Индуктор для магнитно-импульсной обработки

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована в различных отраслях машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности.
Индуктор является основным инструментом магнитно-импульсной обработки металлов (МИОМ).
В научно-технической литературе различают три основных типа индукторов для магнитно-импульсной обработки (штамповки, сварки): индуктора на обжим, на раздачу и для плоской штамповки, - основным элементом которых является токопроводящая спираль (токопровод), выполненная из материала с высокой электропроводностью путем ее точения или навивки (И.В. Белый, С.М. Фертик, Л.Т. Хименко «Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов», Харьков, издательство при Харьковском государственном университете издательского объединения «Вища школа», 1977 г., стр. 140-144, рис. 75-79; В.А. Глущенков, «Индукторы для магнитно-импульсной обработки материалов» учеб. пособие / - Самара: Учеб. лит., 2013. - 146 с).
Главный недостаток данных индукторов в том, что, преимущественно, они находят применение в мелкосерийном производстве, и соответственно не обладают достаточной прочностью при обеспечении высокой энергоотдачи.
Вопросам создания высокопрочных индукторов не уделяется должного внимания. Поэтому ключевой проблемой использования процессов МИОМ для крупносерийного производства является разработка индуктора - повышенного ресурса.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является одновитковый индуктор для магнитно-импульсной обработки (авторское свидетельство №699725, МПК B21D 26/14, опубл. 30.01.1991), который содержит рабочий виток с плоскими выводами для подключения к магнитно-импульсной установке и бандаж, охватывающий поверхность витка, а с целью повышения прочности плоских выводов, и уменьшения расхода дорогостоящих материалов, бандаж имеет плоский участок, охватывающий плоские выводы, концы которых отогнуты на наружную поверхность этого плоского участка.
Недостатком этого устройства является необходимость изготовления дополнительного бандажа со сложным профилем для увеличения прочности и повышения работоспособности индуктора, что делает производство более трудозатратным и малоэффективным.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка индуктора с повышенным ресурсом при обеспечении рабочего режима.
Техническим результатом является повышение эффективности и надежности работы индуктора за счет увеличения прочности материала токопровода без потери его электропроводности.
Поставленная задача решается за счет того, что у индуктора для магнитно-импульсной обработки, содержащего токопровод с выводами для подключения к магнитно-импульсной установке и бандаж, охватывающий плоские выводы витка, сам токопровод выполнен из наноструктурированного материала Cu-Nb (медь-ниобий) и между выводами токопровода установлена изоляционная прокладка.
Схема индуктора для магнитно-импульсной обработки изображена на чертеже.
Устройство содержит рабочий виток 1 (токопровод), силовой бандаж 2, выводы индуктора 3 и изоляционную прокладку 4, обеспечивающую отсутствие взаимодействия выводов токопровода 1.
Индуктор работает следующим образом.
Накопитель энергии заряжается постоянным током до заданного уровня напряжения от зарядного устройства. По окончании заряда, датчик напряжения выдает команду на запуск разрядника и накопитель энергии разряжается на индуктор. Проходящий по токопроводу 1 разрядный ток создает импульсное магнитное поле, наводящее в материале обрабатываемой заготовки вихревой ток. Взаимодействие токов в индукторе и в заготовке порождает возникновение электродинамических сил. Токопровод 1 индуктора испытывает такие же силовые нагрузки, что и обрабатываемая деталь, поэтому основными требованиями к выбору материала токопровода 1 являются: минимальное электрическое сопротивление и высокие механические свойства. В лучшей степени первому требованию удовлетворяет медь (Cu), а второму - высокопрочные стали или специальные сплавы. В качестве нового материала для изготовления токопровода 1 индуктора был использован наноструктурированный медно-ниобиевый материал (Cu-Nb), обладающий уникальным сочетанием высокой механической прочности (порядка 1000 МПа) и высокой электропроводности (более 70% IACS), что обеспечивает повышение эффективности и надежности работы индуктора за счет увеличения прочности материала без потери свойства электропроводности.