Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Электромагнитная формовка (ЭМ-формовка или магнитоформовка) — это высокоскоростной процесс холодной деформации электропроводящих металлов, чаще всего меди и алюминия. Деталь изменяет свою форму под воздействием высокоинтенсивных импульсных магнитных полей, которые индуцируют в ней электрический ток и создают соответствующее отталкивающее магнитное поле, быстро отталкивающее её части. Формовка может осуществляться без контакта с инструментом, хотя в некоторых случаях деталь может прижиматься к матрице или оправке. Эта технология также известна как высокоскоростная формовка или технология электромагнитного импульса.
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.
Пояснение
Специальная катушка помещается рядом с металлической заготовкой, заменяя толкатель в традиционном формовании. Когда система генерирует мощный магнитный импульс, катушка создает магнитное поле, которое, в свою очередь, разгоняет заготовку до гиперскорости и направляет на штамп. Магнитный импульс и экстремальная скорость деформации переводят металл в вязкопластичное состояние, повышая его пластичность без изменения исходной прочности материала. Визуализацию можно увидеть на иллюстрации процесса импульсного магнитного формования. Быстро изменяющееся магнитное поле индуцирует циркулирующий электрический ток в близлежащем проводнике посредством электромагнитной индукции. Этот индуцированный ток создает соответствующее магнитное поле вокруг проводника (см. эффект «Pinch» в физике плазмы). В соответствии с законом Ленца, магнитные поля, возникающие внутри проводника и рабочей катушки, сильно отталкиваются друг от друга. На практике, металлическая заготовка, подлежащая обработке, располагается вблизи массивной катушки из проволоки (называемой рабочей катушкой). Мощный импульс тока пропускается через рабочую катушку путем быстрого разряда высоковольтного конденсаторного банка с использованием игнитрона или искрового промежутка в качестве переключателя. Это создает быстро осциллирующее, сверхсильное электромагнитное поле вокруг рабочей катушки. Высокий ток рабочей катушки (обычно десятки или сотни тысяч ампер) создает сверхсильные магнитные силы, которые легко преодолевают предел текучести металла заготовки, вызывая необратимую деформацию. Процесс формования металла происходит чрезвычайно быстро (обычно в течение нескольких десятков микросекунд), и из-за больших сил отдельные части заготовки испытывают значительное ускорение, достигая скорости до 300 м/с.
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.
Приложения
Процесс формования чаще всего используется для уменьшения или расширения цилиндрических труб, но также может применяться для формования листового металла путем напрессовывания заготовки на оправку с высокой скоростью. Возможно формирование высококачественных соединений либо методом электромагнитной импульсной обжимки с механической фиксацией, либо методом электромагнитной импульсной сварки, обеспечивающей истинное металлургическое соединение. Поскольку операция формования связана с высоким ускорением и замедлением, масса заготовки играет критически важную роль в процессе. Процесс наиболее эффективен при работе с хорошими электропроводниками, такими как медь или алюминий, но может быть адаптирован и для менее проводящих материалов, например, стали.
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.