CC BY
87
In this work, established the regularity of the effect of technological parameters on the inhomogeneity of the stress distribution by thickness of details at combining operations of the squeezing operation with thinning and the extrusion of thick-walled tube work-pieces using the finite element method on based software QFORM 2D -3D v. 7.
Key words: Simulation, the extrusion, the combining operations, the squeezing with thinning, inhomogeneity, Bottom Die, Top Die, force, the coefficient of squeezing, the coefficient of thinning, tube workpieces, QFORM 2D - 3D, stress, stress intensity, strain rate.
Nguyen Quoc Huy, postgraduete, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, doctoral, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, OPC "SPA "SPLA V" "
УДК. 621.7, 539.3
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНДУКТОРОВ ДЛЯ ОБЖИМА
ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК
В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева, О.В. Сорвина
В данной статье проведен анализ существующих индукторов для обжима трубчатых заготовок импульсным магнитным полем. Выявлены основные достоинства и недостатки.
Ключевые слова: магнитно-импульсная обработка металлов давлением, раздача, индуктор, заготовка.
Индуктор является основным элементом любой магнитно-импульсной установки и предназначен для непосредственного преобразования предварительно накопленной электрической энергии в конденсаторной батарее в механическую работу деформации [1].
Проведем анализ существующих индукторов для обжима трубчатых заготовок.
В практике магнитно-импульсной обработки металлов на первых шагах экспериментального освоения метода наибольшее распространение получили одновитковые индукторы на "обжим" как наиболее простые в изготовлении, и обладающие достаточной эксплуатационной стойкостью, например индуктор, представленный на рис. 1.
Кольцо индуктора 3 изготавливается на токарном станке из материала необходимой прочности и электропроводности (медь, латунь, берил-лиевая бронза, сталь и др.), на котором по радиусу наносится разрез шири-
ной, не более 1 мм. К торцу кольца привариваются токоповоды 1 , изготовленные из меди, в некоторых случаях (для опытных работ) они могут прикрепляться винтами. Для исключения контакта между токоподводами в разрезе кольца индуктора и по внутреннему рабочему отверстию прокладывается изоляция 2, обычно на основе стеклотекстолита или других прочных электроизоляционных материалов.
Рис.1. Типовая конструкция одновиткового индуктора для обжима: 1 - токоподводы; 2 - изоляция; 3 - кольцо; 4 - глухой паз
Известно, что в области разреза на внутреннем рабочем отверстии имеет место неравномерность электромагнитного поля, которая еще более усугубляется при увеличении наружного диаметра кольца 3 исходя из условий прочности. Для исключения данного недостатка и обеспечения прохождения тока в непосредственной близости от обрабатываемой детали на кольце индуктора наносятся глухие пазы 3, как показано на рис. 2.
а б
Рис. 2. Одновитковый индуктор, протекание токов в конструкции
без пазов (а) и с пазами (б)
Наличие пазов не снижает механической прочности индуктора и обеспечивает достаточную равномерность электромагнитного поля в рабочей зоне индуктора. Для повышения эксплуатационной надежности индуктора и удобства работы с ним индуктор обычно изготавливают совместно с бандажем из технического текстолита или стеклотекстолита. Конструктивное исполнение такого индуктора показано на рис. 3, где токоподводы 1 с рабочим витком 2 размещены в бандаже 3, состоящем из двух половин, стянутых шпильками 4.
Рис. 3. Конструкция одновиткового индуктора: 1 - токопровод; 2 - рабочий виток; 3 - бандаж; 4 - шпилька
В производстве для повышения производительности установок МИУ нашли применение одновитковые многоместные индукторы, которые изготавливаются методом фрезерования из пластин (рис. 4).
Рис. 4. Многоместный одновитковый индуктор:1 - токопровод;
2 - изоляция;3 - рабочие зоны; А - пазы
Следует отметить, что одновитковые индукторы не получили широкого промышленного применения из-за неравномерности создаваемого ими электромагнитного поля и малой собственной индуктивности, что затрудняет их согласование с магнитно-импульсными установками, которые также имеют малую индуктивность. Для улучшения их согласования разработаны и применяются импульсные воздушные трансформаторы, которые в целом снижают кпд процесса на 30-40% и должного распространения не получали.
