RU187628U1 - Устройство электромагнитной вытяжки и устранения вмятин - Google Patents
Устройство электромагнитной вытяжки и устранения вмятин Download PDFInfo
- Publication number
- RU187628U1 RU187628U1 RU2018130250U RU2018130250U RU187628U1 RU 187628 U1 RU187628 U1 RU 187628U1 RU 2018130250 U RU2018130250 U RU 2018130250U RU 2018130250 U RU2018130250 U RU 2018130250U RU 187628 U1 RU187628 U1 RU 187628U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- primary
- current
- diode
- pulse
- Prior art date
Links
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 19
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F5/00—Coils
- H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике магнитно-импульсной обработки материалов и может быть использовано для формовки тонкостенных металлических деталей и устранения вмятин. Устройство содержит индуктор для создания импульсных магнитных полей в обрабатываемой детали, первичный источник тока, генерирующий преимущественно однополярный медленно изменяющийся первичный импульс тока в индукторе, набор из параллельно включенных вторичных источников тока, создающий последовательность преимущественно однополярных быстро изменяющихся импульсов вторичного тока в течение импульса первичного тока, причем полярность импульсов вторичного импульса тока преимущественно противоположно направлению первичного импульса тока. Отличительным признаком устройства является то, что набор вторичных источников тока подключен к индуктору через неуправляемый разрядник. Также последовательно с каждым вторичным источником включен диод и дроссель с насыщающимся сердечником для развязки вторичных источников между собой. Рабочую головку можно изготовить в виде отдельного перемещаемого узла, возможно снабженного ручками или держателем для фиксации его положения относительно детали. Предлагаемое изобретение позволяет расширить рабочий диапазон и повысить надежность функционирования устройства. Устройство предназначено в основном для устранения вмятин на стальных листах автомобильных кузовов.
Description
Изобретение относится к технике магнитно-импульсной обработки материалов и может быть использовано для формовки тонкостенных металлических деталей и устранения вмятин на металлических элементах.
Известно устройство для деформации металлических тонкостенных деталей импульсным магнитным полем ([1] H.H. Kolm, patent US №3703958, 11/1972), состоящее из электромагнитной системы (в виде двух соленоидов) и двух источников импульсного тока, подключенных к электромагнитной системе. Первый источник тока создает в детали постоянное или медленно изменяющееся магнитное поле, которое проникает через деталь, второй источник тока создает быстро изменяющееся магнитное поле в области детали, которое вызывает интенсивные вихревые токи в металлической детали и ее деформацию. Причем в зависимости от взаимного направления магнитных полей, создаваемых первым и вторым источником тока (или от полярности их тока), характер силы действующей на деталь может быть как отталкивающим от электромагнитной системы, так и притягивающим к ней.
Известно устройство и способ для электромагнитной вытяжки металлических деталей и устранения вмятин на них, предложенные в работе ([2] K.A. Hansen, I.G. Hendrickson, US patent №3998081, 12/1976). Устройство содержит электромагнитную систему, первичный источник тока, подключенный к электромагнитной системе, вторичный источник тока, также подключенный к электромагнитной системе. Электромагнитная система прототипа изготовлена в виде катушки, намотанной проводником электрического тока. Намотка катушки может выполняться различными способами: плоская спираль, многослойная плоская спираль, спирали (в том числе и многослойные), лежащие внескольких плоскостях под углом друг к другу и т.д. Первичный источник тока, нескольких плоскостях под углом друг к другу и т.д. Первичный источник тока, подключенный к электромагнитной системе, создает медленно изменяющийся импульс тока и, соответственно, первичного магнитного поля в области детали. Длительность импульса выбиралась таким образом, чтобы магнитное поле могло проникнуть через проводящую деталь без возникновения заметных пондеромоторных сил в детали. Затем вторичным источником тока генерировался короткий вторичный импульс тока и, соответственно, вторичного магнитного поля. При этом полярность импульса вторичного тока была противоположной первичному, поэтому создаваемое вторичное магнитное поле было преимущественно противоположно по направлению первичному. Длительность вторичного импульса выбиралась так, чтобы вторичный импульс не проникал сквозь металлическую деталь за счет скин-эффекта. При этом магнитной поле между электромагнитной системой и деталью уменьшалось из-за частичной компенсации первичного и вторичного магнитно поля, а за деталью оно оставалось прежним. Это создавало пондеромоторную силу импульсного магнитного поля, притягивающую деталь к электромагнитной системе. Такой способ и устройство на его основе могут эффективно работать для относительно тонкостенных деталей (толщина много меньше характерных размеров вдоль поверхности) с хорошей электропроводностью при использовании сильных магнитных полей (порядка 10 Тл).
