SU902921A1

SU902921A1 - Inductor for magnetic-pulse treating of metals

Info

Publication number: SU902921A1
Application number: SU792820587A
Authority: SU
Inventors: Игорь Васильевич Белый; Петр Максимович Пшиков; Виктор Александрович Матвейчук
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. В.И. Ленина
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1982-02-07

Description

(5) ИНДУКТОР ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ(5) INDUCTOR FOR MAGNETIC AND PULSED TREATMENT OF METALS

1one

Изобретение относитс к области обработки металлов давлением, а именно j к устройствам дл обработки металлов давлением импульсного магнитного пол . Преимущественно изобретение может быть использовано в устройствах , где через индуктор за доли секунды проход т серии мощных импульсов тОка Ц .The invention relates to the field of metal forming, namely, j to metal pressure devices of a pulsed magnetic field. Advantageously, the invention can be used in devices where a series of powerful pulses of current C pass through an inductor in a fraction of a second.

Известен индуктор дл магнитно- j импульсной обработки металлов, содержащий соленоидальный токопровод с толщиной, большей токового скин-сло , и осевое отверстие дл размещени заготовки 12.15A known inductor for magnetic pulsed metal processing, containing a solenoidal conductor with a thickness greater than the current skin layer, and an axial hole for accommodating the workpiece 12.15

Недостатком известного устройства вл етс снижение его стойкости. Это объ сн етс тем, что при прохождении через индуктор серии мощных импульсов тока вследствие высокой плотное- о ти тока, обусловленной толщиной скинсло , поверхностный слой токопровода индуктора весьма сильно разогреваетс (вплоть до температуры плавлени ) . Это снижает стойкость индуктора . В пазу между импульсами за . счет теплопроводности токовый скинслой может охлаждатьс остальной массой токопровода. Однако такое одностороннее охлаждение недостаточно эффективно.A disadvantage of the known device is the reduction of its durability. This is due to the fact that when a series of powerful current pulses passes through the inductor due to the high current density due to the skin layer thickness, the surface layer of the inductor conductor is very strongly heated (up to the melting temperature). This reduces the resistance of the inductor. In the groove between the pulses behind. the heat conduction current-skinnier can be cooled by the rest of the current conductor mass. However, such one-sided cooling is not effective enough.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по техническому решению вл етс известный индуктор дл магнитно-импульсной обработки металлов , содержащий одновитковый токопровод с толщиной, большей токового скин-сло , и осевое отверстие дл размещени заготовки З.The closest to the proposed device according to the technical solution is the well-known inductor for magnetic-pulse metal processing, which contains a single-turn conductor with a thickness greater than the current skin layer, and an axial hole for accommodating the workpiece Z.

Недостатком этого известного устройства - прототипа вл етс недостаточна его стойкость. Это объ сн етс тем, что при пропускании через индуктор серии мощных импульсов тока из-за значительной плотности тока, обусловленной толщиной скин-сло , поверхностный слой токопровода индуктора сильно разогреваетс и можетThe disadvantage of this known prototype device is its insufficient durability. This is due to the fact that when a series of high-power current pulses is passed through the inductor due to the considerable current density due to the thickness of the skin layer, the surface layer of the inductor's conductor is very hot and can

390292390292

остигать температуры плавлени . В езультате этого снижаетс стойкость . ндуктора.reach melting point. As a result, durability is reduced. nduktora.

Целью изобретени вл етс увеличение стойкости индуктора,sThe aim of the invention is to increase the resistance of the inductor, s

Поставленна цель достигаетс тем, что в индукторе дл магнитно-импульсной обработки металлов, содержащем токопровод с осевым отверстием дл размещени заготовки, токопровод вы- to полнен в виде навитой в спираль Архимеда ленты толщиной не более, чем олщина токового скин-сло , а дл лучшени отвода тепла от токопровоa , индуктор снабжен закрепленными по 15 боим торцам спирали на каждом витке ее ребрами, расход щимис на коус и увеличивающимис в поперечном сечении к свободным концам, а также расположенными с двух торцов токо- М провода изготовленными из ферромагнитного материала бобинами с коническими пазами дл размещени ребер с центральными отверсти ми, соосными отверстию в токопроводе. 2$The goal is achieved by the fact that in an inductor for magnetic-pulse metal processing, which contains a conductor with an axial hole to accommodate the workpiece, the conductor is made in the form of a tape wound in an Archimedes spiral with a thickness no more than the thickness of the current skin layer. heat removal from the conductor, the inductor is equipped with fixed at 15 fighting ends of the helix at each turn of its edges, diverging on the coos and increasing in cross section to the free ends, as well as current from two ends otovlennymi of ferromagnetic material reels with conical recesses for receiving edges with central openings coaxial opening in the conductor. $ 2

Дл магнитно-импульсной обработки заготовки над ее поверхностью в заданной зоне надо создать определенной величины ток. В устройстве-прототипе такой ток протекает по одно- 30 му скин-слою, поэтому плотность тока в токопроводе велика и он сильно нагреваетс . Благодар выполнению токопровода в виде спирали. Архимеда с толщиной не более, чем толщина то- 35 кового скин-сло , тот же самый ток протекает по нескольким скин-сло м (в зависимости от числа витков спиpa/jn ) , т.е. тот же самый ток проходит по большому сечению. В результате 40. этого плотность, тока в токопроводе снижаетс , в соответственно и уменьшаетс нагрев токопровода. Охлаждение токопровода между импульсами идет с двух сторон за счет ребер, 45 которыми он снабжён. Стеканйе тока на рёбра предотвращает ферромагнитный материал, в пазах которого они расположены.For magnetic-pulse processing of the workpiece above its surface in a given zone, a certain amount of current must be created. In the prototype device, such a current flows through one skin layer, therefore, the current density in the conductor is large and it is very hot. Thanks to the conductor in the form of a spiral. Archimedes with a thickness of not more than the thickness of the current skin layer, the same current flows through several skin layers (depending on the number of turns of the spiral / jn), i.e. the same current passes through a large section. As a result of 40. of this density, the current in the conductor decreases, respectively, and the heating of the conductor decreases. The current between the pulses is cooled from two sides at the expense of the ribs, 45 with which it is supplied. The glass of the current on the ribs prevents the ferromagnetic material in the grooves of which they are located.

