CC BY
41
ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.983.044.7.001.24
В.И. Желтков, д-р. техн. наук, проф., (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
A.Е.Киреева, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
B.Д.Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор, (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ
РАБОТЫ ИНДУКТОРОВ ДЛЯ ОБЖИМА
ПРИ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ
Представлены результаты исследования оценки влияния диаметра индуктора, толщины обрабатываемой заготовки, частоты разрядного тока и геометрии спирали на температурные условия работы индуктора.
Ключевые слова: индуктор, обжим, температура, магнитно-импульсная штамповка.
В процессе разряда магнитно-импульсной установки по спирали индуктора течет импульсный ток высокой плотности, что приводит к её нагреву. При этом температура нагрева зависит от материала спирали и заготовки, диаметра индуктора, толщины обрабатываемой заготовки, частоты разрядного тока и геометрии спирали.
С целью комплексной оценки влияния всех вышеперечисленных факторов на температурные условия работы индуктора был проведен численный эксперимент на базе математической модели, представленной в работе [1].Эксперимент сводился к определению температуры наиболее близких к заготовке элементов спирали индуктора в момент максимального значения импульсного тока и в момент окончания разряда магнитноимпульсной установки.
Рассматривались индукторы трех типов: одновитковый, четырёх-витковый цилиндрический и четырёхвитковый индуктор-концентратор [2]. Моделировался процесс обжима тонкостенной трубчатой заготовки из алюминиевого сплава АМГ2М.
Используя результаты предварительных экспериментов в качестве варьируемых входных факторов, были выбраны: диаметр индуктора D; собственная частота установки f.
Задача сводится к построению вторичной математической модели зависимости температур от диаметра индуктора и собственной частоты установки, при различных значениях толщины заготовки (0,6; 1,2; 1,8 мм) и формы спирали индуктора.
Предварительный расчет показал, что эти зависимости носят нелинейный характер и для их описания была использована полиномиальная зависимость третьего порядка
2 2 2 3
y = bo + blxl + b2Х2 + bi2*1*2 + bllXl + b22*2 + b\2*1*2 + b22*2 - (1) где y - значение выходного параметра (функции отклика); bo,bj,Ьц, bij - коэффициенты регрессии; Xj,Xj - кодированные значения
входных параметров.
Расчеты были проведены по полному факторному эксперименту. В табл. 1 и табл. 2 приведены уровни фактора, соответствующие реальным значениям диаметров индукторов и собственным частотам установок.
Таблица 1
Уровни факторов и интервалы варьирования по диаметрам заготовок
Область эксперимента Натуральное значение фактора D, мм Кодированное значение фактора Xi
Основной уровень 60 0
Интервал варьирования 30 2
Нижний уровень 30 -1
Верхний уровень 90 +1
Таблица 2
Уровни факторов по значениям собственной частоты установки
Область эксперимента - уровни Натуральное значение фактораf Гц Кодированное значение фактора X2
Нижний 7857 -1
Промежуточный 1 35142 -0,5
Промежуточный 2 62428 0
Промежуточный 3 89714 0,5
Верхний 117000 +1
so
Необходимые расчеты по определению коэффициентов уравнения (1) были выполнены по программе Я2_8. С учетом рассчитанных коэффициентов уравнений регрессии для определения температуры в момент максимального значения импульса тока Т' и температуры после окончания разряда магнитно-импульсной установки Т с помощью программного комплекса ЫайаЬ были построены поверхности и их сечения (рис. 1, 2).
в
Рис. 1. Зависимость температуры Т от диаметра индуктора и собственной частоты установки при толщине заготовки 1,8 мм: а - одновиткового; б - цилиндрического; в - индуктора-концентратора
в
Рис. 2. Зависимость температуры Т от диаметра индуктора и собственной частоты установки при толщине заготовки 1,2 мм: а - одновиткового; б - цилиндрического; в - индуктора-концентратора
Анализ полученных результатов позволил установить, что с увеличением диаметра индуктора и толщины обрабатываемой заготовки значения температур возрастают. При этом влияние частоты на значения температуры не однозначно. В районе частот 40600...51514 Гц температура
пр и максимально м токе стремится к минимуму. Причем этот минимум наиболее резко проявляется с увеличением толщины заготовки. Аналогичная картина по абсолютной температуре проявляется в диапазоне 62428.. .51514 Гц, причем наиболее ярко минимум выражен для индуктора-концентратора.
Список литературы
1. Желтков В.И. Математическая модель обжатия заготовки импульсным магнитным полем / В.И. Желтков [и др.] // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула, 2008. Вып. 3. С. 229-234.
2. Киреева А.Е. Оценка эффективности индуктора для обжима / А.Е. Киреева [и др.] // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики Тула, 2004. Вып. 1. С. 77-81.
V. Zheltkov, A. Kireeva, V. Kuhar
Design technique of temperature working conditions of upsetting inductors in conditions of magnetic-impulsive metalworking
Investigations results of impact assessment estimation of the inductor’s diameter, work’s thickness, electric current’s frequency and concertina wire’s geometry on the temperature working conditions of inductors are given.
Получено 07.04.09
УДК 621.983
Д.В. Евдокимов, асп., (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ДВУХОСНОМ РАСТЯЖЕНИИ
Предлагается оценивать способность деформируемого металла к глубокой вытяжке испытанием на предельную деформацию по методу Эриксена на образцах с нанесенной делительной сеткой. В качестве примера анализируется листовой алюминий А5.
Ключевые слова: пластичность, двухосное растяжение, алюминиевый сплав, выпучивание.
Выбор режимов деформирования при глубокой вытяжке формируется справочными материалами, а обосновывается испытанием используемого материала на технологическую пробу. Существуют несколько видов испытаний металла, как, например, способы Джовиньо, Олсена, Фукуи, Эриксена и др., требующие специальных приборов и оснастки [1, 2]. Они более полноценно отображают условия производственного деформирова-
