Электромагниттік қалыптау (EM қалыптау) – мыс, алюминий сияқты металдарды жоғары жылдамдықпен, контактсіз деформациялау технологиясы. Жаңа технология туралы біліңіз!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электромагниттік қалыптау (ЭМ қалыптау немесе магниттік қалыптау) – электр тогын жақсы өткізетін металдарды, ең көп кездесетіні мыс және алюминийді жоғары жылдамдықпен суық қалыптау процесі. Дайындама жоғары қарқынды импульстік магниттік өрістердің әсерінен қайта пішінделеді, бұл дайындамада ток тудырып, оған сәйкес келетін итергіш магниттік өріс жасайды, нәтижесінде дайындаманың бөліктері тез итеріледі. Дайындама құралмен тікелей жанаспай қайта пішінделуі мүмкін, бірақ кейбір жағдайларда оны қалыпқа немесе формаға басып бекітуге болады. Бұл техника кейде жоғары жылдамдықты қалыптау немесе электромагниттік импульстік технология деп те аталады.
Electromagnetic forming (EM forming or magneforming) is a type of high velocity, cold forming process for electrically conductive metals, most commonly copper and aluminium. The workpiece is reshaped by high intensity pulsed magnetic fields that induce a current in the workpiece and a corresponding repulsive magnetic field, rapidly repelling portions of the workpiece. The workpiece can be reshaped without any contact from a tool, although in some instances the piece may be pressed against a die or former. The technique is sometimes called high velocity forming or electromagnetic pulse technology.
Түсіндірме
Металл жұмысшесінің жанына арнайы катушка орналастырылады, ол дәстүрлі пішімдеудегі итергіштің орнын басады. Жүйе күшті магниттік импульсын жіберген кезде, катушка магниттік өріс тудырады, ол өз кезегінде жұмысшесін жоғары жылдамдыққа дейін үдетеді және қалыпқа жібереді. Магниттік импульс және деформацияның жоғары жылдамдығы металлдың вископластикалық күйге өтуіне себеп болады – бұл материалдың бастапқы беріктігіне әсер етпей, пішімделгіштігін арттырады. Магниттік импульсті пішімдеудің суретін қараңыз. Жедел өзгеріп отыратын магниттік өріс электромагниттік индукция арқылы жақын өткізгіште айналмалы электр тогын тудырады. Индукцияланған ток өткізгіштің айналасында сәйкес магниттік өріс жасайды (Плазма физикасы бойынша «Қиып алу» деген терминді қараңыз). Ленц заңына сәйкес, өткізгіште және жұмыс катушкасында пайда болған магниттік өрістер бір-бірін күшті итеріп шығарады. Іс жүзінде, пішімделетін металл жұмысшесі ауыр сымнан жасалған катушкаға (жұмыс катушкасы деп аталады) жақын орналастырылады. Жоғары кернеулі конденсаторлар банкін тез босату арқылы, тұтандырғыш немесе ажыратқыш ретінде оттық аралықты пайдалана отырып, жұмыс катушкасы арқылы үлкен ток импульсі жіберіледі. Бұл жұмыс катушкасының айналасында жылдам тербелісті, өте күшті электромагниттік өріс тудырады. Жоғары жұмыс катушкасы тогы (әдетте ондаған немесе жүздеген мың ампер) металл жұмысшесінің беріктігін оңай жеңіп, тұрақты деформацияға алып келетін өте күшті магниттік күштер жасайды. Металл пішімдеу процесі өте жылдам (әдетте ондаған микросекундта) жүреді және үлкен күштердің әсерінен жұмысшесінің бөліктері 300 м/с жылдамдыққа дейін жететін жоғары үдеуге ұшырайды.
A special coil is placed near the metallic workpiece, replacing the pusher in traditional forming. When the system releases its intense magnetic pulse, the coil generates a magnetic field which in turn accelerates the workpiece to hyper speed and onto the die. The magnetic pulse and the extreme deformation speed transforms the metal into a visco plastic state – increasing formability without affecting the native strength of the material. See the magnetic pulse forming illustration for a visualization. A rapidly changing magnetic field induces a circulating electric current within a nearby conductor through electromagnetic induction. The induced current creates a corresponding magnetic field around the conductor (see Pinch (plasma physics)). Because of Lenz's Law, the magnetic fields created within the conductor and work coil strongly repel each other. In practice the metal workpiece to be fabricated is placed in proximity to a heavily constructed coil of wire (called the work coil). A huge pulse of current is forced through the work coil by rapidly discharging a high voltage capacitor bank using an ignitron or a spark gap as a switch. This creates a rapidly oscillating, ultra strong electromagnetic field around the work coil. The high work coil current (typically tens or hundreds of thousands of amperes) creates ultra strong magnetic forces that easily overcome the yield strength of the metal work piece, causing permanent deformation. The metal forming process occurs extremely quickly (typically tens of microseconds) and, because of the large forces, portions of the workpiece undergo high acceleration reaching velocities of up to 300 m/s.
Қолданбалар
Құрастыру процесі көбінесе цилиндрлі құбырларды қысқарту немесе кеңейту үшін қолданылады, бірақ ол металл жақтарын жұмыс дайындамасын жоғары жылдамдықпен пішінделген қалыпқа қағып қалыптастыру арқылы да жасауға болады. Жоғары сапалы қосылыстарды механикалық бекіткішпен электр магниттік импульстік қысылу арқылы немесе нағыз металлургиялық тіркеспен электр магниттік импульстік дәнекерлеу арқылы жасауға болады. Құрастыру операциясы жоғары үдеу және тежелуді қамтитындықтан, жұмыс дайындамасының массасы құрастыру процесінде маңызды рөл атқарады. Бұл процесс мыс немесе алюминий сияқты жақсы электр өткізгіштермен тиімді жұмыс істейді, бірақ оны болат сияқты нашар өткізгіштермен де қолдануға болады.
The forming process is most often used to shrink or expand cylindrical tubing, but it can also form sheet metal by repelling the work piece onto a shaped die at a high velocity. High quality joints can be formed, either by electromagnetic pulse crimping with a mechanical interlock or by electromagnetic pulse welding with a true metallurgical weld. Since the forming operation involves high acceleration and deceleration, mass of the work piece plays a critical role during the forming process. The process works best with good electrical conductors such as copper or aluminum, but it can be adapted to work with poorer conductors such as steel.