Установка для магнитно-импульсной обработки

Союз Советскнн Соцналнстнческнн Реслублнк(23) Приоритет 330017/27 л В 26 1 иГосударственный ноинтет Сонете Мнннстрое СССР оо делам нзооретеннй н открытей(45) Дата опубликования описания 07.04 72) Авторы изобретения, П кспериментальный научно исследовател и институт 71) Заявитель куэнечносового машиностроени 54) УСТАНОВКА ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНО ОБРАБОТКИ 2 нс ат оров, и изрядной ценосится к обра 5 отке плованием листовых и т з ретенимпульсных ко ругих элементов сроки сл дукторов пи тем туханияИзве е, чем ний.акже уый шун ьне еньш емент эале ройств с вклю тно т ктивн е р ьащ теле мал ои торый но вкл ка в разрядную цепь катушекомент достижения в зоне оби максимального значенияоля 21 енных индукт,10 ботки магии а в ого Бла я резкому уменьшению индуктив.ности ной цепи ток в незакороченнойкатушке индуктора, а следовательно, и маг нитное поле индуктора быстро спадают. Втечение спада, магнитного поля заготовка подвергается действию магнитног о давления, которое притягивает ее к индуктору,Однако в этом устройстве разрядный ток 20 в незакороченной катушке и, следовательно,и магнитное поле индуктора после спада может продолжать изменяться, в результатечего может измениться во время нарастаниямагнитного поля направление давления. М Следствием этого явится брак деталей, Огодар разряд тическим деформир рубных заготовок.Известны установки для обработки металлических заготовок давлением импульсного магнитного поля содержащие зарядное устройство, батарею импульсньгх конденсаторов в качестве накопителя электрической энергии, индуктор, средства подключения индуктора к батарее импульсных конденсаторов 11Обработка заготовок на данных установках осуществляется, как правило, давлением магнитного поля, которое отталкивает заготовку от индуктора. Разрядный ток в индукторе в большинстве случаев является колебательным и знакопеременным,При оптимальных соотношениях между параметрами разрядной цепи установки, индуктора и заготовки обработка последней совершается с наибольшим КПД а время деформирования обычно не превышает полу- периода разряда, Таким образом, последующие колебания разрядного тока являются вредными, так как они, не участвуя в работе деформирования заготовки, сокращают на одну пэ последовательмеченный недостаток ограцссчивает технологические возможности указанного устройства.Целью изобретения является расширениетехнологических возможностей и повышениеэкономичности обработки,Указанная цель достигается тем, что вразрядной цепи смонтированы дополнительный токовывод к нагрузке и два малоицдук- сотивных шунта с управляемыми включателями,один из которых включен между основным идополнительным токовыводами, а другоймежду основными токовыводами к нагрузке.Кро:.се того, в схеме управления вклкФателями смонтированы две лицин форьсссровацця импульсов напряжения для автоматического замыкания в заданные моменты разряда включателей малоцндуктивцых шунтоввходы которых через переключатели связа- роны с делителем напряжения и интегрирующейцелочкой, питающихся от одного цз импульсных конденсаторов батареи.На фиг. 1 представлены принципиальнаясхема разрядной цепи установки и блок-схема,снстемы управления автоматическилс включением шунтов во время разряда, на фпг. 2 схема включения нагрузки (цндукторв) прцработе в режиме 1 (обычный колебательныйразряд); на фиг. 3 - схема включения нв- ЗОгрузки цри работе в режиме П (ушсполярный разряд с шунтцровацием нагрузки прцнулевом зцаченсш разрядного тока) цлп врежиме 1 с (униполярцый разряд с шунтированием нагрузки прц максимальном значении 35разрядного тока); на фпг, 4 - схема включения индуктора, содержащего две катушки ицдуктивцостп, в режиме 111(обработка заготовок магнитным притяжением к ицдуктору) р на.иа фиг. 5-9 - эпюры,40Установка для обработки металлов давлением содержит зарядное устройство 1(см. фиг. 1), подключенное к батарее импульсных конденсаторов 2, от которой отходят два основных токовывода 3, 4 к нагруз 45ке, например к индуктору, основной управляемый выключатель 5 мощных ссмпульс".ныхэлектрических токов, подключенный междутоковыводом, например 3, и соответствую 50щим выводом от батареи импульсных конденсаторов, дополнительный токовывод 6.к нагрузке первый малоиндуктивный шунтс управляемым включателем 7, подключенныймежду дополнительным токовыводом 6 и ос55новным токовыводом, например 4, второймалоиндуктивный шуцт с управляемым включателем 8, подключенный между основнымитоковыводами 3 и 4, схему управленияциклом "заряд-разряд-импульсных конденсаторов на нагрузку (нв фиг. не показана)К батарее импульсных кос.