Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов Советский патент 1980 года по МПК C21D1/12 H05B5/18 

(54) ИНДУКТОТ ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ Изобретение относится к термической обработке, а именно к устройствам для поверхностной закалки металлов с помощью индукционного нагрева, и может быть использовано, для локального нагрева и магнитноимпульсной обработки металлов с подогревом. Известен индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащий концентратор магнитного поля, на котором расположена первичная обмотка, разделенная на две части с оди наковым числом витков, причем каждая часть обмотки выполнена с противоположным направлением намотки (1 . Известен также высокочастотный трансформа тор с незамкнутым сердечником, состоящий из первичной обмотки и охватывающей ее вторичной обмотки, к которой присоединен одновитковый индуктор. Внутри первичной обмотки размещен ферромагнитный сердечник 2. Недостатком известных устройств индукторов является ограничение функциональных возмож ностей, а именно органичение возможности полу чения высокочастотных импульсов тока заданной формы, обеспечивающих. мелкозернистую . струк МЕТАЛЛОВ туру закаленного слоя. Это обусловлено тем, что в известном концентраторе из-за наличия только одной первичной обмотки ограничена возможность наложения следующих один за другим как от одного, так и от нескольких источников, высокочастотных импульсов тока в один общий импульс больщой мощности со временем спада не более 1% от времени действия импульсов. Цель изобретения - расщирение функцис«альных возможностей индуктора, а именно возмрясности получения мощных высокочастотных импульсов тока заданной формы, обеспечивающих мелкозернистую структуру закаленного слоя. Поставленная цель достигается тем, что индуктор снабжен дополнительной первичнойобмоткой с ферромагнитным сердечником, размещенной в отверстии, дополнительно выполненном в концентраторе, а также снабжен магнитопроводом с охватывающим его дизлектриком, концентратор .выполнен составньгм по плоскости, перпендикулярной осям его отверстий, а в месте стыка устанотлен магнитопровод с дизлектриком, при зтом каждая первичная обмотка содержит одинаковое число витков в каждой составной части койцентратора, а направление намотки дополнительной первичной обмотки в одной составной части концентратора противоголожно направлению ее намотки в другой составной части. На фиг. 1 представлен индуктор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2. Индуктор содержит концентратор, расположенряый на основании 1 (фиг. 1) и разделенный магнитогфоводом 2 (фиг. 2) и диэлектриком 3 на дае одинаковые электрически не соединенные между собой половины 4 и 5. Каждая из половин 4 и 5, в свою очередь, разделена на две части 6 и 7 (фиг. 1), соединегавле по краям и разделенные диэлектриком 8 в средней части. По краям каждой из шшовин концентратора выполнены два отверстия 9 и Ш, в радиальных пазах 11 которых размещены две первичные обмотки 12 и 13 (фиг. 2). Обмотки 12 и 13 индуктивно между собой не связаны и подключены к источникам (на чертежах не показаны). Направление намотки обмотки 12 в одной половине 4 противоположно направлению ее намотки в другой половине 5 концентратора, а направление намотки обмотки 13 в обоих половинах 5 и 4 одинаково. Обе обмотки 12 и 13 имеют одинаковое число витков в каждой из половин концентратора. В отверстиях 9 и 10 расположены два ферромагнитных с дечника 14 и 15 соответственно. В средней части каждой из поло вин концентратора выполн1гно отверстие 16, в котором размещена обрабатываемая заготовка 17. Верхние части обоих половин 4 и 5 соединены с поршнем прижимного устройства 18 (фиг. 1), например гидравлического пресса: Предлагаемый индуктор работает следующим образом. В отверстия 16 концентратора вставляются две заготовки 17. Верхние части 6 половин 4 и 5 с помощью прижимного устройства плотно прижимаются к нижним частям 7 концетратора обеспечивая тем самым хорощий электрический контакт между верхними 6 и нижними 7 частями по краям концентратора. После установки заготовок 17 и обеспечения хорошего контакта от источников гопания на обмотки 12 и 13 подаются с наложением во времени один за другим высокочастотные импульсы тока. При этом в коицентраторе путем наложения импульсов тока, подаваемых от источников, формируется мощный высокочастотный импульс тока заданной формы со временем спада не более 1% от времени действия импульса. Мзгнитопровод 2 снижает магнитное сопротивление для 1ютока, проходящего между половинами 4 и 5. Возможность наложения импульсов тока обеспечивается конструктивным исполнением и 74 4 работой концентратора. Упрощенно работу концентратора можно представить следующим образом. При подаче импульсов тока от источников по первичным обмоткам 12 и 13 протекают токи (i2 и JJ3 (фиг. 2) соответственно. Токи i2 и ii3 в концентраторе наводят ЭДС: ток ii 1 в половине 4 и ©2 половине 5 концентратора, а ток Ii3 - ёз половине 4 и §4 в половине 5 концентратора. По половине 4 протекает ток, который определяется разностью Si и полным сопротивлением цепи, по которой он протекает.. Для наглядности этот ток можно представить в виде двух токов. Один из них tij (фиг.