CC BY
12
УДК 621.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-475-478
НОВЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ШТАМПОВКИ ИМПУЛЬСНЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
С.С. Яковлев, Б.С. Яковлев
Описываются базовые принципы и методы магнитно-импульсной обработки металлов с указанием преимуществ этого метода и недостатков. Кратко описываются новые ветки разработок устройств для реализации штамповки импульсным магнитным полем. Разработано новое устройство, в основу которого положено воздействие импульсного магнитного поля. Приводится описание нового разработанного метода для возможности проведения разделительных операций при помощи магнитно-импульсной обработки и эластичной среды. Приводится конструкция устройства с описанием его особенностей, конструктивной специфики и уникальности нового устройства для проведения пробивки листового материала, что на данный момент невозможно с помощью исключительно импульсной обработки металлов. Приводятся некоторые достоинства нового устройства и отличии от известных похожих устройств, также выполняющих похожее функциональное назначение. При этом новое устройство позволяет проводить пробивку сразу нескольких отверстий в плоской листовой заготовке за счет инновационной конструкции.
Ключевые слова: магнитно-импульсная обработка металлов, устройство, эластичная среда, обработка металлов давлением, технология.
Магнитно-импульсная обработка металлов является довольно распространенной технологией, что связано с относительно малыми габаритами оборудования, высокой точности обработки, возможность штамповки деталей с уже нанесенными покрытиями. И довольно большое распространение данная технология нашла за счет отсутствия необходимости в крупногабаритном оборудовании.
Причем за счет применения магнитного поля возможно не только на прямую воздействовать на заготовку и через специальные прокладки из материалов, которые хорошо поддаются формоизменению за счет импульсного магнитного поля (т.н. спутники), но и не напрямую [1-3].
В последнее время разработано большое число технологий и устройств для осуществления различных видов штамповки, в основе которых лежит импульсное магнитное поле [4-5], при этом есть устройства, не оказывающие напрямую воздействие на обрабатываемую деталь [6-7]. Что позволяет частично уменьшить необходимость в прессовом оборудовании, так как с помощью таких устройств возможно осуществление некоторых классических операция обработки металлов давлением на установке для магнитно-импульсной обработки металлов, минуя гидравлические и механические пресса. К тому же данные устройства позволяют расширить возможности использования технологии магнитно-импульсной обработки металлов.
Основной особенностью новых разработок является то, что импульсным магнитным полем изменяют форму определенной детали в устройстве, выполняющую роль метательного элемента. Которая, в свою очередь, расширяясь или сужаясь создает давление на эластичную среду. Далее эластичная среда приводит в движение механизмы устройства, осуществляющие штамповку.
В частности, было разработано устройство, использующее магнитное поле для пробивки [8], которое отличается компактностью и отсутствием необходимости в использовании громоздких механических и гидравлических прессов для осуществления процесса пробивки отверстий в листовой заготовке, полосе [9, 10].
Схема устройства
Основным органом, создающим энергию в данном случае, является индуктор 19, который при прохождении через него тока создает импульсное магнитное поле. Созданное поле осуществляет формоизменение деталей 14, а именного полых цилиндрических метательных элементов, один из которых находится снаружи, а другой внутри индуктора. В результате происходит раздача наружного метательного элемента и обжим внутреннего. При этом для того, чтобы метательные элементы не были одноразовыми, они выполнены с продольным разрезом. Метательные элементы 14 окружены эластичной средой, которая при изменении размеров метаемых элементов также деформируется. Эластичная среда находится в контакте с ползушками 20, на которых имеется пуансонодержатель 10. В результате того, что эластичная среда претерпевает повышение давления, то она начиная перемещаться создает давление на ползушки, которые начинают перемещаться в осевом направлении, тем самым перемещая и пуансоны для пробивки 6. В данном случае благодаря данной конфигурации возможно размещение сразу трех пуансонов, которые могут за один импульс создать 3 отверстия в листовой заготовке.
Таким образом новое устройство позволяет при относительно небольших размерах самого устройства и магнитно-импульсной установки проводить пробивку сразу нескольких отверстий в листовой заготовке с высокой скоростью деформации методами применения магнитного импульсного поля.
Список литературы
1. Пасько А.Н. Киреева А.Е., Геча Н.С. Математическая модель, описывающая магнитно-импульсную обработку упругопластических заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 10. С. 30-44.
2. Кухарь В.Д., Киреева А.Е., Сорвина О.В. Калибровка внутренней поверхности трубчатой заготовки давлением импульсного магнитного поля // Вестник машиностроения. 2017. Вып. 9. С. 41-43.
3. Зверев И.В., Проскуряков Н.Е., Черников Д.Г. Моделирование процесса раздачи корпусных деталей специального // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 6. С. 401-406.
476
4. Патент № 2691018 C1 Российская Федерация, МПК B21D 26/14. Устройство для магнитно-импульсной штамповки: № 2019100719: заявл. 10.01.2019: опубл. 07.06.2019 / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, Е.Я. Кудинов, С.Н. Ларин; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ).
5. Патент № 2691012 C1 Российская Федерация, МПК B21D 26/14. Устройство для магнитно-импульсной штамповки: № 2018142979: заявл. 05.12.2018: опубл. 07.06.2019 / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, С.Н. Ларин, В.И. Платонов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ).
6. Патент № 2691020 C1 Российская Федерация, МПК B21D 26/14. Устройство для магнитно-импульсной штамповки: № 2019100720: заявл. 10.01.2019: опубл. 07.06.2019 / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, Е.Я. Кудинов [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ).
7. Патент № 2691013 C1 Российская Федерация, МПК B21D 26/14. Устройство для магнитно-импульсной штамповки: № 2018142971: заявл. 05.12.2018: опубл. 07.06.2019 / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, С.Н. Ларин [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ).
8. Патент № 2692005 C1 Российская Федерация, МПК B21D 26/14. Устройство для магнитно-импульсной штамповки: № 2018142976: заявл. 05.12.2018: опубл. 19.06.2019 / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, А.Е. Киреева [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ).
9. Кухарь В.Д., Маленичев Е.С. Разработка математических моделей для анализа процессов магнитно-импульсной штамповки продольных выступов на трубчатых деталях // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 1. С. 218-223.
10. Ковка и штамповка: справочник: в 4 т. Т.4. Листовая штамповка / под общ. Ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семёнов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
Яковлев Сергей Сергеевич, аспирант, mpf-tula@r ambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Яковлев Борис Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@r ambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
NEW DEVICES FOR STAMPING BY PULSED MAGNETIC FIELD
S.S. Yakovlev, B.S. Yakovlev
The basic principles and methods of magnetic-pulse processing of metals are described, indicating the advantages and disadvantages of this method. Briefly describes the new branches of the development of devices for the implementation of stamping with a pulsed magnetic field. A new device has been developed, which is based on the impact of a pulsed magnetic field. A description is given of a new developed method for the possibility of carrying out separation operations using magnetic pulse processing and an elastic medium. The design of the device is given with a description of its features, design specifics and uniqueness of the new device for punching sheet material, which is currently impossible using only pulse metal processing. Some advantages of the new device and the difference from known similar
devices that also perform a similar functional purpose are given. At the same time, the new device allows punching several holes at once in a flat sheet blank due to an innovative design.
Key words: magnetic-pulse processing of metals, device, elastic medium, metal forming, technology.
Yakovlev Sergey Sergeevich, posygraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Boris Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