Отдельные элементы устройства, предложенного в работе [2] были развиты и уточнены в серии патентов. В работах ([3] K.A. Hansen, I.G. Hendrickson, US patent №4061007, 12/1977), ([4] K.A. Hansen, I.G. Hendrickson, US patent №4127933, 12/1978), ([5] R.F.Olsen, US patent №7068134 B2, 06/2006) и ([6] F.P. Berg, D.B. Smith, US patent №7114242 B2, 10/2006) представлены индукторы в виде катушки, изготовленной из свернутого в рулон плоского проводящего листа с изоляционной прокладкой, причем эти рулоны дополнительно снабжены вырезами для концентрации магнитного потока в области вмятины на обрабатываемой детали. В работе ([7] K.A. Hansen, I.G. Hendrickson, US patent №4986102, 01/1991) использован индуктор, состоящий из двух катушек, включенных последовательно. В работах ([8] P.B. Zieve, US patent №5046345, 09/1991) и ([9] D.B. Smith et al., US patent №6639781, 10/2003) детально описана конструкция источников тока на основе емкостных накопителей энергии, в электрической схеме использованы дополнительные блокирующая индуктивности, включенные последовательно с первичным источником тока для электрической развязки двух источников тока. Также в этих работах применены кроубарные диодные и тиристорные цепи для предотвращения колебательного процесса разряда конденсаторов на индуктивную нагрузку и перезарядки конденсаторов, входящих в источники первичного и вторичного токов. В работах ([10] K.A. Hansen, I.G. Hendrickson, US patent №4148091, 04/1979) и ([11] K.A. Hansen, I.G. Hendrickson, US patent №4116031, 09/1978) электромагнитная система была выполнена в виде двух раздельных катушек с одновитковым концентратором магнитного потока, магнитосвязанным с обеими катушками.
Известны также способ и устройство ([12] O. Gafri, Y. Livshiz, US patent №6630649, 10/2003), где создаются первичное (медленное) и вторичное (быстрое) переменные магнитные поля. Однако их взаимная полярность не определена (колебательный режим).
Наиболее близким устройством для электромагнитной вытяжки металлических деталей и устранения вмятин на них (прототип), является устройство, предложенное в работе ([13] Ю.Б. Кудасов, Устройство и способ для электромагнитной вытяжки и устранения вмятин, патент РФ 2558700, 08/2014). Устройство содержит индуктор, первичный источник тока, подключенный к индуктору через блокирующую индуктивность, набор из параллельно включенных вторичных источников тока, подсоединенный к индуктору, а также контроллер для управления работой узлов устройства. При этом первичный и вторичные источники тока выполнены в виде конденсатора, предварительно заряжаемого зарядным устройством, управляемого коммутатора, включенного последовательно с конденсатором и кроубарной цепи. Первичный источник тока создает в индукторе медленно изменяющийся преимущественно однополярный импульс тока и, соответственно, импульс первичного магнитного поля в области обрабатываемой детали. Длительность импульса выбиралась таким образом, чтобы магнитное поле могло проникнуть через проводящую деталь без возникновения заметных пондеромоторных сил в ней. Вблизи максимума первичного импульса тока вторичные источники генерировали последовательно одиночные короткие вторичные импульсы тока. При этом полярность импульса вторичного тока была преимущественно противоположна первичному, поэтому создаваемое вторичное магнитное поле было также преимущественно противоположно по направлению первичному полю. Длительность вторичного импульса выбиралась так, чтобы вторичный импульс не проникал сквозь металлическую деталь (за счет скин-эффекта). Тогда магнитной поле между индуктором и деталью уменьшалось из-за частичной компенсации первичного и вторичного магнитно поля, а за деталью оно оставалось прежним, что создавало пондеромоторную силу импульсного магнитного поля, притягивающую деталь к индуктору. В работах [13] и ([14] Ю.Б. Кудасов, Д.А. Маслов, О.М. Сурдин, Письма в ЖТФ, Т. 43, С. 10, 2017) было показано, что генерация последовательности вторичных импульсов эффективнее одиночного вторичного импульса, как это было предложено в [2].
