Анализ существующих индукторов для раздачи трубчатых заготовок

ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

УДК. 621.7, 539.3

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНДУКТОРОВ ДЛЯ РАЗДАЧИ

ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК

В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева, О.В. Сорвина

В данной статье проведен анализ существующих индукторов для раздачи 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 раздачи трубчатых заготовок.

Процесс работы индукторов для раздачи трубчатых заготовок в основном зависит и значительно усложняется действием эффекта близости, поверхностного эффекта и кольцевого эффекта в системе "индуктор-заготовка".

Ограничение размеров разрабатываемых индукторов раздачи внутренними размерами обрабатываемых трубчатых заготовок не позволяет создать высокопрочные и надежные индукторы, подобные индукторам обжима.

Для индукторов раздачи малого диаметра (не более 50-60 мм) из-за воздействия поверхностного эффекта, эффекта близости и кольцевого эф-

фекта давление магнитного поля внутри спирали значительно превышает давление в зазоре между индуктором и заготовкой. Такое распределение давлений отрицательно сказывается на работе индукторов раздачи по причине воздействия сильных растягивающих усилий во время действия импульса тока. Одним из известных и эффективных направлений повышения стойкости индукторов, особенно для обжима, является увеличение радиального размера витков индуктора. Для индукторов раздачи увеличение радиального размера витков спирали индуктора приводит к уменьшению внутреннего радиуса спирали и, как следствие, уменьшению плотности разрядного тока в наружных слоях и его увеличению на внутренних слоях спирали индуктора. Такое распределение разрядного тока еще больше увеличивает результирующее давление, разрывающее спираль. Вследствие особенностей, присущих технологической схеме обработки трубчатых деталей метолом раздачи, получение максимального кпд невозможно при применении наружного бандажирования спирали индуктора, так как это приведет к увеличению зазора между индуктором и заготовкой и снижению плотности электромагнитного поля в зазоре.

В практике магнитно-импульсной обработки трубчатых заготовок находят все большее распространение индукторы раздачи, спирали которых изготовлены из бериллиевой бронзы, стали 65Г, 60С2ВА и различных композиционных материалов, имеющих высокую прочность.

Типовая конструкция одновиткового индуктора раздачи приведена на рис. 1.

Рис. 1. Конструкция одновиткового индуктора раздачи:

1 - токоведущее кольцо; 2 - токопроводящие шины; 3 - листовая изоляция; 4 - прижимной диск; 5 - изоляция; 6 - изолятор; 7 - болты; В - сквозной разрез

Одновитковые индукторы применяются в основном для обработки малых по длине участков трубчатых заготовок, не требующих высокой

точности обработки. Существенным недостатком этих индукторов является не равномерность поля по окружности и соответственно уменьшение давление в зоне разреза по образующей, что приводит к неравномерной раздаче трубы, особенно при больших деформациях.

Типовая конструкция многовиткового индуктора для раздачи трубчатых заготовок приведена на рис. 2.

¿V 1 2 88 / J— ж «ж

§88 з л ШЯп

Рис. 2. Конструкция многовиткового индуктора для раздачи трубчатых заготовок: 1 - рабочая спираль; 2 - ленточная изоляция;

3 - токовывод; 4 - листовая изоляция; 5 - эпоксидный компаунд

Подобные индукторы нашли применение в мелкосерийном и опытном производствах при изготовлении единичных и малых партий деталей. Обычно такие индукторы применяют для обработки деталей, с энергией разряда не более 110 кДж и стойкость их до разрушения составляет несколько десятков импульсов. Экономическая эффективность их использования оправдана малой стоимостью и простотой их изготовления.

В промышленном производстве деталей с использованием МИОМ нашли распространение индукторы раздачи, изготовленные точением из бериллиевой бронзы и стали при диаметре обрабатываемых заготовок от 50 до 100 мм.

Индуктор раздачи, изготовленный методом точения на токарном станке из специальной заготовки представлен на рис. 3.

Индукторы подобного типа нашли применение в серийном производстве в сочетании с механизированными и полуавтоматическими матричными накладками.

Практический интерес представляет индукторы раздачи для обработки трубчатых деталей диаметром более 100 мм. Спирали для индукторов могут быть изготовлены как методом навивки из шины, так и точением из предварительно подготовленной трубной заготовки. Изготовление спирали из целиковой заготовки (болванки) не эффективно, так как связано с большой трудоемкостью вырезания металла из внутренней части для получения заданных размеров спирали. Охлаждаемые индукторы раздачи в основном изготавливаются только точением, возможно и

изготовление из профилированной трубки на квадрат или прямо -угольник, но такие индукторы применяют при малых энергиях разряда .

Рис.3. Конструкция индуктора для раздачи: 1 - спираль индуктора; 2 - изоляция; 3 - стакан; 4, 5 - фланец; 6 - отверстия; 7 -втулка; 8 - гайка; 9 - стержень; 10 - втулка; 11 - фигурный паз;

12 - фланец

ю — и

а

б

Рис.4. Типовые конструкции индукторов для раздачи крупногабаритных цилиндрических (а) и конических (б) тонкостенных деталей: а - индуктор для раздачи цилиндрических деталей; б - индуктор для раздачи конических деталей; 1 - спираль; 2 - ленточная изоляция; 3 - изоляционная шайба; 4 - центральный токопроводящий стержень; 5 - опорная шайба; 6 - гайка; 7 - токопроводящие контакты; 8 - контактная перемычка; 9 - изолирующая шайба; 10 - гайка; 11 - шайба - компенсатор;

12 - трубопровод

Типовые индукторы для раздачи крупногабаритных цилиндрических и конических тонкостенных деталей типа обечаек, фланцев, конусов, переходников и др. представлены на рис. 4.

Индукторы подобного типа не являются универсальными и изготавливаются под конкретную технологическую операцию и деталь.

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, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru, 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 DISTRIBUTION OF TUBULAR

WORKPIECES

V.D. Kuchar, A.E. Kireeva, O. V. Sorvina

In this article the analysis of existing inductors for distribution to the 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-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Sorvina Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, tm@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University