RU2003409C1 - Устройство дл магнитно-импульсной обработки - Google Patents

Description

дами проводников, выход щими на второй торец катушки индуктора.

Наиболее надежно места закреплени  концов выводов, выход щих на первый торец катушки, располагать на внутренних боковых поверхност х сквозных прорезей в первой металлической шайбе, при этом указанные поверхности должны сходитьс  под углом о направлении к катушке, а концы выводов прижиматьс  клинь ми, вставленными в прорези и зафиксированными прижимными планками, которые скреплены с упом нутой шайбой со стороны токоподво- д щего фланца.

Благодар  этому тонкостенный участок второго электрода полностью исключаетс  из разр дного контуоа. а паразитна  индуктивность катушки индуктора резко уменьшаетс  и перестает зависеть от наружного диаметра катушки поскольку основным геометрическим фактором, определ ющим величину этой индуктивности, становитс  только та часть суммарной площади поперечного сечени  проводников и изол торов катушки, котора  заключена между ее рабочей поверхностью и замыкающей системой. Кроме того, выполнение последней з виде однослойной спиральной катушки с выводами по торцам позвол ет эффективно концентрировать импульсное магнитное поле в зоне обработки малого диаметра. Таким образом , изобретение позвол ет снизить потери энергии в разр дном контуре устройства при обработке трубчатых деталей любых диаметров.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство , лева  половина осевого сечени ; на фиг. 2 - вариант замыкающей системы, выполненной о виде однослойной спиральной катушки, лева  половина осевого разреза; на фиг. 3 - вид проводников катушек перед сборкой и фрагмент первой металлической шайбы.

Устройство дл  магнитно-импульсной обработки содержит (см. фиг. 1) конденсаторную батарею 1, состо щую из нескольких секций, расположенных симметрично относительно центральной оси устройства. Первые выводы секций батареи соединены с кра ми первой центральной шины 2, имеющей центральное установочное отверстие большого диаметра, ограниченное конусной поверхностью. С шиной 2 скреплено прижимное кольцо 3, которое с клиновидными металлическими вкладышами 4 образует надежный контактный зажим дл  закреплени  токоподвод щего фланца 5.

Вторые выеоды секций батареи соединены с кра ми «торой центральной шины б, также имеющей центральное установочное

отверстие большого диаметра, ограничен ное конусной поверхностью. По краю этою отверсти  выполнен р д небольших отверстий дл  размещени  крепежных болтов 7, 5 соедин ющих шину 6 с первым главным электродом 8 вакуумной разр дной камеры Электрод снабжен внутренним кольцевым выступом, на котором локализуетс  кольцевой канал электродугового разр да в про0 цессе функционировани  устройства

Межэлектродный кольцевой изол тор 9 отдел ет электрод 8 от второго лавногс электрода 10, имеющего форму стакана с центральным отверстием большого диэ5 метра в донной части. Внутренний высгуп электрода 8 расположен напротив катушки индуктора, а толщина стенки электрода 10 о этой области имеет минимальную величину . Выполнение указанных требова0 ний необходимо дл  обеспечени  оптимальных условий формировани  ази- мутально-однородного разр да.

Верхн   часть индуктора образована первой металлической шайбой 11 и первой

5 диэлектрической шайбой 12 Сквозь р д отверстий в этих шайбах проход т электропроводные стержни 13, первые концы которых соединены с токоподвод щим фланцем 5, изолированным от шайбы 11.

0 Диэлектрическа  шайба 12 исполн ет не только роль изол тора, но и обеспечивает достаточно большое рассто ние между металлической шайбой 11 и катушкой, которое необходимо дл  ослаблени  электромагнит5 ной св зи между ними.

Плоские проводники 14 катушки индуктора выполнены по меньшей мере в виде равных секторных частей кольцевых дисков (см. фиг, 3), изогнуты по винтовой линии и

0 собраны в многозаходную спираль изолированно друг от друга. Выводы 15 и 15 изготовлены по кра м проводников 14 около их радиальных образующих в непосредственной близости от внутренней образующей их

5 окружности При сборке индуктора они отгибаютс  под пр мым углом к торцам катушки и разворачиваютс  по окружности торцов на равные углы по отношению к выводам соседних проводников.

0 Дл  соединени  выводов 15 с шайбой 11 в последней выполнены прорези с боковыми поверхност ми, сход щимис  под углом по направлению к катушке. При необходимости соответствующие прорези делаютс 

5 и в диэлектрической шайбе 12 дл  прокл д- ки выводов 15. Концы последних прижаты к одной из боковых поверхностей прорезей в шайбе 11с помощью металлических клиньев 16, вставленных в прорези и зафиксированных прижимными планками 17,

скрепленными с шайбой 11 со стороны фланца 5.

Прижимное кольцо 18, скрепленное с фланцем 5, клиновидные электропроводные вкладыши 19 и первое промежуточное кольцо 20 обеспечивают соединение первых выводов 21 проводников 22 замыкающей системы, выполненной в виде однослойной спиральной катушки, В данном случае катушка собрана из плоских проводников 22 (см. фиг. 3) по тем же принципам , как и описанна  выше катушка индуктора . Различие заключаетс  только в том, что выводы 21 изготовлены на внешней образующей окружности проводников.

