Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов

Союз СоветскнкСоцнвпнстнческнкреспубпни ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетОпубликовано 07 0282 Бюллетень М 5Дата опубликования описания 07,02.82 ВВУАарстаееаЮ кюеятет СССР ве аелем кеебретенкк и еткрытвй(,71) Заявител арьковский ордена Ленина политехнически институт им. В,И.Ленина ИНДУКТОР ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНО ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Изобретение относится к областиобработки металлов давлением, а именйо, к устройствам для обработки металлов давлением импульсного магнитного поля, Преимущественно изобрете"ние может быть использовано в устройствах, где через индуктор за долисекунды проходят серии мощных импульсов тока 111,Известен индуктор для магнитноимпульсной обработки металлов, содержащий соленоидальный токопровод столщиной, большей токового скин-слоя,и осевое отверстие для размещения заготовки 121.Недостатком известного устройстваявляется снижение его стойкости. Этообъясняется тем, что при прохождениичерез 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 скин- слой 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 31.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 можетчении к свободным концам, а также расположенными с двух торцов токо- провода 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 же самый ток протекает по нескольким скин-слоям (в зависимости от числа витков спира 1 и), т.е. тот же самый ток проходитпо большому сечению. В результате этого плотность тока в токопроводе снижается, в соответственно и умень" шается нагрев токопровода. Охлаждение 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 мень"ше толщины токового скин-слоя. Индуктор имеет осевое отверстие 2 дляразмещения заготовки 3. По обе стороны от токопровода 1 расположены ребра 4. Они могут быть выполнены как 20 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 токопрово 1 ца, индуктор снабжен закрепленными побобоим торцам спирали на каждом витке ее ребрами, расходящимися на конус и увеличивающимися в поперечномсезацело с токопроводом 1, так и присоединены, например приварены, к не-му. Каждое ребро 4 расположено в соответствующем пазу 5 ферромагнитныхбобин 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 же время от каждого виткатокопровода 1 в заготовке 3 индуцируется ток,Коэффициент связи каждого вит- ка 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 теплопроводности 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 реб" рами по обе стороны, каждое из которых располагается в пазу ферромагнитного материала.Ожидаемый экономический эффект отвнедрения изобретения может быть по.лучен за счет того,что при помощипредлагаемого нндуктора е результа-902921 формула изобретения стави орректор Г Назарова епер Тираж 841 аказ 12512/12.В Подписноомитета СССРоткрытийя наб., д. М 5 дарственногоизобретении Я, Раушс НИИПИ Го по дел 5 Иоскв113 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн 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 ющ и й с я тем, что, с целью увеличения стойкости индуктора, токопровод выполнен в виде навитой в спи" раль Архимеда ленты толщиной не более чем толщина токового скин-слоя.2. Индуктор по и, 1 о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучщения отвода тепла от токопровода, он снабжен закрепленными по обоРедактор Н.Коляда Т им 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 ото верстию в токопроводе. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 2685608/25-27, кл. 8 2 1 Р 26/14,18.06 79.2. Патент США И 3088200,кл. 29-421, опублик. 1963.3 Кнопфель Г. Сверхсильные им 2 в пульсные магнитные поля, "Иир",1972,с. 186, фиг. 7. 5.