В прототипе в качестве кроубарной цепи в источниках тока был выбран диод (диодный столб) в первичном источнике и тиристорный коммутатор для набора вторичных источников. Тиристорный коммутатор в качестве кроубарной цепи снижает эффективность устройства, поскольку, во-первых, он должен быть точно синхронизован с работой вторичных источников по времени, а, во-вторых, тиристор имеет конечное время восстановления после протекания импульса тока (время рассасывания заряда в тиристорной структуре), поэтому вторичные импульсы не могут перекрываться между собой и, более того, должны быть разнесены по времени (пауза должна быть больше времени восстановления). Это снижает функциональные возможности устройства. Использование диодных кроубарных цепей во вторичных источниках невозможно, поскольку в этом случае кроубарная цепь окажется открытой на переднем фронте первичного импульса и будет шунтировать индуктор.
Прототип предназначен, в первую очередь, для устранения вмятин на металлических кузовах автомобилей.
К недостаткам прототипа относится тот факт, что при одновременной работе первичного и вторичных импульсных источников тока на одну нагрузку (индуктор) возникает их взаимное влияние, которое снижает эффективность и надежность работы, а также ограничивает выбор возможных режимов работы.
В связи с этим возникает техническая задача повышения эффективности и надежности, а также расширения функциональных возможностей устройства.
Технический результат заключается в увеличении надежности устройства за счет развязки первичного и вторичных источников тока, повышения эффективности и расширения функциональных возможностей за счет снятия ограничения по времени срабатывания вторичных источников тока, вплоть до частичного перекрывания импульсов по времени.
Технический результат достигается следующим образом. В заявляемом устройстве набор вторичных источников тока соединен с индуктором через неуправляемый коммутатор, разомкнутый в исходном состоянии и переходящий во включенное состояние при достижении порогового напряжения. В качестве такого коммутатора может быть использован неуправляемый разрядник. Напряжение, при котором происходит срабатывание разрядника должно быть, с одной стороны, больше напряжения на индукторе на фронте первичного импульса тока, а, с другой, меньше, чем напряжение на фронте импульсов вторичных источников тока. В этом случае при работе первичного источника разрядник будет в закрытом состоянии до срабатывания вторичных источников, что предотвратит шунтирование индуктора цепями вторичных источников.
Указанное выше условие на напряжение срабатывания неуправляемого разрядника легко достижимо, поскольку скорости нарастания в первичном и вторичных импульсах тока сильно различаются. Так, напряжение на индукторе индуктивностью L определяется скоростью изменения тока I: Отсюда видно, что напряжение на фронте быстрого импульса будет выше пропорционально скорости нарастания тока. Типичное отношение скоростей нарастания тока во вторичном и первичном импульсе составляет около 100. Поэтому амплитуда напряжения на фронте первичного импульса будет примерно на два порядка ниже, чем амплитуда напряжения на фронте вторичного импульса.
Использование неуправляемого коммутатора в цепи между набором вторичных источников тока и индуктором позволяет использовать простые и надежные диодные кроубарные цепи: диод, подключенный параллельно цепи конденсатора и управляемого коммутатора таким образом, чтобы при включении коммутатора и начале разряда конденсатора диод находился в запертом состоянии.
Еще одна проблема, связанная с работой прототипа [13], - это взаимодействие вторичных источников между собой. При работе прототипа вторичные импульсы не должны перекрываться, иначе источники начнут шунтировать друг друга, что резко снизит эффективность и надежность их работы. Более того, между ними должна быть пауза по длительности большая, чем время восстановления закрытого состояния ключа во вторичных источниках (как правило, оно определяется временем рассасывания заряда). Для разрядников это время составляет порядка 100 мкс или более, в быстрых тиристорных ключах - порядка 10 мкс. Устранить эту проблему можно, включив последовательно с каждым вторичным источником тока диоды, так чтобы при срабатывании вторичного источника соответствующий диод находился в открытом состоянии. При этом в цепи между вторичными источниками диоды оказываются включенными встречно, т.е. они полностью развязывают вторичные источники между собой. Поскольку вторичные импульсы имеют крутой фронт, следует предпринять меры по защите диодов от превышения скорости критического нарастания тока в отрытом состоянии и критической скорости нарастания обратного напряжения в закрытом состоянии. Для этого удобно включить последовательно с диодами дроссель с насыщающимся сердечником (неуправляемый магнитный ключ). В начальный момент времени такой дроссель имеет большую индуктивность, препятствуя быстрому увеличению тока в диоде, при достижении тока выше порогового сердечник насыщается, и индуктивное сопротивление дросселя резко уменьшается, при уменьшении тока и переходе диода в закрытое состояние дроссель переходит в состояние с высоким индуктивным сопротивлением и препятствует быстрому нарастанию напряжения.
