Since at the moment of shunting the voltage on the battery of the pulse capacitors of the installation is zero, it does not recharge. The second shunt in this mode does not work. The energy accumulated in the electrode-billet system is discharged to the intrinsic resistance of this system. Since the amplitude values of the discharge current and the magnetic pressure caused by it, as well as the magnitude of the magnetic pressure pulse as a result of the shunting of the system, do not decrease, the efficiency of the deformation process of the workpiece also does not decrease. Thanks to the reboot, conditions are improved; the durability of the pulse capacitors is increased and the costs associated with their wear are reduced. There are also possible other modes of processing by a pulse of a pulsed magnetic field in the described installation, | Osuschestvennye due to various combinations of switch positions; 13, 14 and workload connections to current leads 3, 4, and 6, compared with the standard magnetically pulsed installation of the AShUA YO / 3 model, by introducing the proposed installation with the same level of nominal stored energy, an increase in economic effect is expected 1.5 times, which will be in the year 45 thousand rubles. Claim 1, Installation for metal processing. pressure pulse magnetic ass | containing a charge device, an IC battery of pulsed capacitors, two main current leads, to a load, a main switch of moshny impulse currents and a control circuit, I distinguish with the fact that, in order to expand technological capabilities and increase the efficiency of operation, a bit is mounted in the discharge circuit current output to the load and two low-induced shunt with controllable switches, one of which is connected between the IOCHOB and additional current leads, and the other between the main current leads to the load. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the control circuit of the switches includes two lines of voltage pulse fdrmirovaniya to automatically close at a given moment of discharge switches low-inductive shunts, the inputs of which through switches are connected to a voltage divider and integrate chain, powered by one of the battery's pulse capacitors. Sources of information taken into account in the examination: N9 3426564, cl. 72-56, 1, US Patent 1969.

2. USSR author's certificate No. 262073, cl. B 21 D 26/04, 1968.

9g one

Uio -h

17

4gM.l7

and.

47

Р / 7

Ww

%. / 7

Sx.n / 7

t

%

4lS

8x.18

F

V20

“E.

"R.W

, 2

FIG. 6