Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов

Союз СоветскихСоцналисткческихРесттублкк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ742468(5 )М. Кл.С 21 О 1/12 Н 05 В 5/18 Государственный комитет по делам изобретений и открытий(7) Заявитель Харьковский ордена Ленина политехнический институт им В, И. Ленина(54) ИНДУКТОР ДЛЯ МАГНИТНО - ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИМЕТАЛЛОВ Изобретение относится к термической обработке, а именно к устройствам для поверхностной закалки металлов с помощью индукционного нагрева, и может быть использовано. для локального нагрева и магнитно- импульсной обработки металлов с подот ревом.Известен индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащий концентратор магнитного поля, на котором расположена первичная обмотка, разделенная на две части с одинаковым числом витков, причем каждая часть обмотки выполнена с противоположным направлением намотки 111.Известен также высокочастотный трансформа. тор с незамкнутым сердечником, состоящий из первичной обмотки и охватывающей ее15 вторичной обмотки, к которой присоединен одновитковый индуктор, Внутри первичной обмот. ки размещен ферромагнитный сердечник 2.Недостатком известных устройств индукторов20 является ограничение функциональных возможностей, а именно органичение возможности получения высокочастотных импульсов тока заданной формы, обеспечивающих . мелкозернистую струк 2туру закаленного слоя. Это обусловлено тем, что в известном концентраторе из-за наличия только одной первичной обмотки ограничена воэможность наложения следующих один за другим как от одного, так и от нескольких источников, высокочастотных импульсов тока в один общий импульс большой мощности со вре.менем спада не более 1% от времени действияимпульсов.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей индуктора, а именно воэмож. ности получения мощных высокочастотных им. пульсов тока заданной формы, обеспечивающих мелкозернистую структуру закаленного слоя.Поставленная цель достигается тем, что ин, дуктор снабжен дополнительной первичнойоб моткой с ферромагнитным сердечником, размещенной в отверстии, дополнительно выполненном в концентраторе, а также снабжен магнитопрово. дом с охватывакяцим его диэлектриком, концепт. ратор.выполнен составным по плоскости, пер. пендикулярной осям его отверстий, а в месте стыка установлен магнитопровод с диэлектриком, при этом каждая первичная обмотка со742468 4работой концентратора. упрощенно работу концентратора можно представить следующим образом, При подаче импульсов тока от источниковпо первичным обмоткам 12 и 13 протекаюттоки Ьг и ,з (фиг, 2) соответственно. Токи1,г и 11 з в концентраторе наводят ЭДС: ток ид; 1,г - 3, в половине 4 и Бг в половине 5 кон.- центратора, а ток 1,з - Яз в половине 4 иЯ 4 в половине 5 концентратора, По половине 410 протекает ток, который определяется разностью й 1 иДз и полным сопротивлением цепи, по кото рои он протекает,. Для наглядности этот токможно представить в виде двух токов. Один изних 31 (фиг.3) определяется 1 и полным со 15 пРотивлением цепи, а дРУгой Ээ - Яз и такжеполным сопротивлением цепи. Таким образом,общий ток в половине 4 представляется в видеразности двух токов 3, и Эз. Аналогично токв половине 5 можно представить в виде суммыО токов Эг и 34. Следовательно, применяя принцип суперпозиции, можно рассмотреть работуобмоток 12 и 13 отдельно, а затем алгебраически сложить или вычесть токи, индуцируемыеэтими обмотками в концентраторе.и 25 Токи Э, и Зг в той части концентратора,где расположена обмотка 13, создают магнитные потоки Ф 1 йФг сооответственно (фиг.2),которые направлены противоположно друг другу, Эти потокиФ 1 иФг создают в обмотке 13зО. противоположно направленные ЭДС. Параметрыцепей, по которым протекают токи Э, и Зговыбираются таким образом, чтобы разностьэтих ЭДС была равна нулю. В результате приработе обмотки 12 на выводах обмотки 1335 отсутствует наведенное напряжение. Токи,1 з иЛ 4 в той части концентратора, где расположенаобмотка 12, создают магнитные потокиФз им Ф 4 соответственно (фиг.2), которые направлены относительно друг друга в одном направле 4 о нии, Направление намотки обмотки 12 в половине 4 концентратора противоположно направлениюее же намотки в половине 5, Поэтому созданныеа потокамиРэ иР 4 ЭДС в обмотке 12 противоположно направлены друг. другу. Параметры45 цепей, по которым протекают токи Эз и .34,выбираются таким образом, чтобы разность этихЭДС была равна нулю, В результате при работеобмотки 13 на выводах обмотки 12 отсутствуетнаведенное напряжение. Благодаря такой работе5 о концентратора возможна совместная работа нескольких источников без взаимного их влияниядруг на друга. Поверхности заготовок 17 нагреваются мощными высокочастотными импульсамитока заданной формы, образованными нзложени 55 ем импульсов от источников. 