Индуктор может быть изготовлен в виде (а) обычной проволочной катушки сильных магнитных полей ([14] А.С. Лагутин, В.И. Ожогин, Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперименте, М.: Энергоатомиздат, 1988) или в виде рулона из металлического листа с изолирующей прокладкой со специальными вырезами для концентрации магнитного потока [3-6,13]. Также возможно использование плоских спиральных катушек, в том числе, многослойных и имеющих сложную форму, как это предложено в работе [2]. Для увеличения эффективности электромагнитной системы ее можно оснастить одновитковым концентратором магнитного потока, что широко используется в технике сильных импульсных магнитных полей [14] и, в частности, в магнитно-импульсной обработке материалов ([15] И.В. Белый, С.М. Фертик, Л.Т. Хименко, Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов, Харьков, Вища Школа, 1977). Могут быть использованы концентраторы, примененные в патентах [10,11].
Следует отметить, что для развязки первичного и вторичного источников питания следует использовать блокирующую индуктивность, включенную последовательно с первичным источником [7-9]. Ее величина выбирается таким образом, чтобы блокировать протекание вторичного тока в цепи первичного источника.
Для выправки вмятин на металлическом листе (детали) необходимо иметь поверхность, придающую детали конечную форму [2]. Для этого используется сменный диэлектрический шаблон, поверхность которого со стороны детали имеет поверхность близкую к требуемой форме. Следует учитывать упругую разгрузку детали после импульса, поэтому форма этой поверхности у шаблона не должна обязательно точно совпадать с заданной. Вместо шаблона можно сформировать требуемую форму рабочей поверхности диэлектрической основы, в которую встроен индуктор.
Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 схематично изображено устройство для вытяжки металла и устранения вмятин, на фиг. 2 - формы импульсов первичного, вторичного и полного токов.
Устройство для вытяжки металла и устранения вмятин (фиг. 1) содержит:
(а) двуполярное зарядное устройство 1,
(б) управляемые ключи 2, 3, 4, 5,
(в) первичный источник тока 6, состоящий из конденсаторной батареи 10, тиристорного ключа 14 и кроубарного диода 18,
(г) набор вторичных источников тока 7, 8, 9, каждый из которых состоит из конденсаторной батареи 11, 12, 13, тиристорного ключа 15, 16, 17 и кроубарного диода 19, 20, 21.
(д) блокирующую индуктивность 22,
(е) индуктор 23,
(ж) неуправляемый разрядник 24,
(з) диоды 25, 26, 27,
(и) дроссели с насыщающимися сердечниками 28,29, 30, (к) контроллер 31.
Индуктор 23 в данном примере находится в диэлектрической основе и встроен в рабочую головку. Предварительно рабочая головка 23 должна быть позиционирована относительно обрабатываемой детали таким образом, чтобы устраняемая вмятина оказалась в области концентрации магнитного потока. Рабочая головка должна плотно прилегать к обрабатываемой детали или к шаблону, находящемуся между индуктором и деталью.
