Устройство для нанесения концентратора напряжений Советский патент 1993 года по МПК B23D31/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в заготовительном производстве.

Известно устройство для нанесения концентратора напряжений, содержащее элемент для нанесения концентратора в виде ножа, расположенного на подвижной траверсе. Недостатками известного устройства являются низкая эффективность получаемого концентратора и низкая долговечность работы устройства. Первое обусловлено получением такой формы концентратора, при которой идентичность ломки нарушается, так как разлом возможен в разных плоскостях. Второе - изнашиванием рабочей поверхности ножа из-за контактного воздействия на прокат.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является устройство для нанесения концентратора напряжений на поверхности заготовки, содержащее электрический

генератор, к которому подключен индуктор, имеющий суженный участок поперечного сечения, и ферромагнитный элемент, установленный в зоне этого участка индуктора, причем поверхность заготовки равно удалёна от поверхности индуктора.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы, а именно низкие коэффициент полезного действия и производительность. Факторы эффективности работы снижаются в результате наличия равномерного зазора между индуктором и заготовкой. Как следствие - значительный нагрев поверхности заготовки под широкой частью индуктора. Это говорит о том, что в этом месте затрачивается энергия (что снижает КПД), значит увели- чивается время нагрева поверхности заготовки под суженной частью индуктора (что снижает производительность операции). Наличие непроизводственных затрат энергии и увеличение времени процесса наСО

с

-XI

00

VI VI

грева приводят к растеканию тепла в зоне нанесения предполагаемого концентратора, В результате градиент температур выравнивается и эффективность образования концентратора падает.

Целью изобретения является повышение производительности и увеличение коэффициента полезного действия

Поставле ина я цель дбстиТается тем, что .-в устгя5Иствё для нанесения концентратора напряжений на поверхности заготовки, содержащем электрический генератор, соединенный с ним и расположенный относительно обрабатываемой заготовки с зазором одновитковый индуктор, выполненный с суженным участком поперечного сечения, и ферромагнитный элемент, установленный в зоне этого участка индуктора, зазор между поверхностями индуктора и заготовки выполнен различным, при этом зазор между поверхностью суженного участка поперечного сечения индуктора и поверхностью заготовки меньше в 1,5-10,0 раз зазора между поверхностью широкой части индуктора и поверхностью заготовки.

Устройство обеспечивает возможность получения при малых затратах энергии с высокой скоростью стабильного острого концентратора в виде трещины на поверхности проката.

На фиг,1 изображен общий вид устройства для нанесения концентратора напряжений; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.2.

Устройство для нанесения концентратора напряжений содержит электрический генератор 1, к которому подключен одновитковый индуктор 2, например, кольцевой формы. Индуктор 2 имеет токопровод с широкой частью 3 и суженным участком 4 поперечного сечения, в зоне которого расположен ферромагнитный элемент 5. Внутри индуктора 2 размещена заготовка 6, на поверхности.которой необходимо нанести концентратор напряжений против суженного участка 4 индуктора 2. Зазор между заготовкой 6 и индуктором 2 выполнен переменным: зазор широкой части 3 относительно поверхности заготовки 6 больше зазора суженным участком 4 относительно поверхности заготовки 6. Отношение зазоров лежит в диапазоне 1,5-10,0. Зазор широкой части 3 индуктора 2 относительно поверхности заготовки 6 может быть как постоянным, так и изменяющимся по сечению, например зазор краев этой части индуктора может быть меньше зазора относительно поверхности заготовки 6 середины этой части (см. фиг.З).

Устройство работает следующим образом.

При протекании электрического тока по индуктору 2 после включения генератора 1 5 плотность тока в заготовке 6 распределяется неравномерно. Против суженного участка 4 индуктора 2 на поверхности заготовки 6 наблюдается максимальная плотность тока, которая обеспечивает больший нагрев

0 этого участка поверхности заготовки 6. За счет создания меньшего зазора между участком 4 индуктора 2 и поверхностью заготовки б нагрев этого участка поверхности идут с высокой скоростью, При этом участок

5 заготовки б, лежащий против части 3 индуктора 2, нагревается незначительно. Этому может дополнительно способствовать неоднородность зазора между краями и серединой широкой части 3 с одной стороны и

0 поверхностью заготовки 5 с другой. Кроме того, за счет наличия ферромагнитного элемента 5 происходит неравномерный нагрев поверхности в зоне заготовки 6 против участка 4 индуктора 2 вдоль образующей заго5 товки 6. После прекращения нагрева за счет отключения генератора 1 в результате разной скорости охлаждения локально нагретой поверхности заготовки 6, а именно ее средней части, лежащей против средней ли-,

0 нии суженного участка 4 индуктора 2, в этой зоне по периметру образуется трещина, являющаяся острым концентратором напряжений при дальнейшей ломке заготовки 6 на прессе (на чертеже не приведен). Сниже5 ние отношения зазоров индуктора 2 меньше 1,5 приводит к тому, что под широкой частью 3 наблюдается появление значительного нагрева поверхности заготовки 6. Увеличение отношения зазоров более 10 нецелесооб0 разно, поскольку при этом снижается общая электромагнитная связь индуктора 2 и заготовки 6 и падает эффективность нагрева локальной зоны. Кроме того в переходной зоне, т.е. от широкой части 3 к суженному

5 участку 4, также наблюдается снижение нагрева, в результате чего размер концентратора (трещины) в дальнейшем уменьшается, что влечет за собой необходимость приложения значительных нагрузок для излома.

0

Устройство обеспечивает повышение эффективности работы, а именно повышение КПД и производительности, благодаря перераспределению энергии, идущей на на5 грев так, что большая ее часть выделяется в зоне локального нагрева. При этом скорость нагрева этой зоны увеличивается, а нагрев остальной поверхности заготовки снижается. Это приводит к образованию трещины, как острого концентратора, по всей поверхности заготовки под суженной частью индуктора. Все перечисленное выше происходит за счет выполнения неравномерности зазора между индуктором и заготовкой и выбора этой неравномерности в определенных пределах.

Формула изобретения Устройство для нанесения концентратора напряжений на поверхности заготовки, содержащее электрический генератор, соединенный с ним и расположенный относительно обрабатываемой заготовки с зазо0

ром одновитковый индуктор, выполненный с суженным участком поперечного сечения, и ферромагнитный элемент, установленный в зоне этого участка индуктора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и увеличения КПД, зазоры между поверхностями индуктора и заготовки выполнен различными, при этом зазор между поверхностью суженного участка поперечного сечения индуктора и поверхностью заготовки меньше в 1,5...10,0 раз зазора между поверхностью широкой части индуктора и поверхностью заготовки.

Использование: в обработке металлов давлением для нанесения концентратора напряжений. Сущность изобретения: устройство содержит электрический генератор, к которому подключен индуктор, имеющий суженный участок поперечного сечения и ферромагнитный элемент, установленный в зоне этого участка индуктора Индуктор расположен относительно поверхности заготовки с различным зазором, при этом зазор суженного участка относительно поверхности больше в 1,5-10,0 раз зазора широкой части индуктора относительно поверхности заготовки.3 ил.