Застосування та схеми попереднього індукційного нагріву у магнітно-імпульсній обробці металів
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.04.03Ключові слова:
листові метали, індукторні системи, магнітно-імпульсна обробка металів, індукційне нагрівання, електромагнітні процеси, попереднє індукційне нагрівання, пластичність металівАнотація
Висвіт
Виділено особливості процесів магнітно-імпульсної обробки металів у традиційних схемах технологічних процесів сучасного промислового виробництва. Робота є коротким описом стану, застосування, а також запропоновано схеми попереднього індукційного нагріву в промисловій магнітно-імпульсній обробці металів. Розглянуто спосіб підвищення ефективності виконання заданих виробничих операцій. Використання попереднього нагріву призводить до суттєвого підвищення якості виконання виробничих операцій при зниженні споживання енергії. Відзначено нові напрямки магнітно-імпульсної обробки металів, що передбачають перетворення природних сил відштовхування металу об'єкта, що обробляється, в сили магнітно-імпульсного тяжіння зі зменшенням робочих частот діючих полів. Істотне зниження робочих частот дозволяє як перейти від процесу відштовхування до тяжіння, а й перейти від роботи з феромагнітними металами до не феромагнітних. Наприклад, з'являється можливість тяжіння алюмінієвих заготовок. Наведено приклади використання індукційного нагрівання металевих заготовок у сучасній промисловості. Розглянуто різні пристрої, що застосовуються для даних операцій, які пропонуються на сучасному ринку, як вітчизняними, так і зарубіжними виробниками. Описано фізику тепловиділення Ленца-Джоуля, результатом якого є індукційне нагрівання провідників струмами Фуко у зовнішньому електромагнітному полі інструмента. Запропоновано схеми практичної реалізації попереднього індукційного нагріву при магнітно-імпульсній обробці металевих заготовок, що дозволяють використовувати як автономні пристрої для збудження вихрових струмів, так і стаціонарне підключення, з тією ж метою, від додаткового джерела електроенергії. Як результат роботи відзначається можливість підвищення коефіцієнта корисної дії за рахунок збільшення пластичності металу при нагріванні заготовки, а також можливі обмеження описаної технології, пов'язані зі збільшенням активного опору металів при підвищенні Ленц-Джоулева тепловиділення.
лено особливості процесів магнітно-імпульсної обробки металів у традиційних схемах технологічних процесів промислового виробництва. Метою цієї роботи є короткий опис стану, застосування, а також пропозиція схем попереднього індукційного нагріву в сучасній магнітно-імпульсній обробці металів як способу підвищення ефективності здійснення заданих виробничих операцій, що проявляється у підвищенні якості їх виконання при зниженні необхідних енерговитрат. Запропоновано схеми реалізації попереднього індукційного нагріву в магнітно-імпульсній обробці металів. Як висновки зазначена можливість підвищення ефективності за рахунок збільшення пластичності металу при нагріванні, зазначені можливі її обмеження, пов'язані зі зростанням активного опору.
Посилання
Psyk V., Risch D., Kinsey B.L., Tekkaya A. E. & Kleiner M. Electromagnetic Forming – A review. Journal of Materials Processing Technology, 2011, 211, рp.787–829, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2010.12.012.
Belyj I. V., Gorkin L. D., Himenko L. T. Deformirovanie metallov impul'snym jelektromagnitnym polem s predvaritel'nym indukcionnym nagrevom zagotovok. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo, 1984, 7, pp. 6-8.
Batygin Ju. V., Lavinskij V. I., Himenko L. T. Impul'snye magnitnye polja dlja progressivnyh tehnologij. Tom 1. Izdanie vtoroe, pererabotannoe i dopolnennoe. Pod obshhej redakciej d.t.n., prof. Batygina Ju.V. Har'kov. Izd. MOST – Tornado, 2003. 284 s.
Batygin Yu. V., Golovashchenko S. F., Gnatov A. V., Chaplygin E. A. Pulsed Electromagnetic Attraction Processes for Sheet Metal Components. 6th International Conference on High Speed Forming (27–29 March 2014). Daejeon, Korea, p. 253-260, doi: 10.17877/DE290R-945.
Decat G., Deckx L., Meynen G., De Graef E. & Jonlet F. Magnetic Fields of Induction Heaters in the Framework of Directive 2004/40/EC of the European Parliament and of the Council, International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, 2015, 12:2, pp. 169-176, doi: 10.1080/10803548.2006.11076678.
Batygin Ju. V., Lavinskij V. I., Himenko L. T. Fizicheskie osnovy vozmozhnyh napravlenij razvitija magnitno-impul'snoj obrabotki tonkostennyh metallov. Jelektrotehnika i jelektromehanika, 2004, 2, pp. 80–84.
Batygin Yu., Barbashova M., Sabokar O. Electromagnetic Metal Forming for Adavnced Processing Technologies. Springer International Publishing AG. 2018. 99 р.
Batygin Yu. V., Chaplygin E. A., Shinderuk S. O., Strelnikova V. A. The main inventions for technologies of the magnetic-pulsed attraction of the sheet metals. A brief review. Electrical Engineering & Electrical Mechanics, 2018, 3, pp. 43–52, doi: 10.20998/2074-272X.2018.3.10.
