Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сжатая алюминиевая банка, созданная импульсным магнитным полем, создаваемым быстрой разрядкой 2 килоджоулей из высоковольтной конденсаторной батареи в трехвитковую катушку из толстого провода.

Электромагнитное формование ( ЭМ-формование или магнитное формование ) - это тип высокоскоростного процесса холодной формовки электропроводных металлов, чаще всего меди и алюминия . Форма заготовки изменяется с помощью импульсных магнитных полей высокой интенсивности, которые индуцируют ток в заготовке и соответствующее магнитное поле отталкивания, быстро отталкивая части заготовки. Деталь может быть изменена без какого-либо контакта с инструментом, хотя в некоторых случаях деталь может быть прижата к штампу или шаблону. Этот метод иногда называют высокоскоростным формованием или технологией электромагнитных импульсов .

Объяснение [ править ]

Рядом с металлической заготовкой размещается специальная катушка, заменяющая толкатель при традиционной формовке. Когда система выдает свой интенсивный магнитный импульс, катушка генерирует магнитное поле, которое, в свою очередь, ускоряет заготовку до сверхскорости [ количественно ] и на матрице. Магнитный импульс и высокая скорость деформации переводят металл в вязкопластическое состояние, повышая формуемость, не влияя на собственную прочность материала. См. Иллюстрацию формирования магнитного импульса для визуализации.

Быстро меняющееся магнитное поле индуцирует циркулирующий электрический ток в соседнем проводнике за счет электромагнитной индукции . Индуцированный ток создает соответствующее магнитное поле вокруг проводника (см. Пинч (физика плазмы) ). Из-за закона Ленца магнитные поля, создаваемые внутри проводника и рабочей катушки, сильно отталкиваются друг от друга.

Когда переключатель замкнут, электрическая энергия, накопленная в конденсаторной батарее (слева), разряжается через формирующую катушку (оранжевый), создавая быстро меняющееся магнитное поле, которое индуцирует ток, протекающий в металлической заготовке (розовый). Ток, протекающий по заготовке, создает соответствующее противоположное магнитное поле, которое быстро отталкивает заготовку от формирующей катушки, изменяя форму заготовки - в данном случае сжимая диаметр цилиндрической трубки. Возвратным силам, действующим на формирующую катушку, противодействует поддерживающий ее кожух (зеленый).

На практике изготовляемую металлическую деталь помещают рядом с прочно сконструированной катушкой проволоки (называемой рабочей катушкой ). Мощный импульс тока пропускается через рабочую катушку за счет быстрого разряда батареи высоковольтных конденсаторов с использованием игнитрона или искрового промежутка в качестве переключателя . Это создает быстро колеблющееся сверхсильное электромагнитное поле вокруг рабочей катушки.

Большой ток рабочей катушки (обычно десятки или сотни тысяч ампер ) создает сверхсильные магнитные силы, которые легко преодолевают предел текучести металлической заготовки, вызывая необратимую деформацию. Процесс обработки металла происходит очень быстро (обычно за десятки микросекунд ), и из-за больших сил части заготовки подвергаются сильному ускорению, достигающему скорости до 300 м / с.

Приложения [ править ]

Процесс формования чаще всего используется для усадки или расширения цилиндрических трубок, но он также может формировать листовой металл, отталкивая заготовку на формованном штампе с высокой скоростью . Качественные соединения могут быть сформированы либо путем электромагнитной импульсной опрессовки с механической блокировкой, либо путем электромагнитной импульсной сварки с истинным металлургическим швом. Поскольку операция формовки включает в себя большое ускорение и замедление, масса заготовки играет решающую роль в процессе формовки. Процесс лучше всего работает с хорошими электрическими проводниками, такими как медь или алюминий , но его можно адаптировать для работы с более плохими проводниками, такими как сталь .

Сравнение с механической формовкой [ править ]

Электромагнитное формование имеет ряд преимуществ и недостатков по сравнению с традиционными методами механического формования.

Некоторые из преимуществ:

  • Улучшенная формуемость (степень растяжения без разрывов)
  • Морщины могут быть значительно подавлены
  • Формование можно сочетать со соединением и сборкой разнородных компонентов, включая стекло, пластик, композиты и другие металлы.
  • Возможны жесткие допуски, так как пружинение может быть значительно уменьшено.
  • Достаточно односторонних штампов, что может снизить затраты на инструмент
  • Смазочные материалы уменьшаются или ненужные, так формование может быть использованы в чистых помещениях условий
  • Механический контакт с заготовкой не требуется; это позволяет избежать загрязнения поверхности и следов инструмента. В результате перед формовкой на заготовку можно нанести поверхностную обработку.

Основные недостатки:

  • Непроводящие материалы нельзя формовать напрямую, но их можно сформировать с помощью токопроводящей приводной пластины.
  • Присутствующие высокие напряжения и токи требуют тщательных мер безопасности.

Ссылки [ править ]

  • «Материалы и производство: электромагнитное формование алюминиевого листа» (PDF) . Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория . Архивировано 18 декабря 2005 г. из оригинального (PDF) . Проверено 9 июня 2006 .
  • «Электромагнитная кромочная машина и способ соединения слоев листового металла» . Бюро патентов и товарных знаков США . Архивировано из оригинала на 2018-05-18 . Проверено 2 сентября 2005 .
  • "Ресурсы по электромагнитному и высокоскоростному формованию" . Департамент материаловедения и инженерии, Государственный университет Огайо . Архивировано из оригинала на 2005-12-19 . Проверено 6 апреля 2006 .
  • «Справочник по электромагнитной формовке металлов» . Английский перевод русской книги Белого, Фертика и Хименко . Архивировано из оригинала на 2006-09-05 . Проверено 6 августа 2006 .
  • «МКЭ электромагнитной формовки с использованием нового алгоритма сцепления» . Али М. Абдельхафиз, М.М. Немат-Алла и М.Г. Эль-Себайе . Проверено 15 января 2013 .

Внешние ссылки [ править ]

  • «Промышленное применение электромагнитных импульсных технологий» (PDF) . PSTproducts GmbH . Архивировано из оригинального (PDF) на 2011-07-15 . Проверено 1 августа 2010 .
  • «Электромагнитное формование цилиндрических деталей» . Магнит-Физик . Архивировано из оригинала на 2005-12-14 . Проверено 6 июня 2006 .