3держит одинаковое число витков в каждойсоставной части концентратора, а направлениенамотки дополнительной первичной обмоткив одной составной части концентратора противоположно направлению ее намотки в другой составной части,На фиг, 1 представлен индуктор, общий вна фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3разрез Б-Б на фиг, 2.Индуктор содержит концентратор, располо.женный на основании 1 (фиг. 1) и разделеннымагнитопроводом 2 (фиг, 2) и диэлектрикомна две одинаковые электрически не соединенньмежду собой половины 4 и 5. Каждая иэ половин 4 и 5, в свою очередь, разделена на двечасти б и 7 (фиг. 1), соединенные по краями разделенные диэлектриком 8 в средней частиПо краям каждой из половин концентраторавыполнены два отверстия 9 и 10, в радиальньпазах 11 которых размещены две первичныеобмотки 12 и 13 (фиг. 2). Обмотки 12 и 13индуктивно между собой не связаны и подключены к источникам (на чертежах не показаны).Направление намотки обмотки 12 в одной полвине 4 противоположно направлению ее намоткв другой половине 5 концентратора, а направление намотки обмотки 13 в обоих половинах 5и 4 одинаково. Обе обмотки 12 и 13 имеютодинаковое число витков в каждой из половинконцентратора, В отверстиях 9 и 10 расположены два ферромагнитных сердечника 14 и 15 .соответственно. В средней части каждой из полвин концентратора выполнено отверстие 16, вкотором размещена обрабатываемая заготовка17, Верхние части обоих половин 4 и 5 соединны с поршнем прижимного устройства 18(фиг. 1), например гидравлического пресса,Предлагаемый индуктор работает следующиобразом.В отверстия 16 концентратора вставляютсядве заготовки 17. Верхние части 6 половин 45 с помощью прижимного устройства плотноприжимаются к нижним частям 7 концентраторобеспечивая тем самым хороший электрическийконтакт между верхними б и нижними 7 частями по краям концентратора. После установкизаготовок 17 и обеспечения хорошего контактаот источников питания на обмотки 12 и 13подаются с наложением во времени один задругим высокочастотные импульсы тока. Приэтом в концентраторе путем наложения импульсов тока, подаваемых от источников, формируется мощный высокочастотный импульс токазаданной формы со временем спада не более1% от времени действия импульса, Магнитопро: вод 2 снижает магнитное сопротивление дляпотока, проходящего между половинами 4 и 5,Возможность наложения импульсов токаобеспечивается конструктивным исполнением и Изменяя количество и мощность подаваемых на первичные обмотки импульсов тока, а также параметры концентратора, получают оптимальные7424 20 5для данного металла форму и длительность нагревающего импульса тока, обеспечивающего получение вязкой мелкозернистой структуры закаленного слоя заготовки, т. е. чтобы время спада короткого импульса тока в заготовке бы5 ло не более 1% от времени действия импульса.Предлагаемый индуктор обеспечивает расши 3рение функциональных возможностей, а именно: позволяет получать мощный высокочастотный импульс тока заданной формы, обеспечивающий о получение мелкозернистой структуры закаленного слоя, благодаря тому, что мощные высокочастотные импульсы тока, образованные в заготовке от работы нескольких источников, накладываются, образуя нагревающий заготовку мощ ный высокочастотный импульс заданной формы. Такой индуктор позволяет обрабатывать одновременно две заготовки. Формула изобретения 1. Индуктор для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащий разъемный концентратор с отверстиями для установки заготов ки и размещения первичной обмотки с ферро 68 6магнитным сердечником, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей индуктора, он снабжен дополнительной первичной обмоткой с ферро. магнитным сердечником, размещенной в отверстии, дополнительно выполненном в концентра. торе.2. Индуктор но п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен магнитопроводом с охватывающим его диэлектриком, концентратор выполнен составным по плоскости, перпендикулярной осям его отверстии, а в месте стыка установлен магнитопровод с диэлектриком, при этом каждая первичная обмотка содержит одинаковое число витков в каждой составной части концентратора, причем направление намотки дополнительной первичной обмотки в одной составной части концентратора противоположно направлению ее намотки в другой составной части. Источник информаципринятые во внимание при экспертизе1, Заявка ФРГ Иф 232041, кл. В 21 0 26/14, 1975.2, Промышленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИТВЧ, вып. 11, 1970, с. 209.. 742468 47 Уб Составитель В, БелофастовРедактор И. Михеева Техред О, Андрейко Корректор М. Демчик Подписное Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 3588/7 Тираж 608ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, .Ж, Раушскзя наб., д. 4/5