Патент ссср 326817

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п11 326817

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) 3 аявлено 03.08.70 (21) 1459410/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.07.74. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 20.11.74 (51) М. Кл. В 23k 21/00

В 23р 13/00

Н Olf 5/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.1:538 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. К. Кикоин, А. И. Настюха, О. Г. Беспалов, А. С. Князятов, П. А. Смирнов, А. Н. Удовенко и М. М. Фишкис (71) Заявитель

1 (54) СПОСОБ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОВОДЯЩИХ

ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к способам магнитной обработки проводящих деталей и может быть применено в электрофизических установках и промышленных технологических устройствах для формования и сварки металлов.

В современных установках для формирования и сварки металлов импульсное магнитное поле создают путем разряда конденсаторной батареи, на соленоид, в непосредственной близости к внутренней поверхности витков которого помещают электропроводное тело, подлежащее воздействию магнитного поля.

Форма магнитного поля, необходимая для решения конкретной электрофизической или технологической задачи, определяется режимом разряда конденсаторной батареи — параметрами колебательного контура.

В процессе деформации металла под действием импульсного магнитного поля, создаваемого соленоидом, имеет значение лишь величина нарастания и амплитуда тока в первую четверть периода разряда. Поэтому апериодическая форма разряда в этом случае является наиболее рациональной.

Переход от периодического к апериодическому режиму разряда емкости на индуктивность определяется соотношением активного и реактивного сопротивлений контура.

Величина активного сопротивления контура r„р, при которой начинается апериодический режим разряда, определяется по формуле ъ I

r, )2 / —, 5 где L — индуктивность, с — емкость контура, Несмотря на преимущества апериодической формы разряда, на практике переход к этому режиму, особенно при больших импульсных токах, очень труден и, кроме того, энергетически невыгоден из-за больших потерь энергии на активном сопротивлении контура.

При разряде конденсаторной батареи на соленоид вследствие скин-эффекта ток в основном протекает по внутренней поверхности соленоида. Если внутри соленоида помещена металлическая деталь, то в ней под действием переменного магнитного поля возникают индукционные токи. Взаимодействие этих токов создает силу, равную

2111

1 г где I — ток, протекающий по внутренней поверхности соленоида;

1о — индукционный ток детали;

r — расстояние между внутренней поверхностью соленоида и металличе30 ским телом.

326817

Под действием силы F металлическая деталь деформируется (со скоростями, достигающими сотен метров в секунду). Сила Г действует также и на соленоид. При периодическом режиме разряда соленоид испытывает ударные нагрузки в течение всего периода прохождения тока, хотя для воздействия на металлическое тело необходима лишь первая четверть периода тока. В установках подобного типа частота колебательного разряда составляет от 104 до 5.10 гц, и определяемая ею толщина скин-слоя на внутренней поверхности витка соленоида составляет 0,3 — 0,8 мм.

В результате прохождения электрического тока через столь малый слой металла его температура может достигать величин, превышающих температуру плавления. Г!ри высоких температурах наступает уменьшение механической прочности соленоида. В результате величина напряженности магнитного поля, при котором начинается разрушение соленоида, уменьшается.

Целью изобретения является увеличение срока службы соленоида.

Поставленная цель достигается тем, что через соленоид пропускают ток разряда четверть периода, а затем, после достижения максимума тока, когда напряжение на соленоиде приобретает противоположную полярность, соленоид закорачивают через газоразрядный промежуток. В результате ток в соленоиде превращается в квазипостоянный, убывающий по экспоненциальному закону.

Обычно закорачивание соленоида применяется для получения магнитных полей, квазипостоянных во времени.

В рассматриваемом случае при взаимодействии поля соленоида с проводящим металлическим телом закорачивание приводит к уменьшению паразитных факторов — нагрева витков соленоида и приложенных к нему механических усилий — при полном сохранении полезного импульса, воздействующего на тело, без уменьшения энергетического к.п.д. системы. Это объясняется тем, что полезными являются лишь силы, возникающие в первую четверть периода разряда.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема, позволяющая осуществлять закорачивание индуктивности вблизи максимума тока первого полупериода; на фиг. 2 — принципиальная схема, позволяющая осуществлять закорачивание индуктивности в любой задан5 ный момент времени.

Схемы содержат соленоид 1, батарею конденсаторов 2, включающее коммутирующее устройство 3, закорачивающее коммутирующее устройство 4, в схему на фиг. 2 включен

10 блок задержки 5 запускающих сигналов.

11осле включения коммутирующего устройства 3 в цепи соленоид — батарея .конденсаторов возникает периодический процесс. Ток нарастает до максимума, а напряжение за это

15 время падает до нуля. Затем, когда напряжение на соленоиде меняет знак на обратный и достигает значения нескольких сотен вольт, срабатывает коммутирующее устройство 4, соленоид закорачивается и в его цепи начи20 нает течь квазипостоянный ток, убывающий по экспоненциальному закону.

В результате температура скин-слоя соленоида падает в 5 — 10 раз и не превышаег

200 С. При этой температуре прочностные

25 свойства соленоида не уменьшаются, как в случае протекания периодического тока. Величина суммарного импульса силы также уменьшается в 5 — 10 раз.

Расширяется диапазон полей соленоида и

30 увеличивается срок его службы. Кроме того, режим закорачивания индуктивности значительно увеличивает срок службы конденсаторной батареи, уменьшая величину электродинамических сил, возникающих в конденса35 торах, снижая их нагрев.

Предмет изобретения

Способ магнитной обработки проводящих

40 деталей, состоящий в воздействии на деталь импульсного магнитного поля, создаваемого электрическим током периодического разряда электрического накопителя через соленоид, расположенный вблизи обрабатываемой де45 тали, отл и чаю щийся тем, что, с целью увеличения срока службы соленоида, после нарастания тока в соленоиде до заданной величины соленоид закорачивают, например, газоразрядным коммутатором.

Редактор Т. Орловская

Составитель Е. Алешин

Техред Н. Куклина

Корректор Н. Учакина

Заказ 3119/1 Изд. № 993 Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2