В промежуточном.кольце 20 выполнен канал 23 дл  пропускани  охлаждающей среды, например воды. Принудительное охлаждение замыкающей катушки за счет интенсификации теплоотоода через выводы 21 в кольцо 20 необходимо при напр женных режимах работы устройства. На торцах замыкающей катушки расположены шайбы 24, 25 и 24, 25, причем шайбы 25, 25 должны быть об зательно диэлектрическими, тогда как шайбы 24, 24 могут быть и металлическими (см. фиг. 2). По оси замыкающей катушки расположена обрабатываема  деталь 26.

В нижней части устройства между вторыми выводами 21 проводников 22 замыкающей катушки и вторыми выводами 15 проводников 14 катушки индуктора находитс   торое промежуточное кольцо 27 с каналом 28 дл  пропускани  охлаждающей жидкости. Это кольцо опираетс  на диэлектрическое кольцо 29, позвол ющее концентрировать усилие осевого сжати  катушки индуктора на ее внутреннюю область, что происходит при .закреплении выводов 15 клиновидными вкладышами 30 и прижимным кольцом 31.

Втора  металлическа  шайба 32 отделена от проводников 14 катушки индуктора диэлектрической шайбой 33 и изолирована от электропроводных стержней 13 диэлектрическими шайбами 34, 35. Усилие предва- рительного осевого сжати  катушки индуктора создаетс  при завинчивании гаек начст жках 13. Электроизолированные болты 3G скрепл ют индуктор с электродом 10. обеспечива  при этом надежный контакт между конусными поверхност ми этого электрода и наружного крап шайбы 11.

Корпус 37 разр дной камеры имеет патрубок 38 дл  соединени  с вакуумной системой (на чертеже не показана) и отверсти  дл  размещени  поджигающих электродов 39. располагаемых симметрично с двух противоположных сторон. Этот корпус может

быть изготовлен как из диэлектрика, так и из металла. В последнем случае должны использоватьс  дополнительные детали дл  изол ции электродов 8, 10 вместе или. по

отдельности от корпуса 37. На фиг. 1 показан корпус 37 из диэлектрика, например из керамики, в св зи с чем вопросы изол ции не возникают. Герметизирующие прокладки между детал ми разр дной камеры обоз0 начены черными пр моугольниками.

В описанном варианте устройства наиболее высокие требовани  по механической прочности предъ вл ютс  -к замыкающей катушке, поскольку именно она исполн ет

5 роль рабочего инструмента,

На фиг. 2 показан наиболее прочный вариант замыкающей системы с однослойной катушкой. Он помимо катушки и диэлектрических шайб 25 включает р д

0 электроизолированных ст жек 40, металлические шайбы 41 с увеличенными внутренними диаметрами дл  размещени  упЪрных втулок 42 и центральные диэлектрические шайбы 43. Сильное предварительное осевое

5 сжатие области катушки, непосредственно прилегающей к ее рабочей поверхности, повышает механическую стойкость катушки.

Место соединени  выводов 15с шайбой 11 может находитьс  практически в любой

0 области шайбы 11, в частности на минимальном рассто нии от внутренней образующей проводников 14 (см. фиг. 3 поз. 44). Последнее позвол ет значительно снизить паразитную индуктивность устройства. Кро5 метого, прорези в шайбах 11 и 12 могут быть ориентированы на плоскости любым образом , следовательно по вл етс  возможность и любой ориентации выводов относительно образующих проводников 14.

0 Например, возможна ориентаци  выводов 15 по нормали к радиальным образующим проводников 14. как показано на фиг. 3 штриховой линией.

Использование рассмотренного вари5 анта устройства тем эффективнее, чем меньше диаметр обрабатываемой детали 26. Если же диаметр последней больше 60 мм. то целесообразно использовать вариант устройства с другой замыкающей системой,

0 который также может быть описан с использованием фиг. 1. Этот вариант базируетс  на использовании электропроводных стержней 13 и реализуетс  просто, дл  чего следует убрать фланец 18, вкладыши 19. кольцо

5 21, шайбы 24, 24, 25, 25 и замыкающую катушку из проводников 22 с выводами 21, 21. В зависимости от особенностей обрабатываемой детали 26 кольцо 27 может быть оставлено или заменено на кольцо другой формы. Вводитс  только один новый элемент - это металлическое кольцо с радиальными разрезами вместо диэлектрической шайбы 35, с которой это кольцо имеет одинаковую форму. В результате такой замены обеспечиваетс  соединение вторых концов стержней 13 со второй металлической шайбой 32 и далее - с выводами 15 проводников 14 катушки индуктора.

Вакуумна  система, схемы питани  и управлени   вл ютс  типовыми дл  устройств подобного рода.