Пример выполнения конструкции устройства, представлен на фиг. 1. Зарядное устройство 1 имеет положительное зарядное напряжение 3 кВ и отрицательное зарядное напряжение - 15 кВ. Источники первичного и вторичного тока 6, 7, 8, 9 выполнены на основе емкостных накопителей с тиристорными ключами и кроубарными диодами аналогично работам [8, 9]. Зарядка конденсаторов 10, 11, 12, 13 производится до начала рабочего цикла. Поскольку время зарядки не ограничено, зарядные токи могут быть небольшими (менее 1 А). Поэтому управляемые ключи 3, 4, 5, 6 могут быть выполнены на основе механических релейных коммутаторов с максимальным допустимым напряжением в разомкнутом состоянии до 3 кВ для ключа 2 и до 15 кВ для ключей 3, 4, 5. Конденсатор 10 имеет емкость 10 мФ и максимально допустимое напряжение 3 кВ, конденсаторы 11, 12 и 13 имеют емкости по 1 мкФ при максимально допустимом напряжении 15 кВ. Управляемый ключ 9 выполнен на основе тиристора Т453-630 (32 кл.). Диодный столб из двух диодов ДИ173-5000-22 используется в качестве кроубарного диода 18. Ключи 15, 16, 17 представляют собой тиристорные столбы на основе тиристоров ТБИ371-160 (не ниже 10 кл.) по 16 штук в каждом. Кроубарные диоды 19, 20, 21 выполнены в виде диодных столбов по 4 диода Д123-200-60 в каждом. Диоды 25, 26, 27 выполнены в виде диодных столбов по 4 диода ДЧ423-200-46 с малым временем восстановления. Каждый из дросселей 28, 29, 30 изготовлен на двух U-образных сердечников марки В67345-В1-Х87. Неуправляемый разрядник 24 выполнен на основе газонаплоненного разрядника типа РУ-62 с пороговым напряжением 7 кВ. Балластная индуктивность 22 имеет номинальную индуктивность 60 мкГн и максимально допустимое напряжение 20 кВ.
Индуктор 23 намотан плоской медной лентой толщиной 0,45 мм с прокладкой из каптоновой ленты толщиной 50 мкм (Kapton, фирмы Du Pont) аналогично конструкции катушки в патенте [3] и прототипе [13]. Длина катушки составляет 100 мм, внутренний диаметр - 20 мм, внешний диаметр - 40 мм. Катушка имеет вырез-концентратор магнитного поля, сечение катушки в области максимальной концентрации магнитного потока 20×10 мм2. Эффективная индуктивность электромагнитной системы составляет примерно 27 мкГн для импульса первичного тока и 20 мкГн для вторичного тока (на частоте 50 кГц). Расчет производился по методике ([16] П.Л. Калантаров, Л.А.Цетлин, Расчет индуктивностей (справочная книга), Л.: Энергоатомиздат, 1986). Снижение индуктивности для импульса вторичного тока обусловлено скин-эффектом в детали. Внутренний каркас катушки выполнен из конструкционного стеклотекстолита, снаружи катушка бандажирована высокомодульной высокопрочной параарамидной нитью РУСЛАН, индуктор залит эпоксидным компаундом на основе эпоксидной смолы СЭДМ-3 с наполнителем из пылевидного кварца. В качестве шаблона может быть использован плоский лист конструкционного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Обрабатываемой деталью служит стальной лист (Ст.20) толщиной 0,8 мм, имеющий вмятину линейными размерами не более 20 мм и глубиной до 5 мм. Контроллер 31 выполнен на основе промышленного модульного управляющего комплекса National Instruments.
При подготовке к работе ключи 2, 3, 4, 5 замкнуты, поэтому конденсаторы 10, 11, 12, 13 заряжаются до номинального напряжения зарядных устройств. Непосредственно перед рабочим циклом контроллер размыкает ключи 3, 4, 5, 6.
Рабочий цикл начинается включением тиристорного ключа 14. Конденсатор 10 через блокировочную индуктивность 22 разряжается на катушку индуктор 23 и создает в ней первичный ток. По достижении максимума первичного тока, включается кроубарный диод 18, что предотвращает переполюсовку напряжения на конденсаторе 8. Поскольку напряжение, возникающее на неуправляемом разряднике 24, ниже напряжения срабатывания, он остается в разомкнутом состоянии. Длительность импульса первичного тока составляет около t1=4 мс (см. фиг. 2). Максимальное первичное магнитное поле в области детали составляет около 8 Тл, при первичном токе 20 кА. Глубина скин-слоя стали Ст.20 на частоте 100 Гц составляет более 20 мм [15], поэтому первичное магнитное поле практически полностью проникает через деталь без заметного ослабления и не деформируя деталь. Вблизи максимума первичного магнитного поля контроллер включает последовательно тиристорные ключи 15, 16 и 17 с интервалами 80 мкс. При этом генерируется последовательность импульсов вторичного тока, который в индукторе имеет направление противоположное первичному. Поскольку напряжение на фронте вторичных импульсов тока превышает напряжение срабатывания неуправляемого разрядника 24, происходит его включение. Вблизи максимума тока каждого из вторичных импульсов включается соответствующий кроубарный диод 19, 20, 21 и переводит разряд вторичного источника в апериодический режим. Длительность каждого импульса составляет около с t2=70 мкс (см. фиг. 2) при фронте менее 10 мкс. Поскольку индуктивность катушки 23 много меньше индуктивности блокировочной индуктивности 22, вторичный ток практически полностью протекает через катушку 23. Амплитуда вторичного тока в ней составляет не менее 3 кА, а амплитуда вторичного магнитного поля не менее 1,3 Тл. На фиг. 2 показаны схематично импульс первичного тока I1, импульсы генераторов одиночных импульсов I21, I22, I23 и импульс полного тока в катушке электромагнитной системы I. В отличие от прототипа вторичные импульсы могут генерироваться с произвольными паузами (или без них) и даже могут частично перекрываться.