Наибольшее распространение в промышленном производстве с пользованием МИУ нашли многовитковые индукторы. Для осуществления сборочных операций различных сопрягаемых деталей применяются индукторы с количеством витков 4 до 6. Такие индукторы показывают наилучшее согласование с существующими типами магнитно-импульсных установок. На рис. 5 представлена конструкция такого индуктора.
Рис. 5. Конструкция многовиткового индуктора:1 - токопровод;
2 - токоведущие пластины; 3 - спираль индуктора; 4 - межвитковая изоляция; 5 - цилиндр; 6, 8 - верхняя и нижняя пластины бандажа;
7 - шпилька; 9 - теплоизоляционная пластина
Большую группу в обработке металлов давлением импульсного магнитного поля представляют индукторы с концентраторами электромагнитного поля.
Универсальный многовитковой индуктор с концентратором электромагнитного поля для сборки деталей различного диаметра и различной длиной зоны обработки представлен на рис. 6.
Рис. 6. Конструкция универсального многовиткового индуктора с концентратором электромагнитного поля: 1 - токопровод; 2 - спираль; 3 - изоляция; 4 - разъемная изоляция; 5,6- верхний и нижний бандаж;7- болт; 8 - изоляционный цилиндр
Основным недостатком индукторов со съемными концентраторами
является наличие дополнительных потерь на рассеяние и тепло, возникающее в теле концентратора при размещении его в магнитном поле индуктора. Эти потери тем больше, чем ниже рабочая частота колебаний электромагнитного поля при разряде.
В целях исключения указанных потерь с использованием принципа концентрации электромагнитного поля на заданных участках обработки разработаны и успешно применяются индукторы-концентраторы, совмещенные с основной спиралью индуктора (рис.7).
2 3 4 5 6
Рис. 7. Конструкция «индуктора-концентратора» для сборочных операций: 1 - токопровод; 2 - спираль; 3 - витки-концентраторы;
4,5,9 - изоляция; 6,8 - верхний и нижний бандаж; 7 - болт
Индуктор состоит из токопроводов 1, приваренных к токоприем-ным пластинам спирали 2. Спираль 2 состоит из двух типов витков: витков "балластных" и витков-концентраторов. Витки-концентраторы 3 образуют рабочую зону, где концентрируется максимальный ток, и соответственно, максимальное электромагнитное давление. Такие индукторы применяются в основном для сборочных операций, для сварки с малой зоной обработки.
Список литературы
1. Талалаев А.К. Индукторы и установки для магнитно-импульсной обработки металлов. М.: Информтехника, 1992. 143 с.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, тр1-ы1а@,гатЪ1ег. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., тр/-Ы1а@,гатЪ1ег.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сорвина Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доц., tm@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF EXISTING INDUCTORS FOR CRIMPING TUBULAR WORKPIECES
V.D. Kuchar, A.E. Kireeva, O. V. Sorvina
In this article the analysis of existing inductors for crimping tubular blanks pulsed magnetic field. The main advantages and disadvantages.
Key words: magnetic-pulse treatment of metals pressure distribution, the coil, the workpiece.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, the prorector, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sorvina Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, tm@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИЛОВЫХ
РЕЖИМОВ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫТЯЖКИ В РЕЖИМЕ ПОЛЗУЧЕСТИ
С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко, А. А. Пасынков, В.И. Платонов
Изложены результаты экспериментальных исследований силовых режимов первой и второй операций изотермической комбинированной вытяжки осесимметрич-ных деталей из высокопрочных материалов в режиме ползучести. Выявлено удовлетворительное согласование теоретических и экспериментальных данных (расхождение не превышает 10 %).
Ключевые слова: комбинированная вытяжка, анизотропия, эксперимент, технологические параметры, температура, матрица, пуансон, сила, деформация, ползучесть, напряжение.
Комбинированная вытяжка является одной из распространенной операцией листовой штамповки для изготовления осесимметричных изделий с толстым дном и тонкой стенкой и обычно осуществляется на конических и радиальных матрицах [1 - 3].
В работах [4 - 8] выполнены теоретические исследования первой (рис. 1, а) и последующих (рис. 1, б) операций изотермической комбинированной вытяжки со складкодержателем трансверсально-изотропного материала в конической и радиальной матрицах.
342
