УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ ИМПУЛЬСАМИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована при многопереходной штамповке изделий из плоской тонкостенной заготовки импульсами магнитного поля, преимущественно в ракето- и авиастроении при проектировании надводных и подводных судов, химической и атомной промышленностях и других областях техники.
Для изготовления деталей из плоской заготовки используются устройства для магнитно-импульсной штамповки, рабочим органом которого является индуктор [патент РФ №2130352].
Однако известные устройства обладают рядом недостатков: низкие технологические возможности из-за того, что данные устройства осуществляют процесс формообразования плоской заготовки за один переход при высоких значениях энергии разряда генератора импульсных токов (50-100 кДж). Данное обстоятельство приводит к разрушению и обрыву материала плоской заготовки в очаге деформации, низкой долговечности индуктора и устройства (не более 200-300 циклов разряда).
Кроме того, известные индукторы и устройства исключают возможность операции калибровки заготовки, что ведет к невозможности получения изделий с качественной поверхностью и геометрической формой.
Известно также устройство для деформирования плоских заготовок импульсами магнитного поля [Белый И.В., Фертик С.М., Хименко Л.Т., Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. - Харьков.: Высшая школа, 1997, с.143, фиг.78].
В данном устройстве рабочая спираль индуктора выполнена из изолированного металлического прямоугольного сечения проводника в виде спирали «Архимеда» на малое ребро. С наружной стороны корпус
охватывается металлическим кожухом, служащим одновременно для подключения наружного вывода электропроводящей, электроизолированной спирали.
Недостатками данного устройства является его недолговечность и низкие технологические возможности, так как для достижения относительных степеней деформации плоской тонкостенной заготовки более 15-18% необходимо увеличить энергию разряда генератора импульсных токов до 50-100 кДж.
Кроме того, получение деталей со сложной геометрической формой поверхности невозможно из-за того, что токопроводящая спираль индуктора выполнена из твердого, жесткого токопроводящего материала. Это обстоятельство ведет к резкому снижению долговечности плоского индуктора и токопроводящей спирали. Кроме того, увеличение энергии разряда приводит к разрушению и обрыву материала деформации заготовки в очаге деформации.
Задачей настоящего технического решения является расширение технологических возможностей процесса, долговечности индуктора, получение изделий с произвольной геометрической формой поверхности.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для деформирования плоских заготовок импульсами магнитного поля, содержащем разъемную матрицу, спиральный индуктор, причем токоведущая спираль, выполнена из изолированного металлического прямоугольного сечения проводника в виде спирали «Архимеда» на малое ребро, согласно заявляемому техническому решению, индуктор дополнительно содержит узел для создания статического давления на токоведущую электроизолированную спираль, причем последняя выполнена из эвтектического сплава легкоплавких металлов, например олова, галлия и индия, центральный вывод токоведущей спирали связан токопроводом через коммутирующее устройство с генератором импульсных токов, второй вывод которого связан со вторым выводом
токоведущей спирали, а узел для создания статического давления заполнен жидкостью, подключен к гидромагистралям создания и снятия давления жидкости соответственно и жестко с возможностью разъема прикреплен вместе с изоляционным корпусом к матрице.
Изложенная сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано заявляемое устройство в исходном состоянии, а на фиг.2 - в конце процесса деформирования плоской заготовки.
Устройство содержит разъемную матрицу 1, индуктор, содержащий токоведущую электроизолированную спираль 2, выполненную из эвтектического сплава легкоплавких металлов, например, сплава на основе олова, галлия и индия, Электроизоляция 3 спирали 2 выполнена из уретанового каучука типа термоэластопласт. Токоведущая спираль 2 размещена в изоляционном корпусе 4, выполненном также из высокоэластичного упругого материала, например, термоэластопласта. С наружной стороны изоляционный корпус 4 охватывается металлическим кожухом 5 узла для создания статического давления на токоведущую электроизолированную спираль 2, изоляционный корпус 4 и деформируемую плоскую заготовку 6.
Узел для создания статического давления заполнен жидкостью 7 (например, индустриальным маслом) и жестко прикреплен вместе с изоляционным корпусом 4 и электроизолированной спиралью 2 к матрице 1 при помощи, например, шпилек 8. Узел для создания статического давления подключен к гидромагистралям 9 и 10 для создания давления жидкости и снятия статического давления соответственно.
Центральный вывод 11 токоведущей спирали 2 проходит через электроизолированные отверстия 12 и связан токопроводом 13 через коммутирующее устройство 14 с генератором импульсных токов 15, второй вывод которого связан со вторым выводом токоведущей спирали 2.
Чтобы предохранить изоляцию 3 спирали 2 от механических повреждений, предусмотрена изоляционная прокладка 16.
Устройство для деформирования заготовки импульсным магнитным полем работает следующим образом.
На поверхность разъемной матрицы 1 устанавливают плоскую заготовку 6. После этого устанавливают индуктор с узлом, создающим статическое давление, и прикрепляют к матрице 1 при помощи шпилек 8.
Затем при помощи генератора импульсных токов 15, коммутирующего устройства 14 и токопровода 13 подают импульс магнитного поля по токоведущей спирали 2 индуктора. При этом при прохождении импульсного тока по токопроводу 13 между токоведущей спиралью 2 плоского индуктора и заготовкой 6 возникают электромагнитные силы, которые деформируют плоскую заготовку 6 по разъемной матрице 1 на первом переходе формообразования пространственной, геометрической формы детали.
На этом первый переход многопереходного деформирования заканчивается и начинается второй, последующий переход деформирования плоской формоизмененной заготовки в пространственную деталь с заданной геометрической формой поверхности.
На последнем переходе формообразования проводят операцию калибровки готового изделия. На этом процесс формообразования плоской заготовки заканчивается.
После окончания многопереходного совмещенного формообразования плоской заготовки 6 плоским индуктором, статическое давление жидкости 7 в полости узла снижают до нуля. Полученную деталь извлекают из матрицы.
При этом, за счет упругих свойств, корпус и электроизолированная токоведущая спираль 2 плоского индуктора принимают исходную форму и размеры.
Многопереходное, совмещенное деформирование плоской заготовки импульсами магнитного поля по разъемной матрице плоским индуктором повторяется.
Использование предлагаемого индуктора позволяет значительно расширить технологические возможности и повысить эффективность процесса деформирования, позволяет получить изделие с произвольной геометрической формой поверхности, повысить в 2-3 раза долговечность индуктора.