Расширение технологических возможностей оборудования электромагнитной штамповки

• Автор: Гладких, Екатерина Ивановна
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 183 с. : ил.

^ СОДЕРЖАНИЕ

1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ШТАМПОВКИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Технологические схемы ЭМШ и методы анализа формоизменения заготовки

1.2. Анализ методов расчета электромагнитных процессов в задачах электромагнитной штамповки

1.3. Использование различных режимов разряда в процессах ЭМШ

1.4. Машинный (численный) эксперимент

1.5. Основные выводы по разделу

til 1.6. Цель и задачи исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ «ИНСТРУМЕНТ-ЗАГОТОВКА» ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ ЭМШ

2.1. Математическое моделирование процессов, происходящих при ЭМШ

2.1.1. Связь между напряжениями и деформациями при электромагнитной штамповке

2.1.2. Математическая реализация упруго-пластических переходов
2.2. Индуктивность индуктора с ферромагнитным сердечником и разветвленным магнитопроводом
2.2.1. Допущения и особенности при расчете магнитных цепей
2.2.2. Соотношения для неразветвленной магнитной цепи
2.2.3. Статические характеристики индуктора с магнитопроводом
2.2.4. Динамические характеристики индуктора с магнитопроводом
2.2.5. Индуктивность индуктора с магнитопроводом
2.3. Вычисление работы деформации
2.4. Обеспечение устойчивости системы
2.5. Основные результаты и выводы
3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ «ОБОРУДОВАНИЕ-ИНСТРУМЕНТ-ЗАГОТОВКА»
3.1. Основные математические зависимости
3.2. Методы формирования математической модели
3.3. Численная реализация метода переменных состояния
3.4. Управление формой импульса давления и дискретное изменение параметров разрядного контура в процессе формоизменения заготовки
3.5. Сравнение результатов численных решений
3.6. Исследования режимов функционирования системы и форм импульса давления
3.6.1. Процесс раздачи трубчатых заготовок
3.6.2 .Процесс обжима трубчатых заготовок
Ф 3.7. Пути повышения эффективности операции раздачи трубчатых
заготовок

3.8. Общие результаты и выводы
* 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ МАГНИТОПРОВОДА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПЕРАЦИИ ЭМШ
4.1. Образцы и экспериментальная оснастка
4.2. Применение ферромагнитопровода в индукторе при обжиме
4.3. Применение ферромагнитопровода в индукторе при раздаче
4.4. Оборудование и аппаратура для исследований
4.5. Измерение разрядного тока
4.6. Результаты экспериментов и их анализ
4.7. Основные результаты и выводы
5. МЕТОДИКА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ И ОБОРУДОВАНИЯ ЭМШ
* 5.1. Математические модели процесса ЭМШ для типовых материаловпредставителей
5.2. Анализ результатов моделирования технологических операций ЭМШ
5.3. Анализ влияния исследуемых параметров установки и индуктора на энергоемкость процесса ЭМШ
5.4. Алгоритм проектирования технологии и оборудования процессов ЭМШ
5.5. Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Развитие машиностроения и вывод его на принципиально новые ресурсосберегающие технологии, повышение производительности труда и качества продукции основывается на применении новейших видов технологических процессов, к числу которых относятся высокоскоростные методы обработки металлов давлением (ОМД).
Электромагнитная штамповка (ЭМШ) - новый высокоскоростной метод пластического деформирования металлов и сплавов, основанный на непосредственном преобразовании предварительно накопленной электрической энергии в механическую работу деформирования заготовки.
Интерес к исследованиям процессов деформирования материалов с помощью интенсивных электромагнитных воздействий возник в связи с развитием физики и техники сильных магнитных полей, их многочисленным применением в авиастроении и машиностроении при разработке и внедрении импульсных технологических процессов обработки металлов давлением, созданием ряда энергетических установок, эксплуатируемых в условиях комбинированного действия силовых, тепловых и магнитных полей. Одним из практических направлений использования интенсивных импульсных магнитных полей в промышленности является ЭМШ, которая начала развиваться в силу ряда преимуществ перед другими технологическими процессами - возможности автоматизации и механизации, большой технологической гибкости, возможности совмещения различных операций, увеличения пластичности металлов.
ЭМШ является одним из методов пластического формоизменения металлов с использованием импульсного магнитного поля. Принцип действия электромагнитных установок основан на использовании электродинамических сил, возникающих в результате взаимодействия магнитного поля разрядного тока через катушку (индуктор) с полем наведенного тока в заготовке помещенной в рабочую зону катушки. Давление, деформирующее металлическую заготовку, создается

с3+^

= г цгцрсф _ црд с4+с5 +4с3 тС ] 1см 8 с4+с5 ’
которая равна сумме магнитных проводимостей элементарных слоев, имеющих длину и площадь поперечного сечения соответственно:
Ьсп +С5 + 4х),
“8 СП ~ ^1
здесь с4 и с5- геометрические размеры магнитопровода.
Сопротивление токоподводов индуктора, вычисляются по формуле
[46]:
/1+2/3
КВ~Р 1 7~
а-о
Сопротивление индуктора можно вычислить по формуле [46]
7С • й?1 лг2
^1 = Р1 • т—т—
П * эт
где р) - удельное электрическое сопротивление материала витков индуктора; с/; - расчетный диаметр катушки индуктора; I; - осевая длина индуктора; N1 - количество витков в осевом направлении;
|Дэ1при ДЭ1 <И[
[Ь[ при Дэ] >
Активное сопротивление заготовки:
йз = Рзт~-, (2.10)
13 ' АэгЗ
где р3 - удельное электрическое сопротивление материала заготовки; 13 -длина заготовки; с13 - расчетный диаметр заготовки.
По всем перечисленным методам были разработаны схемы алгоритмов и программы по расчету индуктивностей, электросопротивления и взаимных индуктивностей заготовки и индуктора.