денсаторов 2или по крайней мере к одному импульсномуконденсатору подключены выполненный нарезисторах 9 и 10 делитель напряжения иинтегрирующая цепочка, содержащая конденсатор 11 и резистор 12.Выходы интегрирующей цепочки и делителя напряжения через переключатели 13 14и диоды 15 и 16 подключены к двум идентичным по конструкции линиям формированияимпульсов напряжения, которые содержат блоки 17 и 18, предназначенные для выдачикратковременных импульсов напряжения втребуемые моменты разряда (например вмоменты перехода через нулевые значенияразрядного тока или падения напряжения набатарее конденсаторов 2), и блоки 19, 20подготовки ишсццирующих импульсов напряжения, Выходы блоков 19 и 20 подключены соответственно к включателям цсунтов 7и 8Блоки 17 и 18 состоят из входного усилителя, дифференцирующей цепочки, одновибратора и выходного усилителя, котсрые могутбыть собраны, например, из элементов логикиф 1". Блоки 18 и.20 содержат управляемыйдиод, импульсный конденсатор и импульсныйтрансформатор.Токовыводы соединены с катушками индукторами 21, 22 23,В качестве управляемых включателей мощных импульсных токов могут служить воздушные разрядники, игнитроны и т. д. Яалоиндуктивными шунтами могут слуитьнепосредственно токопроводы, выполненныеиз металлических шин или коаксиальныхкабелей.Работает установка следующим образом,При разряде батареи конденсаторов 2 нанагрузку, подключенную к выводам 3 и 4установки, в разрядной цепи протекает знакопеременный колебвтельный ток 7, Характер его изменения в первом приближенииможет быть описан экспоненцивльно затухающей синусоидой (см. фиг, 5). Аналогично, но со сдвигом примерно на четвертьпериода колебаний изменяется падение напряжения О. (см, фиг, 6) на импульсныхконденсаторах 2 батареи. Одновременно с током:1 (см, фиг. 5) и пропорционально ему изменяется напряжение 0 , снимаемое с конденсатора 11 интегрирующей цепочки, анапряжение И О (см. фиг. 6) снимаемое с резистора 10 делителя напряжения установки изменяется пропорционально падению напряжения 13 ца батарее импульсных конденсаторов.Напряжения с), и О ц в начале разряда имеют одинаковые знаки, например отрица-.конденсаторов, благодаря чему ра:ширяются возможности повышения стойкости указанных элементов разрядной цепи, а следоватедьно, и снижение затрат, связанных с их износом.Режим Ш предназначен для обработкизаготовок магйитным притяжением к индуктору С этой целью индуктор, содержащий по крайней мере две последовательно соединенные катушки индуктивности 22 и 23 (см, фиг, 4) подключается к основным токовыводам 3 10 и 4, а общая точка катушек - к дополнитель, ному токовыводу 6 установки. Г 1 ереключатели 13, 14 (см. фиг. 1) устанавливается в положение Б. В течение первой четверги разряда батареи конденсаторов на катушки 15 22, 23 иидуктора одновременно на блок 17 через переключатель 13 и диод 15 с резистора 10 делителя напряжения поступает импульс напряжения 3 (фиг. 8), значения которого пропорциональны падению напряжения Цна батарее) импульсных конденсато ров установки. По достижении амплитудного значения разрядного тока,1 -3 в катушках индукторв и соотвественно нулевого значения напряжения О на батарее конденсато 25 ров установки и напряженияЮ7 блоки 17 . и 19 вырабатывают кратковременный импульс инициирующего напряжения 0 у, который замыкает выключатель шунта 7. При этом катушка 23 шунтируется, а катушка30 22 через шунт 7, минуя катушку 23, подключается к батарее конденсаторов 2. Предполагается, что полное (комплексное) сопротивление шунта 7 значительно меньше, .чем35 сопротивления каждой нз катушек 22 и 23 индуктора. При таком условии можно, йренебрегая перераспределением энергии межФду катушкамисчитать, что катушка 23 разряжается на свое собственное сопротивление и нв сопротивление шупта 7, а катуш ка 22 перезаряжает в обратной полярности батарею конденсаторов 2, после чего батарея конденсаторов 2 снова разряжается на катушку 22. Благодаря резкому уменьшениюиндуктивности разрядной цепи спад тока в катушке 22 происходит с большей скоростью, по сравнению с той скоростью спада, которая бы имела место при исключении шунтирования катушки 23. На этом этапе разряда, на блок 18 через переключатель 14 и диод 16 поступает положительный импудьс напряжения ОЗ Е, значения которого про порциональны падению напряжения 13 на батарее конденсаторов 2 установки. При переходе напряжений О и О через нулевое значение, в разрядного тока 7 в катушке 22 соответственно через амплиФтудное значение блоки 18 и 20 вырабатывают кратковременный импульс инициирующего напряжения 3 (см. фиг. 8), который за 8мыкает вкдючатель шунта 8. В результатеэтого шунтируется катушка 23 индуктора, Энергия, накопленная,в катушке 23, разряжается на собственное сопротивление этой катушки и на сопротивления шунтов 7 и 8.