Устройство для нанесения концентратора напряжений

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 D 31/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

00 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4932262/27 (22) 11.03,91 (46) 15,01.93. Бюл. ¹ 2 (71) Институт проблем машиностроения

АН УССР (72) В.А.Матвейчук (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 956179, кл, В 23 D 27/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1696184, кл. В 23 D 31/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОРА НАПРЯЖЕНИЙ

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 долго- . вечность 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

ЯЛ,, 1787711 А1 (57) 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. Л генератор, к которому подключен индуктор, имеющий суженный участок поперечного сечения, и ферромагнитный элемент, установленный в зоне этого участка индуктора, причем поверхность заготовки равно удалена 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 увеличивается время нагрева поверхности заготовки под суженной частью индуктора (что снижает производительность операции). Наличие непроизводственных затрат энергии и увеличение времени процесса на1787711

55 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.

Поставленная иелв дсвстйгается тегч, что .-8 устрбйстве 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.3— 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,3).

Устройство работает следующим образом.

При протекании электрического тока по индуктору 2 после включения генератора 1 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 этого участка поверхности заготовки 6. 3а счет создания меньшего зазора между участком 4 индуктора 2 и поверхностью заготовки 6 нагрев этого участка поверхности идут с высокой скоростью, При этом участок заготовки 6, 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 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 заготовки 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 линии 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), Снижение 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 нецелесообразно, 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 участку 4, также наблюдается снижение нагрева, в результате чего размер концентратора (трещины) B дальнейшем уменьшается, что влечет за собой необходимость прило>кения значительных нагрузок для излома.

Устройство обеспечивает повышение эффективности работы, а именно повышение КПД и производительности, благодаря перераспределению энергии, идущей на нагрев 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 поверх1787711 ности 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. ром одновитковый индуктор. выполненный с суженным участком поперечного сечения, и ферромагнитный элемент, установленный в зоне этого участка индуктора, о т л и ч а ю5 щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и увеличения КПД, зазоры между поверхностями индуктора и заготовки выполнен различными, при этом зазор между поверхностью суженного уча10 стка поперечного сечения индуктора и поверхностью заготовки меньше в 1,5...10,0 раз зазора между поверхностью широкой части индуктора и поверхностью заготовки, Формула изобретения

Устройство для нанесения концентратора напряжений на поверхности заготовки, содержащее электрический генератор, соединенный с ним и расположенный относительно обрабатываемой заготовки с зазоМ2.

Составитель Ю.Филимонов

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 34 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5