З) определяется j и полным сопротивлением цепи, а другой Зз - §з и также полным сопротивлением цепи. Таким образом, общий ток в половине 4 представляется в виде разности двух токов Dj и Зз. Аналогично ток в половине 5 можно представить в виде суммы токов 2 и 4. Следовательно, применяя 1финцип суперпозиции, можно рассмотреть работу обмоток 12 и 13 отдельно, а затем алгебраически сложить или вычесть токи, индуцируемые этими обмотками в концентраторе. Токи Dj и 2 в той части концентратора, где расположена обмотка 13, создают магнитные потоки Ф ИФ2 сооответственно (фиг.2), которые направлены противоположно друг другу. Эти потокиф ИФ2 создают в обмотке 13 ; противоположно направленные ЭДС. Параметры цепей, по которым протекают токи 3i и tl2 выбираются таким образрм, чтобы разность этих ЭДС была равна нулю. В результате при работе обмотки 12 на выводах обмотки 13 отсутствует наведенное напряжение. Токи J3 и j в той части концентратора, где расположена обмотка 12, создают магнитные потокиФз и Фц соответственно (фиг.2), которые направлены относительно друг друга в одном направлеНИИ. ЬЬправление намотки обмотки 12 в половине 4 концентратора противоположно направлению ее же намотки в половине 5. Поэтому созданные потокамиФз ИФ4 ЭДС в обмотке 12 противоположно направлены друг другу. Параметры цепей, по которым протекают токи Эз и 34, выбираются таким образом, чтобы разность этих ЭДС была равна нулю. В результате при работе обмотки 13 на выводах обмотки 12 отсутствует наведенное напряжение. Благодаря такой работе концентратора возможна совместная работа нескольких источников без взаимного их влияния Прут на друга. Поверхности заготовок ,17 нагреваются мощными высокочастотными импульсами тока заданной формы, образованными наложением импульсов от источников. Изменяя количество и моц1ность подаваемых на первичные обмотки имгольсов тОка, а также параметры концентратора, получают оптимальные для данного металла форму и длительность нагревающего импульса тока, обеспечивающего получение вязкой мелкозернистой структуры закаленного слоя заготовки, т. е. чтобы время стда короткого импульса тока в заготовке бы ло не более 1% от времени действия импульса. Предлагаемый индуктор обеспечивает расщирение функциональных возможностей, а именно позволяет получать мощный высокочастотный импульс тока заданной формы, обеспечивающий получение мелкозернистой структуры закаленного слоя, благодаря тому, что мощные высокочастотные импульсы тока, образованные в заготовке от работы нескольких источников, накладываются, образуя нагревающий заготовку мощный высокочастотный заданной формьь Такой индуктор позволяет обрабатывать одновременно две заготовки. Формула изобретения 1. Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащий разъемный концентратор с отверстиями для установки заготовки и размещения первичной обмотки с ферромагнитным сердечником, отличающийс я тем, что, с целью расишрения функциональных возможностей индуктора, он снабжен дополнительной первичной обмоткой с ферромагЕШтным сердечником, размещенной в отверстии, дополнительно выполненном в концентраторе. 2. Индуктор по п. 1, о г л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен магнитопроводом с охватывающим его диэлектриком, концентратор выполнен составным по плоскости, перпендикулярной осям его отверстий, а в месте стыка установлен магнитопровод с диэлектриком, при этом каждая первичная обмотка содержит одинаковое число витков в каждой составной части концентратора, причем направление намотки дополнительной первичной обмотки в одной составной части концентратора противоположно направлению ее намотки в другой составной части.. Источники информации, прин5гтые во внимание прм экспертизе 1.Заявка ФРГ № 232041, кл. В 21 D 26/14, 1975. 2.Промыщленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИТВЧ, вып. 11, 1970, с. 209.