УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ШТАМПОВКИ
DEVICE FOR MAGNETIC-PULSE PUNCHING

Изобретение относится к обработке металлов давлением цилиндрических оболочек и листовых материалов с помощью импульсного магнитного поля.
Известны устройства (Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т. Т. 4 Листовая штамповка / Под общ. Ред. С.С. Яковлева: ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение, 2010. 732 с.), которые позволяют деформировать электромагнитным полем металлы с высокой электропроводностью. Типовая конструкция плоского индуктора приведена на рисунке 10, стр. 357. В плоских индукторах, выполненных в виде спирали Архимеда при разряде генератора импульсных токов, возникают электромагнитные поля, а в листовых материалах из электропроводного металла индуцируются вихревые токи, создающие электромагнитные поля в противоположном направлении. В результате образуются отталкивающие электромеханические силы, воздействующие как на индуктор, так и листовой материал.
Недостатком известных устройств является возможность их использования только для заготовок из металлов с высокой электропроводностью, кроме того, для каждого типоразмера заготовок требуется изготавливать соответствующей формы и размерам высокопрочные индукторы.
Известно устройство для магнитно-импульсной штамповки листовых материалов (патент РФ №2660505, МПК B21D 26/14, опубл. 26.06.2018, Бюл. №18) содержащее цилиндрический индуктор, метаемый элемент, пуансон и матрицу для вырубки, пробивки и формовки, которое снабжено стойками и установленными на них верхней, нижней и промежуточными плитами, при этом индуктор выполнен с обоймой и кольцевыми подпружиненными сегментами, размещен между опорными пластинами и закреплен на верхней плите, матрица для вырубки, пробивки или формовки выполнена с направляющими планками и съемником и размещена на нижней плите, пуансон выполнен подпружиненным с возможностью осевого перемещения и закреплен в промежуточной плите, размещенной над матрицей, причем пуансон содержит фланец, торцевая поверхность которого выполнена конической, с обеспечением постоянного контакта с торцевыми поверхностями упомянутых кольцевых сегментов узла индуктора. Устройство может быть снабжено эластичным элементом, размещенным в съемнике с возможностью контакта с пуансоном.
Известное устройство, принятое за прототип, позволяет его использовать по схеме «плоская штамповка» для листовых материалов, а также по схемам «обжим» и «раздача» тонкостенных оболочек не зависимо от электропроводности металла при использовании одного цилиндрического индуктора. Недостатком устройства является использование энергии электромагнитного поля, возникающей внутри цилиндрического индуктора, тогда как энергия электромагнитного поля снаружи индуктора не используется в процессе штамповки.
Задачей предлагаемого изобретения является, расширение технологических возможностей устройства для штамповки листовых материалов за счет использования энергии электромагнитного поля, возникающего одновременно, как внутри, так и снаружи цилиндрического индуктора.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство для магнитно-импульсной штамповки, содержащее верхнюю и нижнюю плиты, стойки, гайки, цилиндрический индуктор, кольцевую обойму, опорные плиты, пуансон, матрицу, кольцевой метаемый элемент, при этом со стороны внутренней и наружной поверхностях цилиндрического индуктора помещены кольцевые метаемые элементы и контактирующая с ними эластичная среда, на нижней опорной плите закреплен цилиндр, в полость цилиндра и полость между цилиндром и кольцевой обоймой помещены с возможностью осевого перемещения контактирующие с эластичной средой ползушки с пуансонодержателями и подпружиненными пуансонами.
Предлагаемое устройство показано на фигурах. На фиг. 1 приведено устройство для магнитно-импульсной штамповки листовых материалов жестким инструментом для выполнения операций пробивки в листовых материалах перед началом операции. На фиг. 2 устройство при выполнении операции пробивки.
Устройство (фиг. 1) состоит из нижней 1 и верхней 16 плит, стоек 5, которые скрепляют плиты 1 и 16 гайками 15. На нижней плите 1 закреплена матрица 2 с направляющими 3 и съемником 4. На стойках 5 закреплены винтами 8 нижняя опорная плита 7 и верхняя 18, контактирующие с цилиндрической кольцевой обоймой 12. На нижней опорной плите 7 винтами 9 закреплен цилиндр 11. Внутри обоймы 12 установлен цилиндрический индуктор 19, а также кольцевые метаемые элементы 14 - один внутри индуктора 19, второй снаружи, эластичная среда 13 заполняет полость как снаружи, так и внутри индуктора 19. С эластичной средой контактируют ползушки 17 и 20 с закрепленными на них пуансонодержателями 10 и пуансонами 6 с пружинами 21.
Устройство (фиг. 1) закрепляется на столе магнитно-импульсной установки. Перед началом операции на матрицу 2 укладывают листовую заготовку и затем производят разряд генератора импульсных токов установки. Вокруг цилиндрического индуктора 19 возникает электромагнитное поле, а в метаемых элементах 14 выполненных из электропроводного металла, например, меди, вихревые токи. При этом для многократного использования кольцевые метаемые элементы 14 выполнены в виде разрезной втулки с концами, соединенными внахлест, что обеспечивает возникновение вихревых токов в замкнутом контуре, а также упругое деформирование кольцевых метаемых элементов 14. Под действием электромагнитной силы происходит отталкивание кольцевых метаемых элементов 14 одновременно от внутренней и наружной поверхностей индуктора 19 и упругое деформирование эластичной среды 13, расположенной как снаружи, так и внутри индуктора 19 в полости внутри цилиндра 11 и между цилиндром 11 и обоймой 12. Силы упругости эластичной среды 13 приводят в движение ползушки 17 и 20 с закрепленными в пуансонодержателях 10 пуансонами 6. Пуансоны 6, контактируя с листовым материалом производят пробивку (фиг. 2) отверстий в заготовке. После проведенной штамповки под действием силы упругости пружин 21, расположенных на пуансонах 6 происходит снятие детали с пуансонов 6 и возврат их вместе с ползушками 17 и 20 в исходное положение.
В результате более полного использования электромагнитных сил в предлагаемом устройстве имеется возможность увеличить габаритные размеры получаемых деталей с использованием магнитно-импульсных установок с меньшим значением запасаемой энергии, а также получать детали из высокопрочных материалов независимо от их электропроводности. Устройство, также может быть использовано для выполнения формоизменяющих операций по схемам «обжим» или «раздача» после установки на нижнюю плиту устройства соответствующих матриц 2, а в ползушки 17 и 20 пуансонов 6.