Введение. Магнитоимпульсное формообразование относится к методам обработки давлением

Магнитоимпульсное формообразование относится к методам обработки давлением. По технологическим параметрам этот вид обработки близок к электровзрывному формообразованию. Сила, вызывающая деформацию, создается за счет электромагнитных эффектов непосредственно в самой заготовке, выполненной из электропроводного материала.

В данном случае никаких промежуточных рабочих сред для передачи механических усилий на заготовку не требуется. Схема метода показана на рисунке 9.1

Рисунок 9.1 – Схема магнитоимпульсного формообразования:

1 – выпрямитель; 4 – обмотка возбудителя;

2 – батарея конденсаторов; 5 – заготовка;

3 – переключающее устройство; 6 – матрица.

От выпрямителя 1 заряжается батарея конденсаторов 2, в электрическом поле которых к началу обработки накапливается энергия:

(9.1)

где: С – емкость батареи конденсаторов, Ф;

U_c – напряжение на обкладках конденсаторной батареи, кВ.

Емкость батареи достигает 100 мкФ, U_c – десятков киловольт.

С помощью переключающего устройства 3 заряженная батарея конденсаторов подсоединяется к обмотке 4 возбудителя, предназначенного для создания магнитного поля определенной пространственной конфигурации.

Конденсаторы в течение очень короткого времени разряжаются на обмотку возбудителя, максимальная сила разрядного тока I достигает сотен и тысяч килоампер.

В окрестности возбудителя, где установлена заготовка 5, создается быстроизменяющееся магнитное поле, которое приводит к возникновению электромагнитной силы F_э. Эта сила вызывает деформацию листовой заготовки, которая принимает форму матрицы 6.

Таким образом, в данном процессе энергия электрического поля конденсаторов преобразуется в энергию магнитного поля возбудителя, а затем в работу деформации заготовки и частично в теплоту.

Формообразование протекает очень быстро. Время операции определяется в основном длительностью зарядки конденсаторов и вспомогательным временем на замену заготовок.

Установка для магнитоимпульсной обработки (МИО) во время деформации заготовки не взаимодействует с внешней средой, время обработки длится 100 мкс.

МИО применяется для изготовления деталей толщиной менее 3 мм из листовых заготовок из стали, латуни, алюминия, меди и даже из сплавов с малой пластичностью.

Первая установка была создана академиком П.Л. Капица в 20-х годах ХХ столетия. На этой установке удалось достичь напряженности магнитного поля Н=10⁷ А/м.

В конце 50-х – начале 60-х годов были построены исследователями установки, создающие магнитные поля с напряженностью Н=10⁹ А/м.

Одновременно в СССР и США разрабатывались устройства промышленного назначения МИО для технологических целей.

Достоинства магнитоимпульсного формообразования:

- простота оборудования;

- отсутствие инструмента;

- возможность получения деталей сложной конфигурации;

- отсутствие движущихся узлов;

- простота автоматизации процесса;

- отсутствие рабочей среды;

- нет необходимости герметизировать рабочее пространство;

- формообразование можно проводить через непроводящую оболочку.

Однако требуется тщательное обоснование применения данного метода, поскольку силы, вызывающие деформацию, существенно зависят от физико-химических и геометрических свойств заготовки. [7]