Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов Советский патент 1982 года по МПК B21D26/14 

(5) ИНДУКТОР ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

1

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно j к устройствам для обработки металлов давлением импульсного магнитного поля. Преимущественно изобретение может быть использовано в устройствах, где через индуктор за доли секунды проходят серии мощных импульсов тОка Ц .

Известен индуктор для магнитно- j импульсной обработки металлов, содержащий соленоидальный токопровод с толщиной, большей токового скин-слоя, и осевое отверстие для размещения заготовки 12.15

Недостатком известного устройства является снижение его стойкости. Это объясняется тем, что при прохождении через индуктор серии мощных импульсов тока вследствие высокой плотное- о ти тока, обусловленной толщиной скинслоя, поверхностный слой токопровода индуктора весьма сильно разогревается (вплоть до температуры плавления) . Это снижает стойкость индуктора. В пазу между импульсами за . счет теплопроводности токовый скинслой может охлаждаться остальной массой токопровода. Однако такое одностороннее охлаждение недостаточно эффективно.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по техническому решению является известный индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащий одновитковый токопровод с толщиной, большей токового скин-слоя, и осевое отверстие для размещения заготовки З.

Недостатком этого известного устройства - прототипа является недостаточная его стойкость. Это объясняется тем, что при пропускании через индуктор серии мощных импульсов тока из-за значительной плотности тока, обусловленной толщиной скин-слоя, поверхностный слой токопровода индуктора сильно разогревается и может

390292

остигать температуры плавления. В езультате этого снижается стойкость . ндуктора.

Целью изобретения является увеличение стойкости индуктора,s

Поставленная цель достигается тем, что в индукторе для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащем токопровод с осевым отверстием для размещения заготовки, токопровод вы- to полнен в виде навитой в спираль Архимеда ленты толщиной не более, чем олщина токового скин-слоя, а для лучшения отвода тепла от токопровоa, индуктор снабжен закрепленными по 15 боим торцам спирали на каждом витке ее ребрами, расходящимися на коус и увеличивающимися в поперечном сечении к свободным концам, а также расположенными с двух торцов токо- М провода изготовленными из ферромагнитного материала бобинами с коническими пазами для размещения ребер с центральными отверстиями, соосными отверстию в токопроводе. 2$

Для магнитно-импульсной обработки заготовки над ее поверхностью в заданной зоне надо создать определенной величины ток. В устройстве-прототипе такой ток протекает по одно- 30 му скин-слою, поэтому плотность тока в токопроводе велика и он сильно нагревается. Благодаря выполнению токопровода в виде спирали. Архимеда с толщиной не более, чем толщина то- 35 кового скин-слоя, тот же самый ток протекает по нескольким скин-слоям (в зависимости от числа витков спиpa/jn) , т.е. тот же самый ток проходит по большому сечению. В результате 40. этого плотность, тока в токопроводе снижается, в соответственно и уменьшается нагрев токопровода. Охлаждение токопровода между импульсами идет с двух сторон за счет ребер, 45 которыми он снабжён. Стеканйе тока на рёбра предотвращает ферромагнитный материал, в пазах которого они расположены.

На чертеже изображен осевой раз- JQ рез предлагаемого индуктора.

Индуктор содержит токопровод 1, выполненный в виде cnHpaJW Архимеда Толщина токопровода t равна или мень ше толщины токового скин-слоя. Индуктор имеет осевое отверстие 2 для размещения заготовки 3. По обе стороны от токопровода 1 расположены ребра . Они могут быть выполнены как

14

зацело с токопроводом 1, так и присоединены, например приварены, к нему. Каждое ребро расположено в соответствующем пазу 5 ферромагнитны бобин 6. Ребра 4 могут быть снабжены трубкой 7 для прогонки охлаждающей жидкости, например, воды.

Индуктор работает следующим образом.

Через токопровод 1 пропускают серию мощных импульсов тока. В результате того, что ток проходит по нескольким, виткам спирали Архимеда, плоность тока в индукторе снижается,Это объясняется тем, что суммарное сечение через которое течет ток, увеличивается. Благодаря снижению плотности тока уменьшается выделяемое в токопроводе 1 тепло. В peзyльtaтe индуктор значительно меньше нагревается. В то же время от каждого витка токоп{ювода 1 в заготовке 3 индуцируе ся ток.Коэффициент связи каждого витка токопровода 1 с заготовкой 3 заметно не снижается, так как толщина токопровода 1 не больше толщины токового скин-слоя. Растекание импульсного тока по ребрам k предотвращается тем, что они помещены в пазы 5 бобин 6. Благодаря большому магнитному сопротивлению, обеспечивающемуся ферромагнитным материалом бобин 6, весь импульсный ток протекает по токопроводу 1 индуктора. В паузе между импульсами тока тепло, выделившееся в токопроводе t, отвод1«тся с обеих сторон за счет теплопроводности ребрами 4. При выполнении большого числа операций между операциями ребра могут охлаждаться водой, протекающей по трубке 7.

Предложенный индуктор по сравнению с известным имеет большую стойкость благодаря тому, что снижается плотность тока. Снижение плотности тока обеспечивается увеличением сечения, через которое проходит ток, за счет выполнения токопровода в виде спирали Архимеда толщиной не более, чем толщина токового.скии-слоя. Увеличение стойкости также обеспечивается снабжением такопровода ребрами по обе стороны, каждое из которых располагается в пазу ферромагнитного материала.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения может быть по лучен за счет того,что при помощи предлагаемого индуктора в результа