Глубина скин-слоя стали Ст.20 на частоте 50 кГц составляет 0,85 мм, поэтому вторичное магнитное поле эффективно создает индукционные токи и деформирует деталь. Предполагая, что вторичное поле полностью экранируется деталью, а первичное полностью проникает через деталь и что линии индукции магнитного поля параллельны поверхности детали, магнитное давление на поверхность детали можно оценить как Р=7 МПа [13,14]. Внутреннее напряжение на краю деформируемой области в детали может быть рассчитано по стандартным выражениям: для круглой пластинки радиуса а и толщины h шарнирно опертой по краю ([17] И.А. Биргер, Р.Р. Мавлютов, Сопротивление материалов, М.: Наука, 1986). При размерах а=10 мм, h=0,8 мм максимальное радиальное напряжение составляет более 1000 МПа, что значительно превышает предел текучести стали Ст.20. Поэтому на каждом импульсе из последовательности вторичных импульсов будет происходить пластическая деформация детали.
Отметим, что масса индуктора составляет около 1 кг, что позволяет выполнить рабочую головку в виде отдельно перемещаемого и даже переносимого узла.
Claims (7)
1. Устройство электромагнитной вытяжки и устранения вмятин, содержащее индуктор, создающий импульсное магнитное поле в обрабатываемой детали, первичный источник тока, генерирующий преимущественно однополярный медленно изменяющийся первичный импульс тока и подключенный через блокирующую индуктивность к индуктору, набор из параллельно включенных вторичных источников тока, подсоединенный к индуктору и создающий последовательность преимущественно однополярных быстро изменяющихся импульсов вторичного тока в течение импульса первичного тока, контроллер для управления и синхронизации работы узлов устройства, причем полярность импульсов вторичного тока в индукторе создается преимущественно противоположно полярности первичного импульса тока в индукторе, а первичный и вторичные источники тока выполнены в виде конденсатора, предварительно заряжаемого зарядным устройством, управляемого коммутатора, включенного последовательно с конденсатором, и диода, подключенного параллельно цепи конденсатор - управляемый коммутатор таким образом, чтобы при включении коммутатора и начале разряда конденсатора диод находился в запертом состоянии, отличающееся тем, что набор вторичных источников подключается к индуктору через неуправляемый коммутатор, разомкнутый в исходном состоянии и переходящий во включенное состояние при достижении порогового напряжения.
2. Устройство по п. 1, содержащее концентратор магнитного потока в индукторе.
3. Устройство по п. 1, в котором последовательно выходу каждого вторичного источника тока включена цепь, содержащая последовательно включенные диод или диодный столб и дроссель с сердечником, причем полярность подключения диода выбрана так, чтобы на начальном этапе разряда конденсатора во вторичном источнике диод находился в открытом состоянии, а сердечник дросселя переходил в насыщенное состояние.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, содержащее диэлектрический шаблон, который установлен между индуктором и обрабатываемой деталью, и форма поверхности которого со стороны детали примерно соответствует требуемой конечной форме обрабатываемой детали.
5. Устройство по любому из пп. 1-3, содержащее диэлектрическую основу, в которую встроен индуктор, причем форма рабочей поверхности диэлектрической основы, прилегающей к обрабатываемой детали, примерно соответствует требуемой конечной форме обрабатываемой детали.
6. Устройство по любому из пп. 1-3, содержащее рабочую головку, в которой размещен индуктор и которая выполнена в виде отдельного перемещаемого узла, снабженного ручками или держателем для фиксации его положения относительно детали.
7. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором в качестве неуправляемого коммутатора используется неуправляемый разрядник.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130250U RU187628U1 (ru) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | Устройство электромагнитной вытяжки и устранения вмятин |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130250U RU187628U1 (ru) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | Устройство электромагнитной вытяжки и устранения вмятин |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU187628U1 true RU187628U1 (ru) | 2019-03-14 |
Family
ID=65759000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018130250U RU187628U1 (ru) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | Устройство электромагнитной вытяжки и устранения вмятин |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU187628U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU728695A3 (ru) * | 1976-12-20 | 1980-04-15 | Дзе Боинг Компани (Фирма) | Устройство дл электромагнитного выправлени вм тин в электропроводных материалах |
US4986102A (en) * | 1989-05-23 | 1991-01-22 | The Boeing Company | Electromagnetic dent remover with tapped work coil |
US6630649B1 (en) * | 1998-06-14 | 2003-10-07 | Oren Gafri | Inducing physical changes in metal objects |
RU2013108334A (ru) * | 2013-02-25 | 2014-08-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Саровские Магнитные Технологии" | Устройство и способ для электромагнитной вытяжки и устранения вмятин |
-
2018
- 2018-08-20 RU RU2018130250U patent/RU187628U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU728695A3 (ru) * | 1976-12-20 | 1980-04-15 | Дзе Боинг Компани (Фирма) | Устройство дл электромагнитного выправлени вм тин в электропроводных материалах |
US4986102A (en) * | 1989-05-23 | 1991-01-22 | The Boeing Company | Electromagnetic dent remover with tapped work coil |
US6630649B1 (en) * | 1998-06-14 | 2003-10-07 | Oren Gafri | Inducing physical changes in metal objects |
RU2013108334A (ru) * | 2013-02-25 | 2014-08-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Саровские Магнитные Технологии" | Устройство и способ для электромагнитной вытяжки и устранения вмятин |
RU2558700C2 (ru) * | 2013-02-25 | 2015-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Саровские Магнитные Технологии" | Устройство и способ для электромагнитной вытяжки и устранения вмятин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lyubutin et al. | Repetitive nanosecond all-solid-state pulsers based on SOS diodes | |
Zabihi et al. | A new family of Marx generators based on commutation circuits | |
CN109360708B (zh) | 一种三相全波整流超低频退磁装置 | |
US3251974A (en) | Metal forming apparatus | |
RU2558700C2 (ru) | Устройство и способ для электромагнитной вытяжки и устранения вмятин | |
RU187628U1 (ru) | Устройство электромагнитной вытяжки и устранения вмятин | |
US4642476A (en) | Reversing-counterpulse repetitive-pulse inductive storage circuit | |
US6728284B1 (en) | High power solid state laser modulator | |
Batygin et al. | The main inventions for technologies of the magnetic-pulsed attraction of the sheet metals. A brief review | |
CN109192437B (zh) | 一种三相全波整流超低频退磁方法 | |
CN111313738A (zh) | 用于提供高压脉冲的高压发生器和高频发生器 | |
Aso et al. | Inductive pulsed-power supply with Marx generator methodology | |
RU2459395C1 (ru) | Линейный индукционный ускоритель | |
RU2305379C1 (ru) | Генератор высоковольтных линейно нарастающих импульсов микросекундной длительности | |
Shimo et al. | Bipolar Pulse Current Magnetizer for Driving a Magnetization Reversal Motor | |
US7482786B2 (en) | Electric discharger using semiconductor switch | |
RU2303338C1 (ru) | Генератор высоковольтных линейно-спадающих импульсов микросекундной длительности | |
RU2231937C1 (ru) | Линейный индукционный ускоритель | |
RU2126763C1 (ru) | Устройство для деформации конструкции и окружающей ее среды | |
RU2265973C1 (ru) | Линейный индукционный ускоритель | |
Liebfried et al. | Augmented railgun with integrated XRAM current multiplication | |
RU2631969C2 (ru) | Генератор импульсов тока | |
RU2113324C1 (ru) | Генератор импульсов для электроэрозионной обработки | |
RU57532U1 (ru) | Автономный высоковольтный комплекс | |
RU2185041C1 (ru) | Линейный индукционный ускоритель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190401 |