На чертеже изображен осевой раз- JQ рез предлагаемого индуктора.The drawing shows an axial section of the proposed inductor JQ.

Индуктор содержит токопровод 1, выполненный в виде cnHpaJW Архимеда Толщина токопровода t равна или мень ше толщины токового скин-сло . Индуктор имеет осевое отверстие 2 дл размещени заготовки 3. По обе стороны от токопровода 1 расположены ребра . Они могут быть выполнены какThe inductor contains a conductor 1, made in the form of Archimedes cnHpaJW The thickness of the conductor t is equal to or less than the thickness of the current skin layer. The inductor has an axial hole 2 for accommodating the workpiece 3. On either side of the conductor 1 are ribs. They can be executed as

1414

зацело с токопроводом 1, так и присоединены , например приварены, к нему . Каждое ребро расположено в соответствующем пазу 5 ферромагнитны бобин 6. Ребра 4 могут быть снабжены трубкой 7 дл прогонки охлаждающей жидкости, например, воды.wholly with the conductor 1, and attached, for example welded, to it. Each rib is located in the corresponding groove 5 of the ferromagnetic reels 6. The ribs 4 can be provided with a tube 7 for running coolant, for example, water.

Индуктор работает следующим образом .The inductor works as follows.

Через токопровод 1 пропускают серию мощных импульсов тока. В результате того, что ток проходит по нескольким , виткам спирали Архимеда, плоность тока в индукторе снижаетс ,Это объ сн етс тем, что суммарное сечение через которое течет ток, увеличиваетс . Благодар снижению плотности тока уменьшаетс выдел емое в токопроводе 1 тепло. В peзyльtaтe индуктор значительно меньше нагреваетс . В то же врем от каждого витка токоп{ювода 1 в заготовке 3 индуцируе с ток.Коэффициент св зи каждого витка токопровода 1 с заготовкой 3 заметно не снижаетс , так как толщина токопровода 1 не больше толщины токового скин-сло . Растекание импульсного тока по ребрам k предотвращаетс тем, что они помещены в пазы 5 бобин 6. Благодар большому магнитному сопротивлению, обеспечивающемус ферромагнитным материалом бобин 6, весь импульсный ток протекает по токопроводу 1 индуктора. В паузе между импульсами тока тепло, выделившеес в токопроводе t, отвод1«тс с обеих сторон за счет теплопроводности ребрами 4. При выполнении большого числа операций между операци ми ребра могут охлаждатьс водой, протекающей по трубке 7.A series of powerful current pulses is passed through the conductor 1. As a result of the current passing through several turns of the Archimedes helix, the current flow in the inductor decreases, This is due to the fact that the total cross section through which the current flows increases. By reducing the current density, the heat generated in the conductor 1 is reduced. In the output the inductor heats up significantly less. At the same time, from each turn of the tokop {water lead 1 in the workpiece 3 is induced with a current. The coupling coefficient of each turn of the conductor 1 with the workpiece 3 is not noticeably reduced, since the thickness of the conductor 1 is no more than the thickness of the current skin layer. The spreading of the pulsed current along the edges k is prevented by the fact that they are placed in the grooves 5 of the bobbins 6. Due to the large magnetic resistance provided by the ferromagnetic material of the bobbins 6, all the pulsed current flows through the conductor 1 of the inductor. In the pause between the current pulses, the heat released in the conductor t, the tap 1 "TC on both sides due to the thermal conductivity of the ribs 4. When performing a large number of operations between operations, the ribs can be cooled with water flowing through the tube 7.

Предложенный индуктор по сравнению с известным имеет большую стойкость благодар тому, что снижаетс плотность тока. Снижение плотности тока обеспечиваетс увеличением сечени , через которое проходит ток, за счет выполнени токопровода в виде спирали Архимеда толщиной не более , чем толщина токового.скии-сло . Увеличение стойкости также обеспечиваетс снабжением такопровода ребрами по обе стороны, каждое из которых располагаетс в пазу ферромагнитного материала.The proposed inductor, in comparison with the known, has a greater durability due to the fact that the current density decreases. A decrease in the current density is provided by an increase in the cross section through which the current passes, by making the conductor in the form of an Archimedes spiral with a thickness of no more than the thickness of the current-layer. Increased durability is also provided by supplying the pipeline with ribs on both sides, each of which is located in the groove of the ferromagnetic material.

Ожидаемый экономический эффект от внедрени изобретени может быть по лучен за счет того,что при помощи предлагаемого индуктора в результаThe expected economic effect from the implementation of the invention can be obtained due to the fact that with the help of the proposed inductor

Claims

Claim

1. An inductor for magneto-pulsed metal processing, containing a current lead with an axial hole for placing a workpiece, characterized in that, in order to increase the resistance of the inductor, the current lead is made in the form of a tape wound into an Archimedes spiral no more than the thickness of the current skin layer.

2. Inductor by π. 1, characterized in that, in order to improve heat removal from the current lead, it is equipped with ribs fixed at both ends of the spiral on each coil, diverging on a cone and increasing in cross section to the free ends, as well as races ⁵ reels laid from two ends of the current lead made of ferromagnetic material with conical grooves to accommodate the ribs and with central holes coaxial with the ^0th hole in the current lead.