Устройство с первым вариантом замыкающей системы работает следующим образом (см, фиг. 1). Через патрубок 38 производитс  непрерывна  откачка разр дной камеры до остаточного давлени  пор дка 10 Па. В зоне обработки размещаетс  обрабатываема  деталь 26, после чего конденсаторна  батаре  зар жаетс  до рабочего напр жени , что означает готовность устройства к выполнению операции магнитно-импульсной обработки детали 26. На поджигающие электроды 39 подаетс  высоковольтный импульс из схемы управлени , который приводит к маломощному искровому разр ду между электродами 39 и металлическими детал ми разр дной камеры. Этот разр д инициирует мощный электродуговой разр д между главными электродами 8, 10. В результате начинает протекать ток по разр дному контуру, включающему батаре  1, шина 2, вкладыши 4, фланец 5, вкладыши 19, кольцо 20, выводы 21, проводники 22, выводы 2Г, кольцо 27, выводы 15. проводники 14. выводы 15, шайба 11, электрод 10. разр д в межэлектродном зазоре, электрод 8. шина 6 и вновь батаре  1.

Claims (4)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ, содержащее конденсаторную батарею, соединенную с кра ми плоских центральных шин. имеющих центральные установочные отверсти , токоподвод щий фланец, контактирующий с первой центральной шиной по периметру установочного отверсти , вакуумную разр дную камеру с двум  главными электродами кольцевой формы, первый из которых контактирует с второй центральной шиной по периметру установочного отверсти  и снабжен внутренним кольцевым выступом , а оторой расположен с кольцевым зазором по отношению к упом нутому оы- ступу и имеет минимальную толщину стенки в области последнего, а также индуктор, размещенный внутри второго электрода, с металлическими и диэлектрическими торцевыми шайбами и катушкой из плоских

В катушках протекающий ток солд ет импульсные магнитные полл, который складываютс , если при сборке катушек направлени  углов подъема винтовых линий, по которым изгибались проводники 14 и 22, были противоположными. Очевидно, что изготовленна  только таким образом система катушек имеет практический смысл. Внутренн   часть магнитного пол  деформирует

деталь 25, а наружна  его часть, проника  сквозь тонкую стенку электрода 10, распредел ет разр д равномерно по периметру кольцевого межэлектродного промежутка. Рабочий цикл заканчиваетс  затуханием токз в разр дном контуре.

Устройство со вторым вариантом замыкающей системы работает аналогичным образом , только разр дный контур включает следующие элементы: батаре  1, шина 2,

вкладыши 4, фланец 5, стержни 13, металлические разрезанные по радиусам кольца, замен ющие шайбы 35, шайба 32. пкладыши 30, выводы 15, проводники 14, шайба 11, электрод 10, разр д в межэлектродном зазоре , электрод 8, шина 6 и вновь батаре  1. Особо значителен положительный эффект при использовании данного изобретени  дл  обработки труб малых диаметров. Например, при диаметре 15 мм реконструкци  прототипа по первому варианту изобретени  дает прирост амплитуды магнитного пол  в зоне обработки примерно на 40%.

(56) Яблочников Б.А. Установки дл  магнит- но-импульсной сварки тонкостенных труб больших диаметров // Автомат, сварка. 1983, №4, с. 48-51,58).

изолированных между собой проводников,

выполненных по меньшей мере в виде равных секторных частей кольцевых дисков, изогнутых по винтовой линии, собранных в многозаходную спираль и имеющих выводы по кра м около радиальных образующих , отогнутые под пр мым углом к торцам катушки и развернутые по окружности торцов на ранные углы по отношению к выводам соседних проводников, отличающеес  тем, что выходы проводников катушки выполнены в непосредственной близости от внутренней образующей их окружности , концы выводов, выход щих на первый торец катушки, закреплены на первой металлической шайбе, расположенной около токоподвод щего фланца изолированно от него, наружный край шайбы соединен с вторым электродом, а между выводами проводников, выход щими на второй торец катушки, и токоподвод щим

фланцем установлена .замыкающа  система .

2.Устройство по п,1, отличающеес  тем, что замыкающа  система выполнена в виде однослойной спиральной катушки с выводами по торцам.

3.Устройство по п.1. отличающеес  тем, что замыкающа  система выполнена в виде электропроводных стержней, проход щих сквозь отверсти  в индукторе изолированно от проводников его катушки и от первой металлической шайбы, при этом первые концы стержней контактируют с токоподвод щим фланцем, а их вторые концы соединены с второй металлической

шайбой, контактирующей с выводами проводников , выход щими на второй торец катушки индуктора.

4. Устройство по п.1, отличающеес 

тем, что места закреплени  концов выводов , выход щих на первый торец катушки, расположены на внутренних боковых поверхност х сквозных прорезей в первой металлической шайбе, при этом указанные

поверхности сход тс  под углом в направлении к катушке, а концы выводов прижаты клинь ми, вставленными в прорези и зафиксированными прижимными планками , которые скреплены с шайбой со стороны токоподвод щего фланца.

Фиг. 2

Риг. 5