Batygin Yu. V., Yeryomina O. F., Shinderuk S. O., Strelnikova V. A., Chaplygin E. O. Magnetic-pulsed attraction of sheet billets with “direct passage of current”. Вісник НТУ «ХПІ». Нові рішення в сучасних технологіях, 2020, 4(6), pp. 3–13, doi:10.20998/2413-4295.2020.04.01.
Batygin Yu. V., Chaplygin E. A., Shinderuk S. O., Strelnikova V. A. Numerical estimates of currents and forces in linear tools of the magnetic-pulse attraction of metals. Part 1: low electrical conductance metals. Electrical Engineering & Electrical Mechanics, 2019, 5, pp. 40–44, doi: 10.20998/2074-272X.2019.5.07.
Ouyang Sh., Li Ch., Du L., Li X., Lai Zh., Peng T., Han X., Cao Q., Li L. Electromagnetic forming of aluminum alloy sheet metal utilizing a low-frequency discharge: A new method for attractive forming, Journal of Materials Processing Technology, 2021, no. 291, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2020.117001.
Bay F. Jeanson A-C., Zapata J. Electromagnetic forming processes: material behaviour and computational modelling, Procedia Engineering, 2014, no. 81, pp. 793-800, doi: 10.1016/j.proeng.2014.10.078.
Batygin Yu. V., Chaplygin E. A., Shinderuk S. O., Strelnikova V. A. Numerical estimates of currents and forces in a linear tools of the magnetic-pulse attraction of metals. Part 2: High specific electrical conductivity metals. Electrical Engineering & Electrical Mechanics, 2019, 6, pp. 39–43, doi: 10.20998/2074-272X.2019.6.05.
Batygin Yu. V., Sabokar O. S., Strelnikova V. A. Induction heating. History and development. Application in modern transport repairing technologies. Автомобільний транспорт, 2017, Вип. 40, С. 75–79.
Batigіn Ju. V., Sabokar O. S., Strel'nіkova V. A. Іndukcіjnij nagrіv tonkoї feromagnіtnoї plastini v polі ploskogo krugovogo solenoїda. Vіsnik Vіnnic'kogo polіtehnіchnogo іnstitutu, 2017, Vip. 6, pp. 135–140.
Batygin Ju. V., Chaplygin E. A., Sabokar' O. S. Strel'nikova V. A. Indukcionnyj nagrev vo vnutrennej polosti cilindricheskogo solenoida. Osnovnye sootnoshenija protekajushhih processov. Vіsnik Hmel'nic'kogo nacіonal'nogo unіversitetu, 2017, Vip. 6, pp. 32–36.
Shherba A. A., Podol'cev A. D., Kucherjavaja I. N. Issledovanie processov vysokochastotnogo indukcionnogo nagreva i plavlenija provodjashhih zagotovok s uchetom raspredelenija plotnosti toka v vitkah induktora. Pracі ІED NANU, 2015, 41, pp. 132–139.
Strel'nіkova V. A. Osobennosti indukcionnogo nagreva massivnyh metallicheskih zagotovok induktorami s ferromagnitnymi serdechnikami. Vіsnik NTU «HPІ» Serіja: Problemi udoskonalennja elektrichnih mashin і aparatіv, 2018, 32 (1308), pp. 99–104, doi: 10.20998/2079-3944.2018.32.17.
Batigіn Ju. V., Chapligіn Є. O., Sabokar O. S., Strel'nіkova V. A. Sposіb obrobki listovih metalіv koncentrovanimi dzherelami energії magnіtnih polіv z poperednіm nagrіvom. Patent Ukraїni № 121597, 2017.
Strel'nіkova V. A. Suchasnі tehnologії remontu avtomobіlіv z vikoristannjam elektromagnіtnoї formovki metalіv. Problemi energoresursozberezhennja v promislovomu regіonі. Nauka і praktika. Tezi dopovіdej ІІІ Vseukraїns'koї naukovo-praktichnoї konferencії molodih vchenih, specіalіstіv ta aspіrantіv. (11-12 travnja 2017 r., m. Marіupol'). Marіupol'. DVNZ «PDTU», 2017. P. 70–72.
Batygin Ju. V., Strel'nikova V. A. Indukcionnyj nagrev i magnitno-impul'snoe pritjazhenie dlja promyshlennyh tehnologij sovremennosti: monografija. Har'kov. Lider, 2019. 162 s.
BETAG Innovation. Available at: https://www.betaginnovation.com/medium-panel-repair/ (accessed 15.11.2021).
Batygin Ju. V., Gorkin L. D., Gorkin A. L., Lysenko I. M. Magnitno-impul'snaja ustanovka s vynosnym induktorom. № 8480, 1989.
Beneson W., Harris J. W., Stoker H., Lutz H. Handbook of Physics. 1 st ed. 2002. Corr. 2nd printing 2006. Berlin. Springer, 2006. 1186 р.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Тетяна Гаврилова, Євген Чаплигін , Світлана Шиндерук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
