Разновидности магнитно-импульсной обработки

На рис.1 приведены наиболее типичные схемы разрядных контуров установок для магнитно-импульсной обработки материалов.

Рис. 1. Разновидности магнитно-импульсной обработки

Наиболее простые из них - первые две (а,б), в которых обрабатываемая заготовка 3 включается последовательно в цепь разряда, состоящую из заряженного конденсатора С и разрядника Р.

В установке, схема которой показана на рис.1, а электродинамические силы создаются за счет взаимодействия тока в 3 с магнитным полем, созданным током в обратном проводе, проложенном в непосредственной близости от 3. Заготовка или отдельные ее участки движутся в направлении действия электродинамических сил, показанных стрелками. В зависимости от задачи обработки за 3 размещается матрица той или иной формы. Аналогично осуществляются и другие операции магнитно-импульсной обработки. В этом случае вместо 3 включается подвижная мембрана, передающая импульсное давление на предмет обработки или в упругую среду.

Операции обжима заготовок из проводящего материала (формообразование, сборка, прессование материалов внутри заготовки и т.д.) наиболее просто осуществляются на установках, схема которых соответствует показанной на

рис.1 б.

Обратный токопровод выполняется обычно в виде трубки и вместе с 3 образует коаксиальную малоиндуктивную систему. Основным недостатком этого способа обработки являются трудности получения требуемых больших разрядных токов, что связано со сложностями конструктивного выполнения источника тока, и обеспечения контакта токопроводящих проводников с заготовкой.

В установках с индукторами И (рис.1 в) в значительной степени облегчается решение этих проблем. Так, многовитковый индуктор И вместе с 3 образует понижающий трансформатор, и суммарный ток, протекающий по 3, может во много раз превышать ток первичной цепи. С помощью индукторов И осуществляются операции обжима и раздачи (формообразование, сборка, вырубка отверстий, сварка и т.д.) в соответствии со схемами рис.1 в - е (последняя служит для обработки плоских заготовок).

При обработке заготовок с малыми размерами используются концентраторы К магнитного потока (рис.1 д), представляющие собой массивные детали сложной формы из хорошо проводящего и механически прочного материала.

Концентратор имеет не показанную на рис.1 д узкую аксиальную щель и представляет собой незамкнутый виток. Вместе с многовитковым намотанным на него индуктором концентратор образует понижающий трансформатор, а вместе

с заготовкой - трансформатор с коэффициентом трансформации, близким к единице. Металл стенок щели концентратора выполняет функции проводов, соединяющих оба трансформатора.

Электрические схемы замещения разрядных установок, используемые для расчетов переходных процессов, приведены на рис.2.

Рис. 2. Схемы замещения разрядных цепей установок с пропусканием

тока через заготовку (а) с индуктором (б) и концентратором (в)

В них входят внутренние индуктивность и активное сопротивление установок L у и R у, индуктивности и активные сопротивления заготовок L з и R з. При использовании индукторов необходимо учитывать их индуктивности L и и активные

сопротивления R и, а также взаимную индуктивность Mи.з (рис. 2 б).

Наиболее сложной является схема замещения разрядной цепи с концентратором (рис. 2 в). В нее кроме упомянутых элементов входят взаимные индуктивности индуктор-концентратор Mи.к и концентратор-заготовка Мк.з, а также активное сопротивление концентратора Rк, индуктивности участков концентратора, граничащих с обмоткой Lи.к, с заготовкой Lк.з и в щели Lк.

Все эти схемы приводятся к одной, состоящей из последовательно соединенных конденсатора С, заряженного до напряжения U, суммарных индуктивности L и активного сопротивления R.

Разрядный ток в магнитно-импульсных установках имеет колебательный характер. Нелинейности элементов R и L обычно слабо сказываются на форме тока, поэтому он может быть найден из решения переходного процесса для

линейной цепи:

где w = 1/ Ö LC

Электродинамические силы в простейших случаях (например, для установок, показанных на рис. 2, а, б и имеющих схему замещения, приведенную на рис. 2 а) находятся по уравнению

Аналогично можно рассчитать электродинамические силы, действующие на заготовку, при использовании индукторов или концентраторов. Для этого необходимо определить ток в заготовке, что нетрудно сделать при заданном токе

разряда i и известных параметрах схем рис. 2 б, в.

Дата добавления: 2014-01-07