Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов

 

Союз Советскнк

Соцнвпнстнческнк респубпни

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к эвт. свид-ву (22) Заявлено 17. 09 ° 79. (21) 2820587/25-27 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07 02 ° 82. Бюллетень М5

Дата опубликования описания 07.02.82

Веударстееекы3 кювятет

СССР ае аелем кеебретенкй и еткрытв1

8) (72) Авторы изобретения

И. В. Белый, П. М. Пшиков и В. А. Мат вейчук

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (71) Заявитель (54) ИНДУКТОР ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ

ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно, к устройствам для обработки металлов давлением импульсного магнитного поля. Преимущественно изобрете" ние может быть использовано в устройствах, где через индуктор за доли секунды проходят серии мощных импульсов тока (11.

Известен индуктор для магнитноимпупьсной обработки металлов, содержащий соленоидальный токопровод с

- толщиной, большей токового скин-слоя, и осевое отверстие для размещения заготовки (2).

Недостатком известного устройства является снижение его стойкости. Это объясняется тем, что при прохождении через индуктор серии мощных импульсов тока вследствие высокой плотности 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 (3).

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

902921 чении к свободным концам, а также расположенными с двух торцов токопровода изготовленными из ферромагнитного материала бобинами с коническими пазами для размещения ребер и с центральными отверстиями, соосными отверстию в токопроводе.

Для магнитно-импульсной обработки заготовки над ее поверхностью в заданной зоне надо создать определенной величины ток. В устройстве-прототипе такой ток протекает по одному 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 токового скин-слоя, тот we самый ток протекает по нескольким скин-слоям (в зависимости от числа витков спира 1и), т.е. тот же самый ток проходит по большому сечению. В результате этого плотность тока в токопроводе снижается, в соответственно и умень" шается нагрев токопровода. Охлажде/ ние токопровода между импульсами идет" с двух сторон за счет ребер, которыми он снабжен. Стекание тока на ребра предотвращает ферромагнитный материал, в пазах которого они расположены.

На чертеже изображен осевой разрез предлагаемого индуктора.

Индуктор содержит токопровод 1, выполненный в виде спирали Архимеда.

Толщина токопровода 1 равна или меньше толщины токового скин-слоя. Индуктор имеет осевое отверстие 2 для размещения заготовки 3. По обе стороны от токопровода 1 расположены ребра 4. Они могут быть выполнены как

25 достигать температуры плавления. В результате этого снижается стойкость индуктора.

Целью изобретения является увеличение стойкости индуктора.

Поставленная цель достигается тем, что в индукторе для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащем токопровод с осевым отверстием для размещения заготовки, токопровод выполнен в виде навитой в спираль Архимеда ленты толщиной не более, чем толщина токового скин-слоя, а для улучшения отвода тепла от токопровоgB> индуктор снабжен закрепленными по15 обоим торцам спирали на каждом витке ее ребрами, расходящимися на конус и увеличивающимися в поперечном сезацело с токопроводом 1, так и присоединены, например приварены, к не- му. Каждое ребро 4 расположено в соответствующем пазу 5 ферромагнитных 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, плотность 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 результате индуктор значительно меньше нагревается. В то we время от каждого витка токопровода l e заготовке 3 индуцирует 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 4 предотвращается тем, что они помещены в пазы 5 бобин 6. Благодаря большому магнитному сопротивление, обеспечивающемуся ферромагнитным материалом бобин

6, весь импульсный ток протекает по токопроводу 1 индуктора. В паузе между импульсами тока тепло, выделившееся в токопроводе 1, отводится с обеих сторон за счет теплоароводности ребрами 4. При выполнении большого числа операций между операциями ребра 4 могут охлаждаться водой, протекающей по трубке 7.

Предложенный индуктор по срав- нению 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 токопровода 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 нндуктора е результа-

902921 формула изобретения

Составитель О.Локотош

Редактор H.Êîëÿäà Техред М.Тепер Корректор Г. Назарова

Заказ 12512/12 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Я-35, Раушская наб ., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 те увеличения его стойкости обрабатывается большее количество заготовок, чем при помощи известных индукторов.

1. Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащий токопровод с осевым отверстием для размещения заготовки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения стойкости индуктора, токопровод выполнен в виде навитой в спираль Архимеда ленты толщиной не более чем толщина токового скин-слоя.

2. Индуктор по и. 1, .о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения отвода тепла от токопровода, он снабжен закрепленными по обоим торцам спирали на каждом витке ее ребрами, расходящимися на конус и увеличивающимися в поперечном сечении к свободным концам, а также расположенными с двух торцов токопровода изготовленными из ферромагнитного материала бобинами с коническими па" зами для размещения ребер и с центральными отверстиями, соосными отверстию в токопроводе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1г 2685608/25-27, кл. 8 2I D 26/ l4, 18.06 79.

2. Патент США И 3088200, кл. 29-42 I, опублик. 1963.

3. Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля, "Иир",1972, с. 186, фиг. 7.5.