CC BY
36
УДК 621.983.044.7.001.24
В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор,
(4872)35-18-32, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
А.Е. Киреева, канд. техн. наук, доц., (4872)35-18-32,
[email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ШТАМПОВКИ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМОЙ РАЗРЯДНОГО ИМПУЛЬСА
Рассмотрена принципиальная возможность интенсификации процесса обжима путем неодновременного включения блоков конденсаторных батарей в разрядную цепь. Установлены зависимости влияния геометрических размеров заготовки, а также параметров магнитно-импульсной установки на величину, характеризующую изменение степени деформации при обжиме трубчатой заготовки при неодновременном включении блоков конденсаторных батарей.
Ключевые слова: индуктор, математическая модель, заготовка, обжим, маг-нитно-импульснаяустановка модульного типа.
В настоящее время наметилась тенденция создания магнитно-импульсных установок модульного типа, каждый модуль которых представляет собой блок из параллельно подключенных конденсаторов, которые через разрядник соединяются с общей шиной магнитно-импульсной установки, подключенной к индуктору. Такая конструкция установки позволяет варьировать количество модулей, изменять энергоемкость установки в довольно широких пределах.
Одной из характерных конструктивных особенностей такого типа установок является то, что в их электрическую схему вводится система синхронизации разряда всех модулей установки. Таким образом, изначально принималось, что одновременный разряд всех блоков конденсаторных батарей является наиболее эффективным с точки зрения достижения максимальных степеней деформации заготовки.
В данной работе на базе разработанной математической модели функционирования системы «установка - индуктор - заготовка» (где в качестве установки рассматривается установка модульного типа) показано, что одновременный разряд всех блоков конденсаторов не является наиболее эффективным вариантом обработки.
Была проведена серия численных экспериментов по оценке влияния неодновременного включения блоков конденсаторных батарей на эффективность процесса трубчатых заготовок. Рассматривался процесс обжима трубчатой заготовки из алюминиевого сплава АМг2М диаметром 27, 57, 87 мм и толщиной 1,2 мм одновитковым, четырехвитковым цилиндрическим, четырехвитковым индуктором-концентратором на пяти типах установок [1].
Принималось, что каждая установка состоит их трех блоков конденсаторных батарей одинаковой энергоемкостью, которые могут разряжаться в различные моменты времени.
Напряжения заряда установок были выбраны таким образом, чтобы при одновременном разряде конденсаторных батарей заготовка деформировалась до постоянной степени деформации (8 %).
Вначале рассматривался вариант, когда все конденсаторные батареи включались одновременно. В дальнейшем рассматривались различные варианты включения трёх блоков конденсаторных батарей, имеющих одинаковую ёмкость, равную 1/3 суммарной ёмкости конденсаторных батарей всей установки.
Были сделаны выводы, что для достижения наилучшего результата необходимо производить очередное подключение конденсаторных батарей в момент времени, когда ускорение достигает максимального значения.
С целью комплексной оценки влияния геометрических размеров заготовки и параметров магнитно-импульсной установки на величину, изменения степени деформации у был проведен численный эксперимент на базе математической модели, представленной в работе [2]:
р — р
у= н о • 100, (1)
ео
где ео - степень деформации заготовки при одновременном включении конденсаторных батарей; р н - степень деформации заготовки при неодновременном включении конденсаторных батарей.
Обработка данных велась с использованием аппарата теории планирования многофакторного эксперимента. Полученные уравнения регрессии позволили построить поверхности и их сечения, которые приведены на рис. 1-3.
Рис. 1. Зависимость у от собственной частоты установки и от диаметра заготовки при обжиме одновитковым индуктором
г1 . МП
Рис. 2. Зависимость у от собственной частоты установки и диаметра заготовки при обжиме цилиндрическим индуктором
Рис. 3. Зависимость у от собственной частоты установки и диаметра заготовки при обжиме индуктором-концентратором
Установлено, что эффективность процесса обжима при неодновременном разряде конденсаторных батарей увеличивается с уменьшением собственной частоты установки и с увеличением диаметра обрабатываемой заготовки, что может привести к увеличению степени деформации от 30.. .70 % в зависимости от типа индуктора.
Список литературы
1. Кухарь В.Д, Желтков В.И., Киреева А.Е. Влияние формы спирали индуктора на процесс обжима трубчатых заготовок // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Вып.5. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. С.28 - 33.
2. Математическая модель обжатия заготовки импульсным магнитным полем / В.И. Желтков [и др.] // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. Вып.3. С.229-234.
V.D. Kuchar, A.E. Kireeva
INTENSIFICATION OF MAGNETIC-PULSE PUNCHING THROUGH CONTROL FORM DISCHARGE PULS
The theoretical possibility of intensifying the process of crimping by the inclusion of non-simultaneous blocks of capacitor banks in the discharge circuit is considered. The dependencies of the influence of the geometric dimensions of the workpiece, as well as the parameters of magnetic-pulse set by the value that characterizes the change in the degree of deformation crimping tubular billet at different times include blocks of capacitor banks are shown.
Key words: inductor, the mathematical model, preparation, crimping, magnetic pulse installation of modular type.
Получено 16.09.11
УДК 621.983.044.7.001.24
В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор,
(4872)35-18-32, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
А.Е. Киреева, канд. техн. наук, доц., (4872)35-18-32,
[email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ИНДУКТОРЕ, ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ШТАМПОВКИ
Разработана математическая модель электромеханических процессов в индукторе для магнитно-импульсной штамповки, учитывающая его спиральность. С ее помощью проведено исследование напряженно-деформированного состояния индуктора, выявлены потенциально опасные сечения и получены распределения компонент тензора напряжений.
Ключевые слова: индуктор, математическая модель, заготовка, обжим, маг-нитно-импульснаяустановка, метод конечных элементов.
Инструментом в операциях магнитно-импульсной штамповки (МИШ) является электромагнитное поле, создаваемое индуктором. В индукторе протекают большие токи, распределенные по сечению весьма неравномерно, соответственно распределены силы и температуры.
Полученные данные о распределении сил использовались при моделировании механических процессов в индукторе. В основу модели были положены следующие предположения: в любой точке индуктора состояние