Переразрядки батареи конденсаторов 2 не происходит, Токии 3 в катушках 22 и 23 индуктора эксйоненцивльно затухают.Так как их направления азаимопротйвоподожны, то суммарное магнитное поле в зоне обработки заготовки представляет собой разность магнитных полей катушек индуктора. Значения напряженности суммарного магнитного поля экспоненцивльно уменьшаются до нуля, Таким образом, в описанном режиме разряда установка позволяет исключить колебания мвгнитного поля в зоне обработкипосле его спада до минимального абсолютного значения и, тем самым, исключить воэможность брака, связанного с появлениемзначительнь:х отталкивающих заготовку отиндуктора давлений магнитного поля, способ.ных обжать заготовку после ее раздачи.Режим 1 У предназначен для обработкизаготовок магнитным отталкиванием. от электрода с использованием контактных способов обработки, при которых разрядный токпропускается в прямом направлении непосредственно через обрвбатйваемуюзаготовку, а в обратном - по специальному электроду, расположенному вблизи заготовки. С целью повышения стойкости импульсных конденсато ров через систему фэлектрод-заготовка" пропускается униполярный импудьс разрядного тока, который получается путем шунтиро вания системы фэпектродзаготовками.при максимальном амплитудном значении разрядного тока. С этой целью система фэлектрод-заготовками подкдючается к основным токовыводам 3, 4 установки, в ее.додави тельный токовывод 6 подключается к основ ному токовыводу З.,Переключатель 13 устанавливается в положение Б, в переключатель 14 - в нейтральное положение, Шунтирование системы фэпектрод-заготовка" пра исходит таким же образом, как и описанное выше шунтирование катушки 23 в режиме Ш . работы установки. Соответствующие этому режиму эпюры разрядного тока б напряженийЮ 1 Ю(О, приведены нв фиг, 9. Так как в момент шунтирования напряжение на батарее импульсных конденсаторов установки равно нулю, то ее перезарядки не происходит. Второй шунт в этом режиме не работает. Накопленная в системе фэдектрод-заготовкаф энергия разряжается на собственное сопротивление этой системы. Поскольку вмплитудные значения разрядного тока и обуслов.ленного им магнитного давления, а также вели йна импульса магнитного давления врезультате шунтирования системы не снижа втсп, то КПД .процесса деф рмирования заготовки также не снижается. Благодаря иоключению перезарядки улучшаются условия работы, повышается стойкость импульсных конденсаторов и снижаются расходы, связанные с их износом,Возможны и другие режимы обработки заготовок давлением импульсного магнитного пола на описанной установке, осушвствляемйе за счет различных комбинаций положений пеоеключателей, 13, 14 и подключений рабочей нагрузки к токовыводам 3, 4 и 6.Пц, сравнению с серийной магнито-импульсной установкой модели МИУА 20/5 1 от внедрения предлагаемой установки при одном и том же уровне номинальной запасаемой энергии ожидается увелйчение эконо мического эффекта в 1,8 раза, что составит в год 45 тыс. руб.20Формула изобретения1, Установка для обработки металлов, давлением импульсного магнитного поля, содержащая зарядное устройство, батарею им 2 пульсных конденсаторов, два основных токо- вывода, к нагрузке, основной включатель мощных импульсных токов и схему управпения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения экономичности обработки, в разрядной цепи смонтированы дополнительный токовывод к нагрузке и два малоиндуктивных шунта с управляемыми включателями, один из которыхвключен между:основным и дополнительным токовыводами, а другой - между основными токовыводами к нагрузке.2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что в схеме управления включателями смонтированы две линии формирования импульсов напряжении для автоматического замыкания в заданные моменты разряда включателей малоиндуктивных шунтов, входы которых через переключатели связаны с делителем напряжения и интегрирующей цепочкой, питающихся от одного из импульсных конденсаторов батареи,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США И 9 3426564, кл, 72-56,1969.2. Авторское свидетельство СССР ЬЬ 262073, кл. В 21 Д 26/04, 1968.605661 Составитель А. Аржановктор Н, Вирко Техред Н, Еабурка Корректор Е, Папп аказ 2241/8БНИИПИ Г 13035, Я илиап ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 1087дарственного комитетпо делам изобретениква, Ж, РАушская Подписное Совета МинистровС и открытийнаб., д. 4/5